CN105609688A - 用于可再充电锂电池的隔板和包括其的可再充电锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可再充电锂电池的隔板和包括其的可再充电锂电池。用于可再充电锂电池的隔板包括：基材、安置在所述基材的至少一侧上且包括有机材料的有机层、以及安置在所述基材的至少一侧上且包括无机材料的无机层，其中所述有机材料包括两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒。

Description

用于可再充电锂电池的隔板和包括其的可再充电锂电池
技术领域
公开用于可再充电锂电池的隔板和包括其的可再充电锂电池。
背景技术
可再充电锂电池包括正极、负极、以及介于正极和负极之间的隔板。
隔板包括锂离子通过其的微孔，并且起到使正极和负极电绝缘的作用。
另外，一种类型(种类)的隔板可在电池温度超过预定的温度时关断(shutdown)电池，并且因此起到防止电池过热的作用。然而，这样的隔板可具有限制，因为由于电池的先前产生的热量和热失控，它不提供在正极和负极之间的充分的绝缘功能和/或充分的关断功能。
发明内容
实施方式的方面涉及用于可再充电锂电池的隔板，其能够及早地抑制电池的放热性并防止在正极和负极之间的短路，且因此具有改善的安全性。
实施方式的方面涉及包括所述用于可再充电锂电池的隔板的可再充电锂电池。
一种实施方式提供用于可再充电锂电池的隔板，其包括：基材(基底)；安置在所述基材的至少一侧上且包括有机材料的有机层；以及安置在所述基材的至少一侧上且包括无机材料的无机层，其中所述有机材料包括两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒。
所述有机材料可具有约0.1μm-约5μm的粒度。
所述有机材料可包括第一有机颗粒和具有比所述第一有机颗粒大的粒度的第二有机颗粒，所述第一有机颗粒对所述第二有机颗粒的粒度之比可范围为约1:1.5-约1:7，和所述第一有机颗粒对所述第二有机颗粒的重量比可范围为约10:90-约90:10。
所述有机材料可包括聚烯烃、聚烯烃衍生物、聚烯烃蜡、基于丙烯酰基的化合物、或其组合。
所述有机材料可具有比所述基材的熔点低的熔点。
所述有机材料可具有约100℃-约130℃的熔点。
所述有机层可具有约0.5mg/cc-约0.95mg/cc的堆积密度(填充密度，packingdensity)。
所述无机材料可包括无机颗粒，所述无机颗粒包括SiO2、Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH)、TiO2、BaTiO3、ZnO2、Mg(OH)2、MgO、Ti(OH)4、氮化铝(AIN)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、或其组合。
所述无机材料可具有约0.1μm-约5μm的粒度。
所述无机层可具有约1μm-约10μm的厚度，和所述有机层可具有约1μm-约10μm的厚度。
所述有机层和所述无机层的至少一个可进一步包括粘合剂，且所述粘合剂可包括丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏氟乙烯(PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、基于丙烯酰基的橡胶、或其组合。
另一实施方式提供包括所述隔板的可再充电锂电池。
其它实施方式包括在下列详细描述中。
根据一种或多种实施方式，通过应用能够及早地抑制放热性和/或防止在正极和负极之间的短路的所述隔板，可实现具有改善的安全性的可再充电锂电池。
附图说明
图1为显示根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图。
图2为显示根据另一实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图。
图3为显示根据一种实施方式的可再充电锂电池的示意图。
图4为显示在根据实施例1和2以及对比例1和2的各用于可再充电锂电池的隔板中的温度和阻抗之间的关系的图。
具体实施方式
在下文中，更详细地描述实施方式。然而，这些实施方式是示例性的，且本公开内容不限于此。
如本文中使用的，当未另外提供具体定义时，将理解，当一个元件诸如表面、层、或膜被称作“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者还可存在中间元件。
在下文中，描述根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的隔板。
根据本实施方式的用于可再充电锂电池的隔板包括基材、安置在所述基材的至少一侧上的有机层、以及安置在所述基材的至少一侧上的无机层。所述有机层包括有机材料，和所述无机层包括无机材料。所述有机材料包括两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒。
