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CN118696457A - 二次电池用分隔件、其制备方法和包括其的二次电池 - Google Patents

二次电池用分隔件、其制备方法和包括其的二次电池 Download PDF

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CN118696457A
CN118696457A CN202380021556.6A CN202380021556A CN118696457A CN 118696457 A CN118696457 A CN 118696457A CN 202380021556 A CN202380021556 A CN 202380021556A CN 118696457 A CN118696457 A CN 118696457A
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金惠原
成东昱
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Lg Energy Solution
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Abstract

提供了二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件同时实现处于折衷关系的粘结剂浆料的可均匀涂覆性以及电池电阻的降低。本公开内容的一个实施方案提供了二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件包括:预备分隔件,所述预备分隔件包括多孔基底和设置在多孔基底的一个表面上的涂层;设置在涂层的一个表面上的第一粘结剂层;以及设置在多孔基底的另一个表面上的第二粘结剂层,其中第一粘结剂层和第二粘结剂层各自包含相同或不同的表面活性剂,并且满足下式1。[式1]ΔP(秒/100cc)=|Ps‑Pc|<120,在式1中,Ps为二次电池用分隔件的透气率,以及Pc为预备分隔件的透气率。

Description

二次电池用分隔件、其制备方法和包括其的二次电池
技术领域
本公开内容要求于2022年11月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0143298号的申请日的权益,并且其全部内容包括在本公开内容中。
本公开内容涉及二次电池用分隔件,更具体地,涉及二次电池用分隔件、用于制造其的方法、和包括其的二次电池。
背景技术
作为二次电池的代表性实例,锂离子电池是具有高能量密度的代表性能量装置,其基于阴极、分隔件、阳极和电解质构成,以在化学能和电能可逆转换的同时能够实现充电和放电,并且广泛用于小尺寸电子设备,例如移动电话和笔记本电脑。近来,作为对环境问题、高油价、能源效率和储存的回应,混合电动车辆(hybrid electric vehicle,HEV)、插电式电动车辆(plug-in electric vehicle,plug-in EV)、电动自行车(E-bike)和储能系统(energy storage system,ESS)的应用在迅速扩展。锂离子电池是由分隔件绝缘的稳定的电化学装置,但由于因内部或外部电池异常现象或冲击而在阴极与阳极之间发生短路,存在发热和爆炸的可能性,使得确保作为绝缘体的分隔件的热化学安全性是要考虑的最重要问题。
同时,为了改善二次电池的能量密度,需要使分隔件变薄。可以通过使多孔基底涂覆有包含无机颗粒的涂层来提高绝缘特性和热稳定性,但是迄今为止,缺乏将100nm或更大的无机颗粒均匀地涂覆成小于1.5μm的厚度的技术。
发明内容
技术问题
本公开内容的一个目的是提供二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件同时实现处于折衷关系的粘结剂浆料的可均匀涂覆性以及电池电阻的减小。
本公开内容的另一个目的是提供二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件通过在由于热和压力而制造电极组件时增加对电极的粘合力而可以有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。
本公开内容的又一个目的是提供二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件通过用粘结剂浆料均匀地涂覆多孔基底或涂层的一个表面来减小分隔件的厚度而可以增加二次电池的能量密度。
本公开内容的又一个目的是提供用于制造所述二次电池用分隔件的方法,所述二次电池用分隔件具有改善的粘结剂浆料的可涂覆性。
本公开内容的再一个目的是提供包括所述二次电池用分隔件的二次电池。
本公开内容的目的不限于上述目的,并且本公开内容的未提及的其他目的和优点可以通过以下描述来理解,并且通过本公开内容的实施方案将更清楚地理解。此外,显而易见的是,本公开内容的目的和优点可以通过如权利要求中阐述的方式及其组合来实现。
技术方案
为了实现以上目的,根据本公开内容的第一方面,提供了二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件包括:预备分隔件,所述预备分隔件包括多孔基底和设置在多孔基底的一个表面上的涂层;设置在涂层的一个表面上的第一粘结剂层;以及设置在多孔基底的另一个表面上的第二粘结剂层,其中第一粘结剂层和第二粘结剂层各自包含相同或不同的表面活性剂,并且满足下式1。
[式1]
ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120
在式1中,Ps为二次电池用分隔件的透气率,以及Pc为预备分隔件的透气率。
根据本公开内容的第二方面,第一方面中的第一粘结剂层和第二粘结剂层可以各自包含相同或不同的颗粒型粘结剂。在此,颗粒型粘结剂可以限定为不溶解于用于形成粘结剂层的组合物中包含的溶剂中的粘结剂。例如,用于形成粘结剂层的组合物的溶剂中的颗粒型粘结剂的溶解度可以为1g/100mL或更小、0.1g/100mL或更小、0.01g/100mL或更小、或者0.001g/100mL或更小,更优选为0g/100mL。
根据本公开内容的第三方面,第二方面中的颗粒型粘结剂可以包括第一颗粒型粘结剂和与第一颗粒型粘结剂相同或不同的第二颗粒型粘结剂。
根据本公开内容的第四方面,第一方面至第三方面中的任一者中的第一颗粒型粘结剂和第二颗粒型粘结剂可以各自独立地包含:选自聚丙烯酸酯(PA)、聚丙烯酸(PAA)、聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚(丙烯酸丁酯)(PBA)、聚苯乙烯(PS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(环氧乙烷)(PEO)和聚硅氧烷中的一种化合物;其两者或更多者的共聚物;或者其两者或更多者的混合物。
根据本公开内容的第五方面,基于100重量份的颗粒型粘结剂,第二方面至第四方面中的任一者中的表面活性剂可以各自独立地以大于0重量份至小于5.0重量份的量包含在内。
根据本公开内容的第六方面,第一方面至第五方面中的任一者中的表面活性剂可以包括非离子表面活性剂。
根据本公开内容的第七方面,第六方面中的非离子表面活性剂可以包括选自以下中的一者或两者或更多者:烷基具有6个碳原子的全氟烷基三环氧乙烷甲醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多氟丁烷磺酸酯、和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物。
根据本公开内容的第八方面,第一方面至第七方面中的任一者中的涂层的厚度可以为0.1μm至10μm。
根据本公开内容的第九方面,第一方面至第八方面中的任一者中的第一粘结剂层和第二粘结剂层的厚度可以各自独立地为0.05μm至10μm。
根据本公开内容的第十方面,提供了用于制造根据第一方面至第九方面中的任一者的二次电池用分隔件的方法,所述方法包括以下步骤:用第一粘结剂浆料涂覆涂层的一个表面,然后将第一粘结剂浆料干燥以形成第一粘结剂层;以及用第二粘结剂浆料涂覆多孔基底的另一个表面,然后将第二粘结剂浆料干燥以形成第二粘结剂层。
根据本公开内容的第十一方面,可以满足第十方面中的下式2。
[式2]
CA<50°在式2中,CA为在25℃下第一粘结剂浆料对涂层的一个表面的接触角。
根据本公开内容的第十二方面,可以满足第十方面或第十一方面中的下式3。
[式3]
CB<50°
在式3中,CB为在25℃下第二粘结剂浆料对多孔基底的另一个表面的接触角。
根据本公开内容的第十三方面,提供了二次电池,所述二次电池包括:阳极;阴极;介于阳极与阴极之间的根据第一方面至第九方面中的任一者的二次电池用分隔件;和电解质。
有益效果
根据本公开内容的一个方面,可以提供这样的分隔件:所述分隔件可以改善涂覆粘结剂浆料的容易性并且同时减小电池的电阻。
根据本公开内容的另一个方面,由于将粘结剂浆料均匀地涂覆在多孔基底或涂层的一个表面上,因此可以减小分隔件的厚度以增加二次电池的能量密度。
根据本公开内容的又一个方面,在通过热和压力制造电极组件时,对电极的粘合力增加,从而有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。
下文在说明用于实施本发明的具体细节的同时,一起描述了本公开内容的具体效果连同上述效果。
附图说明
图1为根据本公开内容的一个实施方案的二次电池用分隔件的垂直截面图。
具体实施方式
在下文中,将更详细地描述本公开内容的各配置,使得本公开内容所属领域的技术人员可以容易地实施本公开内容,但是这仅为一个实例,并且本公开内容的权利范围不受以下内容限制。
在本说明书中使用术语“至”表示的数值范围表示包括在该术语之前和之后分别描述为下限值和上限值的值的数值范围。当公开了作为任意数值范围的上限和下限的复数个数值时,本说明书中公开的数值范围可以被理解为分别包括复数个下限值中的任一个值和复数个上限值中的任一个值作为下限值和上限值的任意数值范围。例如,当在说明书中将其描述为a至b或c至d时,可以理解为描述了a或更大至b或更小、a或更大至d或更小、c或更大至d或更小、或者c或更大至b或更小。
在本说明书中,当观察其中存在相应层或膜的区域时,“层”或膜除了在整个相应区域中形成层或膜的情况之外,还可以包括仅在相应区域的一部分中形成层或膜的情况。例如,层或膜的表面可以限定为包括平坦形式、非平坦形式、及其组合;或者连续形式、不连续形式、及其组合。例如,当另一个构件由直接在一个构件上的层或膜构成时,另一个构件相对于一个构件的表面的覆盖率可以限定为1%或更大、5%或更大、10%或更大、20%或更大、30%或更大、40%或更大、50%或更大、60%或更大、70%或更大、80%或更大、85%或更大、90%或更大、95%或更大、或者99%或更大。
在本说明书中,颗粒的平均粒径可以限定为当通过激光衍射颗粒尺寸分布测量装置测量时的基于体积的颗粒尺寸分布曲线中的累积百分比为50%时的粒径D50
在本说明书中,重均分子量为换算为标准聚苯乙烯的分子量,并且可以通过凝胶渗透色谱(GPC)装置来分析。在此,GPC分析法可以使用四氢呋喃作为展开溶剂,并且可以在5mg/mL的样品浓度、100μl的样品引入量、40℃的温度和1mL/分钟的流量的分析条件下进行。
根据本公开内容的一个方面,提供了二次电池用分隔件,所述二次电池用分隔件包括:预备分隔件,所述预备分隔件包括多孔基底和设置在多孔基底的一个表面上的涂层;设置在涂层的一个表面上的第一粘结剂层;以及设置在多孔基底的另一个表面上的第二粘结剂层,其中第一粘结剂层和第二粘结剂层各自包含相同或不同的表面活性剂,并且满足下式1。
[式1]
ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120
在式1中,Ps为二次电池用分隔件的透气率,以及Pc为预备分隔件的透气率。
当将常规粘结剂浆料涂覆在预备分隔件的表面上时,多孔基底和涂层的表面能不同,从而导致两个表面的可润湿性不同。由于此,当将粘结剂浆料涂覆在预备分隔件的表面上时,存在难以均匀地涂覆的问题。当向粘结剂浆料中添加表面活性剂以控制润湿时,可以将涂覆的容易性改善至一定程度,但是表面活性剂堵塞预备分隔件的孔或使涂层中粘结剂的形状变形,使得存在透气率增加以及电池的电阻增加的问题。因此,粘结剂浆料的可均匀涂覆性和电池的电阻具有其中如果一种性能提高,则另一种性能降低,从而使得难以实现两种性能的折衷关系。