隔板安置在正极和负极之间并起到如下作用：防止电极板之间的直接短路以及使锂离子通过在它自身中的微孔。当电池变得异常地放热超出设定或预定的温度时，该隔板通过关断功能阻断所述微孔且因此控制锂离子的移动。从而，电池的内阻急剧地变得增加，且因此，所述隔板可抑制电池的电化学反应和额外的放热性。
根据一种实施方式，所述隔板中的基材本身的关断功能可通过如下增强：在所述基材的一侧或两侧上形成包括有机材料的有机层以降低关断功能起动时的温度。而且，所述基材的关断功能可通过如下进一步增强；使用(利用)两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒，且因此，使堆积密度最大化或增加。这样，所述隔板的结构增强所述关断功能，且因此可在最初抑制电池的放热性。
另外，根据一种实施方式，包括无机材料的无机层也形成于所述隔板的所述基材的一侧或两侧上，且因此，可降低当所述隔板由于电池的放热性而熔融时的温度和防止所述隔板的收缩。因此，可防止在正极和负极之间的短路，且可抑制由于收缩导致的额外的放热性。
因此，根据一种实施方式的具有在基材的至少一侧上的包括两种或更多种类型的拥有彼此不同的粒度的有机颗粒的有机层以及在所述基材的至少一侧上的包括无机材料的无机层的隔板在关断功能上被增强，并可及早地抑制电池的放热性，且因此，防止正极和负极之间的热收缩且抑制其间的短路，且结果，改善可再充电锂电池的安全性。
所述隔板包括所述基材、所述有机层和所述无机层，且对于其结构没有特别的限制。例如，所述有机层和所述无机层两者都可在所述基材的仅一侧上或者在其两侧上形成，且在这里，所述有机层和所述无机层的顺序没有特别的限制。另外，所述有机层和所述无机层两者都可在所述基材的一侧上形成，且所述有机层或所述无机层可在所述基材的另一侧上形成。而且，所述有机层可在所述基材的一侧上形成，而所述无机层可在所述基材的另一侧上形成。
通过说明图1和2中的实例的一部分，可促进结构的理解。
图1为显示根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图，且图2为显示根据另一实施方式的用于可再充电锂电池的隔板的结构的示意图。
参考图1，根据一种实施方式的隔板10具有包括如下的结构：基材12、安置在基材12的一侧上的有机层13、以及安置在基材12的另一侧上的无机层14。另外，参考图2，根据另一实施方式的隔板20可包括基材22、分别在基材22的一侧和另一侧上的无机层23a和23b、以及在两个无机层23a和23b的一个无机层23a上的有机层24。
所述基材可包括基于聚烯烃的树脂。所述基于聚烯烃的树脂可为例如基于聚乙烯的树脂、基于聚丙烯的树脂、或其组合。
所述基材可包括孔。通过所述孔，锂离子可移动。所述基材在电池是放热的时通过关断功能阻断所述孔，且因此可增加内阻和抑制电化学反应。
所述孔可具有约0.01μm-约1μm、且特别地约0.02μm-约0.1μm的平均尺寸。所述孔的平均尺寸可通过使用气孔计测量。另外，所述基材可具有约30体积％-约60体积％、且特别地约35体积％-约50体积％的孔隙率。当所述孔具有在所述范围内的尺寸和孔隙率时，所述基材可具有与无纺物不同的规则的多孔形状，所述无纺物具有其中孔尺寸和孔隙率大于所述范围的不规则的多孔形状。另外，当孔尺寸和孔隙率在所述范围内时，通过防止由于锂枝晶的形成导致的内部短路和使锂离子的移动阻力最小化或减小，可保证可再充电锂电池的性能和安全性。
所述基材可具有约6μm-约25μm、且特别地约7μm-约20μm的厚度。当所述基材具有在所述范围内的厚度时，可保证由于优异的物理特性导致的可再充电锂电池的优异的安全性以及电池容量。
形成所述有机层的所述有机材料可包括两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒。特别地，所述有机材料可包括第一有机颗粒和具有比所述第一有机颗粒大的粒度(例如，比所述第一有机颗粒大的平均粒度)的第二有机颗粒。
所述第一有机颗粒对所述第二有机颗粒的粒度之比可范围为约1:1.5-约1:7、且特别地约1:2-约1:5。当所述第一和第二有机颗粒的粒度之比，即，较大颗粒相对于较小颗粒的尺寸比(例如，平均尺寸比)，在所述范围内时，可通过如下保证电池安全性：使堆积密度最大化或增加以及进一步增强所述基材的关断功能，且因此及早地抑制电池的放热性。
所述第一有机颗粒对所述第二有机颗粒的重量比可范围为约10:90-约90:10、且特别地约20:80-约80:20。当所述两种颗粒具有在所述范围内的重量比，即，较小颗粒相对于较大颗粒的重量比时，可通过如下保证电池安全性：使堆积密度最大化或增加以及进一步增强所述基材的关断功能，且因此及早地抑制放热性。
所述包括两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒的有机材料可具有约0.1μm-约5μm、且特别地约0.2μm-约3μm的粒度(例如，平均粒度)。当所述有机颗粒具有在所述范围内的尺寸时，可进一步增强关断功能，且可及早地抑制电池的放热性。当所述有机材料的所述有机颗粒各自具有球形状时，粒度表示直径，或当所述有机材料为片形状的或非成形的时，粒度表示最长的长度。