根据本公开内容的一个方面,满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,并且在粘结剂层中包含表面活性剂,使得可以改善涂覆粘结剂浆料的容易性,并且同时,可以提出减小电池的电阻的新参数。如果不满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,则即使在粘结剂层中包含表面活性剂,粘结剂浆料的可涂覆性也可以是优异的,但是包括该分隔件的电池的电阻可能过度增加。当粘结剂层不包含表面活性剂时,即使满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,粘结剂浆料的可涂覆性也可能降低,从而过度增加未涂覆的点的数量。
根据本公开内容的另一个方面,当将包含最佳量的表面活性剂的粘结剂浆料均匀地涂覆在多孔基底或涂层的一个表面上时,可以减小分隔件的厚度从而增加二次电池的能量密度。同时,在通过热和压力制造电极组件时,对电极的粘合力增加,使得可以有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。
在下文中,将参照图1更详细地描述本公开内容的配置。
1.二次电池用分隔件
图1为根据本公开内容的一个实施方案的二次电池用分隔件的垂直截面图。
参照图1,根据本公开内容的二次电池用分隔件100包括预备分隔件15、第一粘结剂层30a和第二粘结剂层30b。
预备分隔件
根据本公开内容的预备分隔件15包括多孔基底10和涂层20。具体地,预备分隔件15由多孔基底10和仅形成在多孔基底10的一个表面上的涂层20构成,并且对应于单侧陶瓷涂覆的分隔件(ceramic-coated separator,CCS)。
(多孔基底)
根据本公开内容的多孔基底10可以提供锂离子移动的路径,同时通过使阳极和阴极电绝缘来防止短路,并且可以为对电解质溶液具有高耐受性并且具有细小孔径的多孔结构。
作为多孔基底10的构成材料,可以没有特别限制地使用具有电绝缘特性的任何有机材料或无机材料。多孔基底10可以包含例如选自以下中的至少一者:聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯,并且可以具体地包含聚烯烃。聚烯烃不仅具有优异的适用性,而且其还可以通过使分隔件变薄而增加电池中电极活性材料层的比率来增加每体积的容量。具体地,聚烯烃的重均分子量Mw可以为100,000g/mol至500,000g/mol。如果聚烯烃的重均分子量小于以上数值范围,则可能难以确保足够的机械特性,而如果其超过以上数值范围,则可能无法实现关断功能或者成型可能变得困难。关断功能是指当二次电池的温度升高时,通过使热塑性树脂溶解并因此封闭多孔基底的孔来阻止离子移动并防止电池热失控的功能。
在一些实例中,多孔基底10的厚度可以为3μm至50μm或4μm至15μm。如果多孔基底的厚度小于该数值范围,则导电屏障的功能可能不足,而如果其超过该数值范围,则分隔件的电阻可能过度增加。
在一些实例中,多孔基底10中包括的孔的平均直径没有特别限制,并且可以具体地为10nm至100nm。由于多孔基底中包括的孔以其彼此连通的结构形成,因此气体或液体可以从多孔基底的一个表面流到其另一个表面。
(涂层)
根据本公开内容的涂层20可以改善二次电池用分隔件的机械强度和耐热性并且可以提高二次电池内的离子传导性。
根据本公开内容的涂层20设置在多孔基底10的一个表面上。具体地,由于涂层20设置在多孔基底10的仅一个表面上,使得与两个表面相比,电极活性材料的量可以增加与减小的厚度一样多,因此对电池的能量密度可以是有利的。
在本公开内容的一些实施方案中,涂层20的堆积密度可以为0.1g/cm3至20g/cm3,具体地为0.5g/cm3至12g/cm3,更具体地为1g/cm3至3g/cm3。当涂层的堆积密度满足数值范围时,锂离子的渗透性可以是有利的,并且可以将分隔件的耐热性保持在适当的水平。同时,堆积密度为以多孔基底的每单位面积(m2)1μm高度负载的涂层的密度。
在本公开内容的一些实施方案中,涂层20的厚度可以为0.1μm至10μm,具体地为1μm至3μm,更具体地为1.4μm至1.6μm。当涂层的厚度满足以上数值范围时,可以提高分隔件的绝缘特性和热稳定性,并且同时可以改善电池的能量密度。
根据本公开内容的涂层20可以包含粘结剂聚合物和无机颗粒。
根据本公开内容的粘结剂聚合物可以将无机颗粒连接并稳定地固定。在一些实例中,粘结剂聚合物可以包括选自以下中的一者或者两者或更多者的混合物:聚偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共聚-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚(乙烯-共聚-乙酸乙烯酯)、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰多糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯丁二烯共聚物、聚酰亚胺、和丁苯橡胶。
根据本公开内容的另一个实施方案,无机颗粒和粘结剂聚合物(无机颗粒:粘结剂聚合物)的重量比可以为50:50至99:1,具体地为70:30至95:5。如果无机颗粒与粘结剂聚合物的含量比小于以上数值范围,则粘结剂聚合物的含量增加,使得改善分隔件的热安全性的性能可能降低,由于无机颗粒之间形成的空的空间的减少而降低孔尺寸和孔隙率,使得可能引起最终电池的性能的劣化,而如果超过以上数值范围,则粘结剂聚合物的含量太小,使得可能使涂层的抗剥离性变弱。
根据本公开内容的无机颗粒可以有助于改善二次电池用分隔件的机械强度和耐热性。具体地,无机颗粒没有特别限制,只要其是电化学稳定的即可。即,可以在本公开内容中使用的无机颗粒没有特别限制,只要其在应用其的二次电池的工作电压范围(例如,基于Li/Li+为0V至5V)内不引起氧化和/或还原反应即可。
作为实例,当使用具有高介电常数的无机颗粒作为无机颗粒时,可以通过有助于增加电解质盐(例如锂盐)在液体电解质中的离解度来改善电解质溶液的离子传导性。出于上述原因,无机颗粒可以为介电常数为5或更大的无机颗粒、具有锂离子转移能力的无机颗粒、或其混合物。
介电常数为5或更大的无机颗粒可以为选自以下中的一者或者两者或更多者的混合物:Al2O3、SiO2、ZrO2、AlO(OH)、Al(OH)3、Mg(OH)2、BaSO4、TiO2、BaTiO3、Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT,其中0<x<1)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT,其中0<x<1,0<y<1)、(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT,其中0<x<1)、HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、和SiC。
具有锂离子转移能力的无机颗粒可以为选自以下中的一者或者两者或更多者的混合物:磷酸锂(Li3PO4)、锂钛磷酸盐(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3)、锂铝钛磷酸盐(LixAlyTiz(PO4)3,0<x<2,0<y<1,0<z<3)、(LiAlTiP)xOy系列玻璃(0<x<4,0<y<13)、锂镧钛酸盐(LixLayTiO3,0<x<2,0<y<3)、锂锗硫代磷酸盐(LixGeyPzSw,0<x<4,0<y<1,0<z<1,0<w<5),锂氮化物(LixNy,0<x<4,0<y<2)、SiS2系列玻璃(LixSiySz,0<x<3,0<y<2,0<z<4)、和P2S5系列玻璃(LixPySz,0<x<3,0<y<3,0<z<7)。
例如,为了形成均匀厚度和适当孔隙率的涂层,无机颗粒的平均粒径D50可以为1nm至10μm,具体地为10nm至2μm,更具体地为50nm至1μm。“平均粒径D50”是指根据粒径的颗粒数累积分布的50%点处的粒径。平均粒径可以使用激光衍射法测量。具体地,在将要测量的粉末分散在分散介质中之后,将其引入到可商购的激光衍射颗粒尺寸测量设备(例如,Microtrac S3500)中以测量颗粒通过激光束时根据颗粒尺寸的衍射图案的差异,从而使得能够计算颗粒尺寸分布。
第一粘结剂层
在制造其中通过施加热和压力将分隔件和电极堆叠的电极组件时,根据本公开内容的一个方面的第一粘结剂层30a可以改善分隔件对电极的粘合力,从而改善电极组件的组装容易性并防止诸如分隔件的折叠的缺陷。
根据本公开内容的第一粘结剂层30a设置在涂层20的一个表面上。具体地,第一粘结剂层30a的厚度可以为0.01μm至100μm,具体地为0.05μm至20μm,更具体地为0.05μm至10μm,更具体地为0.2μm至1μm,更具体地为0.4μm至0.6μm。当第一粘结剂层30a的厚度满足以上数值范围时,可以改善分隔件对电极的粘合力,使得电极组件的组装容易性得到改善,并且同时,防止分隔件变得太厚,从而防止电池的能量密度降低。
根据本公开内容的第一粘结剂层30a可以有助于分隔件对电极的粘合力并且包含分散在粘结剂浆料中的颗粒型粘结剂。通过在第一粘结剂层中包含颗粒型粘结剂,可以经由颗粒型粘结剂之间的空间确保离子的迁移,并且可以通过调节颗粒的尺寸来调节可涂覆性和粘合力。
例如,颗粒型粘结剂可以包含:选自聚丙烯酸酯(PA)、聚丙烯酸(PAA)、聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚(丙烯酸丁酯)(PBA)、聚苯乙烯(PS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(环氧乙烷)(PEO)和聚硅氧烷中的一种化合物;其两者或更多者的共聚物;或者其两者或更多者的混合物。
在一些实例中,颗粒型粘结剂的平均粒径D50可以为30nm至3,000nm,具体地为50nm至1,000nm,更具体地为100nm至800nm。
根据本公开内容的另一个实施方案,颗粒型粘结剂可以包括第一颗粒型粘结剂和与第一颗粒型粘结剂相同或不同的第二颗粒型粘结剂。第一颗粒型粘结剂和第二颗粒型粘结剂可以各自独立地为上述颗粒型粘结剂的示例性化合物。由于颗粒型粘结剂由两种或更多种类型的粘结剂构成,因此在电池组件的制造过程期间,可以有效地抑制电池中外观缺陷的出现,并且可以进一步改善分隔件对电极的粘合力。
根据本公开内容的第一粘结剂层30a包含用于控制形成第一粘结剂层的第一粘结剂浆料的可润湿性的表面活性剂。
根据本公开内容的表面活性剂可以包括非离子表面活性剂。通常,表面活性剂分类为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂,并且由于二次电池通过由锂离子的移动引起的电化学反应而工作,因此非离子表面活性剂可以是期望的。例如,非离子表面活性剂可以为选自以下中的一者或两者或更多者:烷基具有6个碳原子的全氟烷基三环氧乙烷甲醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多氟丁烷磺酸酯、和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物。
基于100重量份的颗粒型粘结剂,根据本公开内容的表面活性剂可以以以下量包含在内:大于0重量份至小于5.0重量份,具体地0.01重量份或更大至小于5.0重量份,更具体地0.05重量份或更大至小于4.0重量份,更具体地0.1重量份至2.0重量份,更具体地1.0重量份至2.0重量份,更具体地1.2重量份至1.8重量份,更具体地1.3重量份至1.6重量份,更具体地1.4重量份至1.6重量份。根据一个观点,由于当表面活性剂的含量满足以上数值范围时,第一粘结剂浆料被均匀地涂覆在涂层的一个表面上,因此可以减小分隔件的厚度从而提高二次电池的能量密度,并且同时,在由于热和压力而制造电极组件期间可以增加对电极的粘合力,从而有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。根据另一个观点,当表面活性剂含量满足以上数值范围时,表面活性剂可以不堵塞分隔件的孔,并因此,可以有效地防止电池电阻的过度增加。
第二粘结剂层
在如第一粘结剂层30a中制造其中通过施加热和压力将分隔件和电极堆叠的电极组件时,根据本公开内容的第二粘结剂层30b可以改善分隔件对电极的粘合力,从而改善组装电极组件的容易性并防止诸如分隔件的折叠现象的缺陷。
根据本公开内容的第一粘结剂层30a和第二粘结剂层30b可以各自包含相同或不同的颗粒型粘结剂。
第一粘结剂层30a和第二粘结剂层30b各自包含相同或不同的表面活性剂。根据本公开内容的第二粘结剂层30b中包含的表面活性剂的含量可以与第一粘结剂层30a中包含的表面活性剂的含量相同或不同。即,基于100重量份的颗粒型粘结剂,表面活性剂可以各自独立地以大于0重量份至小于5.0重量份的量包含在内。
第二粘结剂层30b的厚度可以与第一粘结剂层30a的厚度相同或不同,并且可以具体地相同。即,第一粘结剂层和第二粘结剂层的厚度可以各自独立地为0.01μm至100μm,具体地为0.05μm至20μm,更具体地为0.05μm至10μm,更具体地为0.2μm至1μm。例如,第一粘结剂层的厚度可以为0.2μm至0.8μm,以及第二粘结剂层可以具有0.7μm至1.3μm。
根据本公开内容的二次电池用分隔件满足下式1。
[式1]
ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120
在式1中,Ps为二次电池用分隔件的透气率,以及Pc为预备分隔件的透气率。根据本公开内容的一个方面,当二次电池用分隔件的透气率与预备分隔件的透气率之差的绝对值小于120时,可以降低包括该分隔件的电池的电阻。当二次电池用分隔件的透气率与预备分隔件的透气率之差的绝对值为120或更大时,包括该分隔件的电池的电阻可能过度增加。例如,为了测量二次电池用分隔件的透气率和预备分隔件的透气率,可以使用相关技术领域中通常使用的透气率测量装置(例如,Asahi Seiko的EG01-55-1MR型号)。具体地,将测量样品固定至透气率测量装置的中空型上尖端和下尖端,并且可以通过施加至上尖端和下尖端的设定差压来测量100cc空气通过所花费的时间。
根据本公开内容的一个方面,满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,并且在粘结剂层中包含表面活性剂,从而提供可以改善涂覆粘结剂浆料的容易性并且同时可以减小电池的电阻的新参数。如果不满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,则即使在粘结剂层中包含表面活性剂,粘结剂浆料的可涂覆性也可以是优异的,但是包括该分隔件的电池的电阻可能过度增加。当粘结剂层不包含表面活性剂时,即使满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,粘结剂浆料的可涂覆性也可能降低,从而过度增加未涂覆的点的数量。根据本公开内容的另一个方面,由于用包含最佳量的表面活性剂的粘结剂浆料均匀地涂覆多孔基底或涂层的一个表面,因此可以减小分隔件的厚度从而提高二次电池的能量密度,并且同时,在通过热和压力制造电极组件期间,可以增加对电极的粘合力,从而有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。
2.二次电池用分隔件的制造方法
本公开内容的另一个实施方案可以提供用于制造二次电池用分隔件的方法。将简要说明或省略与上述部分中重复的说明。
根据本公开内容的用于制造二次电池用分隔件的方法可以包括以下步骤:用第一粘结剂浆料涂覆涂层的一个表面,然后将第一粘结剂浆料干燥以形成第一粘结剂层;以及用第二粘结剂浆料涂覆多孔基底的另一个表面,然后将第二粘结剂浆料干燥以形成第二粘结剂层。
作为用于将第一粘结剂浆料涂覆在涂层的一个表面上的方法、或者用于将第二粘结剂浆料涂覆在多孔基底的另一个表面上的方法,可以没有特别限制地使用相关技术领域中的各种涂覆方法。例如,可以使用凹版涂覆或狭缝模涂法作为涂覆第一粘结剂浆料和第二粘结剂浆料的方法。
第一粘结剂浆料和第二粘结剂浆料的干燥时间和干燥温度可以各自独立地为例如15℃至75℃持续5分钟至180分钟。然而,在实际过程中,可以优选的是第一粘结剂浆料和第二粘结剂浆料的干燥时间和干燥温度相同。
根据本公开内容的一个实施方案的用于制造二次电池用分隔件的方法可以满足下式2。
[式2]
CA<50°
在式2中,CA为在25℃下第一粘结剂浆料对涂层的一个表面的接触角。在式2中,当第一粘结剂浆料相对于涂层的一个表面的接触角CA小于50°时,在涂覆时可以将第一粘结剂层实现为具有均匀的厚度而没有未涂覆的区域。即,当第一粘结剂浆料相对于涂层的一个表面的接触角CA为50°或更大时,可能出现1mm或更大的未涂覆的点。
根据本公开内容的另一个实施方案的用于制造二次电池的方法可以满足下式3。
[式3]
CB<50°
在式3中,CB为在25℃下第二粘结剂浆料对多孔基底的另一个表面的接触角。在式3中,当第二粘结剂浆料相对于多孔基底的另一个表面的接触角CB小于50°时,在涂覆时可以将第二粘结剂层实现为具有均匀的厚度而没有未涂覆的区域。即,当第二粘结剂浆料相对于多孔基底的另一个表面的接触角CB为50°或更大时,可能出现1mm或更大的未涂覆的点。
第一粘结剂浆料和第二粘结剂浆料的接触角可以例如使用相关技术领域中通常使用的接触角测量设备(例如,来自Biolin Scientific的Attension Theta Flex)在室温条件下测量。
3.二次电池
本公开内容的另一个实施方案可以提供二次电池,所述二次电池包括:阳极;阴极;介于阳极与阴极之间的二次电池用分隔件;和电解质。将简要说明或省略与上述部分中重复的说明。
根据本公开内容的另一个实施方案,第一粘结剂层可以与阳极和阴极中的一者接触,以及第二粘结剂层可以与阳极和阴极中的另一者接触。由于第一粘结剂层和第二粘结剂层与电极接触,因此分隔件对电极的粘合力得到改善,并因此可以容易地进行电池组件制造过程。
阳极
根据本公开内容的阳极可以包括阳极集流体和设置在阳极集流体的至少一个表面上的阳极活性材料层。阳极活性材料层可以包含阳极活性材料、导电材料和阳极粘结剂。
阳极集流体可以充当从外部转移电子使得在阳极活性材料中发生电化学反应,或者从阳极活性材料接收电子并将电子传送至外部的路径。例如,可以使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、或者经碳、镍、钛、银等表面处理的铝或不锈钢作为阳极集流体,并且具体地,也可以使用良好地吸附碳的过渡金属例如铜或镍作为集流体。例如,阳极集流体的厚度可以为6μm至20μm,但阳极集流体的厚度不限于此。
阳极活性材料可以用于储存或释放锂离子并产生电力。例如,阳极活性材料可以包括基于硅的活性材料颗粒和基于石墨的活性材料颗粒中的至少一者。
作为基于硅的活性材料颗粒,可以使用选自以下中的一者或更多者:Si、SiOx(0<x≤2)、Si-C复合材料和Si-Y合金(Y为选自碱金属、碱土金属、过渡金属、第13族元素、第14族元素和稀土元素中的任一种元素)。
基于石墨的活性材料颗粒可以包括选自人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维和石墨化中间相炭微珠中的一者或更多者。
基于阳极活性材料层中包含的总固体含量,阳极活性材料的含量可以为80重量%至97重量%。
导电材料可以改善电极中的活性材料颗粒之间或与金属集流体的导电性,并防止粘结剂充当绝缘体。导电材料可以为例如选自石墨、炭黑、碳纤维、金属纤维、金属粉末、导电晶须、导电金属氧化物、活性炭和聚亚苯基衍生物中的一种导电材料或者两种或更多种导电材料的混合物,更具体地,选自天然石墨、人造石墨、super-p、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、夏黑(summer black)、登卡(Denka)黑、铝粉、镍粉、氧化锌、钛酸钾和氧化钛中的一种导电材料或者两种或更多种导电材料的混合物。
阳极粘结剂可以抑制阳极活性材料颗粒之间或者阳极与集流体之间的分离。可以使用相关技术领域中通常用于电极中的聚合物作为阳极粘结剂。这样的阳极粘结剂的非限制性实例可以包括聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共聚-三氯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙基己酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(丙烯腈)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯-共聚-乙酸乙烯酯)、聚(环氧乙烷)、聚丙烯酸酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰多糖、氰乙基聚(乙烯醇)、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素等,但不限于此。
阴极
根据本公开内容的阴极可以包括阴极集流体和设置在阴极集流体的至少一个表面上的阴极活性材料层。阴极活性材料层可以包含阴极活性材料、导电材料和阴极粘结剂。
例如,阴极集流体没有特别限制,只要其具有高导电性而在电池中不会引起化学变化即可。具体地,作为阴极集流体,可以使用铜;不锈钢;铝;镍;钛;煅烧碳;经碳、镍、钛、银等表面处理的铜或不锈钢;铝-镉合金;等等。阴极集流体的厚度典型地可以为6μm至20μm。
例如,阴极活性材料可以包括锂过渡金属氧化物。锂过渡金属氧化物可以为选自以下中的一者或更多者:Lix1CoO2(0.5<x1<1.3)、Lix2NiO2(0.5<x2<1.3)、Lix3MnO2(0.5<x3<1.3)、Lix4Mn2O4(0.5<x4<1.3)、Lix5(Nia1Cob1Mnc1)O2(0.5<x5<1.3,0<a1<1,0<b1<1,0<c1<1,a1+b1+c1=1)、Lix6Ni1-y1Coy1O2(0.5<x6<1.3,0<y1<1)、Lix7Co1-y2Mny2O2(0.5<x7<1.3,0≤y2<1)、Lix8Ni1-y3Mny3O2(0.5<x8<1.3,0≤y3<1)、Lix9(Nia2Cob2Mnc2)O4(0.5<x9<1.3,0<a2<2,0<b2<2,0<c2<2,a2+b2+c2=2)、Lix10Mn2-z1Niz1O4(0.5<x10<1.3,0<z1<2)、Lix11Mn2-z2Coz2O4(0.5<x11<1.3,0<z2<2)、Lix12CoPO4(0.5<x12<1.3)、和Lix13FePO4(0.5<x13<1.3)。
阴极中使用的导电材料可以与阳极中使用的导电材料相同或不同。
阴极粘结剂可以与阳极粘结剂相同或不同。
电解质溶液
根据本公开内容的电解质溶液可以包含溶剂和锂盐。
根据本公开内容的溶剂可以为例如选自以下中的一者或者两者或更多者的混合物:碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸乙基甲酯(EMC)、γ-丁内酯(GBL)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸乙酯、和丙酸丁酯。
根据本公开内容的锂盐可以包含诸如NO3 -、F-、Cl-、Br-、I-和PF6 -的阴离子。
根据本公开内容的二次电池可以为圆柱形二次电池、棱柱形二次电池或袋状二次电池,但没有特别限制,只要其对应于充电/放电装置即可。
本公开内容的另一个实施方案可以提供包括所述二次电池作为单元电池的电池模块和包括所述电池模块的电池组。该电池组可以用作例如用于选自以下中的一种或更多种中型至大型设备的电源:电动工具;电动汽车,包括电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV);或电力储存系统。
在下文中,将详细地描述本公开内容的实施例,使得本公开内容所属领域的技术人员可以容易地实现本公开内容,但是这仅为一个实例,并且本公开内容的权利范围不受以下内容的限制。
[实施例1的制备:粘结剂浆料的制备]
<比较例1的制备:不包含表面活性剂的粘结剂浆料的制备>
在将包含重均分子量为1,000g/mol至1,000,000g/mol的聚丙烯酸酯的第一颗粒型粘结剂(500nm的平均粒径D50)和包含重均分子量为50,000g/mol至5,000,000g/mol的PVdF-HFP(HFP衍生的单体的含量:15重量%)的第二颗粒型粘结剂(150nm的平均粒径D50)以5:5的重量比添加至溶剂(水)中之后,进行搅拌以制备比较例1的制备的总固体含量为10重量%的粘结剂浆料。
<比较例2的制备:包含超过适当范围的表面活性剂的粘结剂浆料的制备>
在将包含重均分子量为1,000g/mol至1,000,000g/mol的聚丙烯酸酯的第一颗粒型粘结剂(500nm的平均粒径D50)、包含重均分子量为50,000g/mol至5,000,000g/mol的PVdF-HFP(HFP衍生的单体的含量:15重量%)的第二颗粒型粘结剂(150nm的平均粒径D50)和非离子表面活性剂(烷基具有6个碳原子的全氟烷基三环氧乙烷甲醚)以5:5:0.5的重量比(第一颗粒型粘结剂:第二颗粒型粘结剂:非离子表面活性剂)添加至溶剂(水)中之后,进行搅拌以制备比较例2的制备的总固体含量为10重量%的粘结剂浆料。
<实施例1的制备的实施:包含适当范围内的表面活性剂的粘结剂浆料的制备>
以与比较例2的制备中相同的方式制备粘结剂浆料,不同之处在于将第一颗粒型粘结剂、第二颗粒型粘结剂和非离子表面活性剂的重量比(第一颗粒型粘结剂:第二颗粒型粘结剂:非离子表面活性剂)从5:5:0.5改变为5:5:0.15以制备实施例1的制备的实施的总固体含量为10重量%的粘结剂浆料。
[实施例2的制备:用于形成涂层的组合物的制备]
在将充当粘结剂并且具有15重量%的六氟丙烯衍生的单体含量的聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)共聚物(Mw=350,000g/mol至500,000g/mol)添加至丙酮(溶剂)中之后,将其在60℃下溶解1小时以制备聚合物溶液(固体含量=25重量%)。在向聚合物溶液中添加平均粒径D50为0.1μm的无机颗粒(Al2O3)之后,通过球磨机将无机颗粒破碎并粉碎12小时或更长以制备其中聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)共聚物和Al2O3以1:9的重量比混合的用于形成涂层的组合物(总固体含量:30重量%)。
[实施例3的制备:预备分隔件(单侧CCS)的制备]
在通过狭缝模涂法将根据实施例2的制备的用于形成涂层的组合物涂覆在具有5.0μm的厚度和40%的孔隙率的聚乙烯多孔基底的一个表面上之后,将其在140℃下干燥1小时,并在其上涂覆厚度为1.5μm的涂层以制备对应于预备分隔件的单侧陶瓷涂覆的分隔件(CCS)。
[实验例1:粘结剂浆料对多孔基底或涂层的接触角的测量]
在将根据实施例1的制备的粘结剂浆料(4μl)分别滴在多孔基底或涂层的一个表面上之后,使用接触角测量设备(来自Biolin Scientific的Attension Theta Flex)测量在室温下粘结剂浆料对多孔基底或涂层的一个表面的接触角,然后将结果示于下表1中。
[实验例2:多孔基底的一个表面上的未被第二粘结剂浆料涂覆的点的数量]
在将根据实施例1的制备的粘结剂浆料各自涂覆在预备分隔件(单侧CCS)中的多孔基底的表面上时,测量由于粘结剂浆料的可润湿性降低而未涂覆的点的数量。具体地,获得10cm×10cm单位面积内的直径为1mm或更大的点的数量,并将其示于下表1中。
[制造例1:二次电池的制造]
<比较例1:具有涂覆在单侧CCS的两个表面上的比较例1的制备的粘结剂浆料的分隔件>
通过凹版涂覆法将比较例1的制备的粘结剂浆料涂覆在根据实施例3的制备的单侧CCS的两个表面上,然后在50℃下干燥10分钟以形成厚度各自为0.5μm的粘结剂层。作为结果,最终制造了比较例1的分隔件。
<比较例2:具有涂覆在单侧CCS的两个表面上的比较例2的制备的粘结剂浆料的分隔件>
以与比较例1中相同的方式制造分隔件,不同之处在于使用比较例2的制备的粘结剂浆料代替比较例1的制备的粘结剂浆料。
<实施例1:具有涂覆在单侧CCS的两个表面上的实施例1的制备的实施的粘结剂浆料的分隔件>
以与比较例1中相同的方式制造分隔件,不同之处在于使用实施例1的制备的实施的粘结剂浆料代替比较例1的制备的粘结剂浆料。
[实验例3:单侧CCS和分隔件的透气率的测量]
使用Asahi Seiko的EG01-55-1MR型号作为透气率测量装置。具体地,将预备分隔件(单侧CCS)、比较例1和2以及实施例1的分隔件各自固定至透气率测量装置的中空型上尖端和下尖端,通过施加至上尖端和下尖端的设定差压来测量100cc空气通过所花费的时间,使得获得透气率,并将结果示于下表1中。
[实验例4:包括分隔件的电池的电阻的测量]
通过将比较例1和2以及实施例1的分隔件置于SUS之间来制造各硬币电池。将包含1M LiPF6并且具有以1:2的体积比混合的碳酸亚乙酯和碳酸乙基甲酯的电解质注入到硬币电池中。为了测量硬币电池的电阻,使用来自BioLogic Science Instrument的VMP3在10mV的幅度和0.1Hz至1MHz的扫描范围的条件下在25℃下经由电化学阻抗谱分析结果测量电阻,并将结果示于下表1中。硬币电池的电阻优选为1.0Ω或更小。
[表1]
参照表1,当满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120并且基于100重量份的颗粒型粘结剂,表面活性剂分别以大于0重量份至小于5.0重量份的量包含在第一粘结剂层和第二粘结剂层中时,可以最佳地调节粘结剂浆料的可润湿性从而通过堵塞单侧CCS(预备分隔件)的孔来防止透气率的过度增加,并因此,结果可以减小电池的电阻。
此外,由于包含最佳量的表面活性剂的粘结剂浆料被均匀地涂覆在多孔基底或涂层的一个表面上,因此可以通过减小分隔件的厚度来增加二次电池的能量密度,并且同时,在通过热和压力制造电极组件时,对电极的粘合力增加,使得可以有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。
综合考虑以上实验结果,可以确定可以通过满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120并且在粘结剂层中包含表面活性剂来同时改善涂覆粘结剂浆料的容易性并减小电池的电阻的新参数。如果不满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,则即使在粘结剂层中包含表面活性剂,粘结剂浆料的可涂覆性也可以是优异的,但是包括该分隔件的电池的电阻可能过度增加。当粘结剂层不包含表面活性剂时,即使满足ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pc|<120,粘结剂浆料的可涂覆性也可能降低,从而过度增加未涂覆的点的数量。此外,当将包含最佳量的表面活性剂的粘结剂浆料均匀地涂覆在多孔基底或涂层的一个表面上时,可以通过减小分隔件的厚度而增加二次电池的能量密度,并且同时,在通过热和压力制造电极组件时,对电极的粘合力增加,使得可以有效地防止诸如分隔件的折叠的缺陷现象。
虽然以上已详细描述了本公开内容的优选实施方案,但本公开内容的权利范围不限于此,并且本领域技术人员使用所附权利要求中限定的本公开内容的基本构思进行的各种修改和改进形式也落入本公开内容的权利范围内。
[附图标记说明]
100:二次电池用分隔件
10:多孔基底
15:预备分隔件
20:涂层
30a:第一粘结剂层
30b:第二粘结剂层

Claims (13)

1.一种二次电池用分隔件,包括:
预备分隔件,所述预备分隔件包括多孔基底和设置在所述多孔基底的一个表面上的涂层;
设置在所述涂层的一个表面上的第一粘结剂层;以及
设置在所述多孔基底的另一个表面上的第二粘结剂层,
其中所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层各自包含相同或不同的表面活性剂,并且满足下式1:
[式1]
ΔP(秒/100cc)=|Ps-Pcl<120
在式1中,Ps为所述二次电池用分隔件的透气率,以及Pc为所述预备分隔件的透气率。
2.根据权利要求1所述的二次电池用分隔件,其中所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层各自包含相同或不同的颗粒型粘结剂。
3.根据权利要求2所述的二次电池用分隔件,其中所述颗粒型粘结剂包括第一颗粒型粘结剂和与所述第一颗粒型粘结剂相同或不同的第二颗粒型粘结剂。
4.根据权利要求3所述的二次电池用分隔件,其中所述第一颗粒型粘结剂和所述第二颗粒型粘结剂各自独立地包含:选自聚丙烯酸酯(PA)、聚丙烯酸(PAA)、聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚(丙烯酸丁酯)(PBA)、聚苯乙烯(PS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(环氧乙烷)(PEO)和聚硅氧烷中的一种化合物;其两者或更多者的共聚物;或者其两者或更多者的混合物。
5.根据权利要求2所述的二次电池用分隔件,其中基于100重量份的所述颗粒型粘结剂,所述表面活性剂各自独立地以大于0重量份至小于5.0重量份的量包含在内。
6.根据权利要求1所述的二次电池用分隔件,其中所述表面活性剂包括非离子表面活性剂。
7.根据权利要求6所述的二次电池用分隔件,其中所述非离子表面活性剂为选自以下中的一者或两者或更多者:烷基具有6个碳原子的全氟烷基三环氧乙烷甲醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酚醚、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多氟丁烷磺酸酯、和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物。
8.根据权利要求1所述的二次电池用分隔件,其中所述涂层的厚度为0.1μm至10μm。
9.根据权利要求1所述的二次电池用分隔件,其中所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层的厚度各自独立地为0.05μm至10μm。
10.一种用于制造根据权利要求1所述的二次电池用分隔件的方法,所述方法包括以下步骤:
用第一粘结剂浆料涂覆所述涂层的一个表面,然后将所述第一粘结剂浆料干燥以形成所述第一粘结剂层;以及
用第二粘结剂浆料涂覆所述多孔基底的另一个表面,然后将所述第二粘结剂浆料干燥以形成所述第二粘结剂层。
11.根据权利要求10所述的方法,其中满足下式2:
[式2]
C<50°
在式2中,CA为在25℃下所述第一粘结剂浆料对所述涂层的一个表面的接触角。
12.根据权利要求10所述的方法,其中满足下式3:
[式3]
CB<50°
在式3中,CB为在25℃下所述第二粘结剂浆料对所述多孔基底的另一个表面的接触角。
13.一种二次电池,包括:
阳极;
阴极;
介于所述阳极与所述阴极之间的根据权利要求1所述的二次电池用分隔件;和
电解质。
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JPWO2017073598A1 (ja) * 2015-10-30 2018-08-16 Jnc株式会社 平滑性に優れた有機・無機複合膜及びこれを用いた多層耐熱セパレータ材
KR20210010244A (ko) * 2019-07-19 2021-01-27 주식회사 엘지화학 폴리올레핀 분리막 및 이의 제조방법
CN115769431A (zh) * 2020-07-16 2023-03-07 株式会社Lg新能源 电池电芯和制造其的方法
KR20220045903A (ko) * 2020-10-06 2022-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 세퍼레이터의 제조 방법, 이로부터 제조된 세퍼레이터, 및 이를 구비한 이차전지
US20240097275A1 (en) * 2020-12-10 2024-03-21 Sk Innovation Co., Ltd. Separator for secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery comprising separator
KR20220143298A (ko) 2021-04-16 2022-10-25 현대트랜시스 주식회사 차량용 워크-인 시트의 록킹 장치

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