所述有机材料的所述有机颗粒可各自具有片形状、球形状、或非成形形状(non-shape)，或者所述有机颗粒可具有其组合。
所述有机材料可具有比所述基材的熔点低的熔点。特别地，所述基材可具有范围约135℃-约140℃的熔点，而所述有机材料可具有范围约100℃-约130℃的熔点。因此，所述有机材料在比所述基材熔融的温度低的约100℃-约130℃的温度下熔融，且因此关断电池和在较低温度下可抑制电化学反应性，且结果，及早地抑制电池的放热性。
所述有机材料可包括聚烯烃、聚烯烃衍生物、聚烯烃蜡、基于丙烯酰基的化合物、或其组合。所述聚烯烃可为例如聚乙烯、聚丙烯、或其组合。在它们之中，可使用聚乙烯。
所述有机材料可具有约300g/mol-约10,000g/mol、且特别地约2,000g/mol-约6,000g/mol的重均分子量。当所述有机材料具有在所述范围内的重均分子量时，可通过使锂离子的移动阻力最小化或减小而保证电池性能，且可通过增强隔板的关断功能而及早地抑制电池的放热性。
所述有机层可具有约1μm-约10μm、例如约2μm-约9μm、或约2μm-约8μm的厚度。当所述有机层具有在所述范围内的厚度时，可进一步增强隔板的关断功能，且因此，可及早地抑制电池的放热性。
除所述有机材料之外，所述有机层可进一步包括粘合剂。
所述粘合剂可为不同于所述有机材料的材料，且可为例如丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏氟乙烯(PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、基于丙烯酰基的橡胶、或其组合。
基于所述有机层(即所述有机材料和所述粘合剂)的总量，可以约70重量％-约99重量％、且特别地约80重量％-约98重量％的量包括所述有机材料。当在所述范围内包括所述有机材料时，可通过进一步增强隔板的关断功能而及早地抑制电池的放热性。
所述有机层可具有约0.5mg/cc-约0.95mg/cc、且特别地约0.7mg/cc-约0.85mg/cc的堆积密度。当所述有机层具有在所述范围内的堆积密度时，可进一步增强所述隔板的关断功能，且因此，可及早地抑制电池的放热性，且可保证电池的安全性。
所述无机层的所述无机材料可为或包括无机颗粒，所述无机颗粒包括SiO2、Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH)、TiO2、BaTiO3、ZnO2、Mg(OH)2、MgO、Ti(OH)4、氮化铝(AIN)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、或其组合。
(包括所述无机颗粒的)所述无机材料可具有约0.1μm-约5μm、且特别地约0.3μm-约1μm的粒度(例如，平均粒度)。当所述无机材料具有在所述范围内的粒度时，所述无机材料可均匀地覆盖在所述基材上，可通过进一步防止隔板的热收缩而抑制在正极和负极之间的短路，而且，可通过使锂离子的移动阻力最小化而保证可再充电锂电池的性能。在这里，当所述无机材料的无机颗粒各自具有球形状时，粒度指的是直径，或当所述无机材料具有片形状或非成形形状时，粒度指的是最长的长度。
所述无机材料的所述无机颗粒可各自具有片形状、球形状、或非成形形状，或者所述无机颗粒可具有其组合。例如，所述无机材料可具有非成形形状。当使用非成形的颗粒时，由于相对于片形状的颗粒的短的曲率，通过使锂离子的移动阻力最小化或减小，可保证可再充电锂电池的性能。
所述无机层可具有约1μm-约10μm、且特别地约2μm-约7μm的厚度。当所述无机层具有在所述范围内的厚度时，可进一步防止所述隔板的热收缩，且因此，可抑制在正极和负极之间的短路。
除所述无机材料之外，所述无机层可进一步包括粘合剂。所述粘合剂与所述有机层的粘合剂相同。
基于所述无机层(即所述无机材料和所述粘合剂)的总量，可以约70重量％-约99重量％、且特别地约80重量％-约98重量％的量包括所述无机材料。当在所述范围内包括所述无机材料时，可通过进一步防止隔板的热收缩而抑制在正极和负极之间的短路。另外，可防止由于锂枝晶或杂质颗粒(外来颗粒，foreignparticle)导致的内部短路，或者可通过形成电绝缘层而保证电池安全性。
在下文中，参考图3说明包括以上隔板的可再充电锂电池。
图3为根据本发明的一种实施方式的可再充电锂电池的示意图。
参考图3，根据一种实施方式的可再充电锂电池100包括电极组件110、容纳电极组件110的电池壳120、以及将从电极组件110产生的电流电引导至外部的电极极耳130。电池壳120通过如下密封：将彼此面对的两侧重叠。另外，电解质溶液被注入容纳电极组件110的电池壳120内部。
电极组件110包括正极、面对所述正极的负极、介于所述正极和所述负极之间的隔板。
所述隔板与以上描述的相同。
所述正极可包括集流体和在所述集流体上的正极活性物质(材料)层。
所述集流体可为铝，但不限于此。
所述正极活性物质层包括正极活性物质。
所述正极活性物质包括能够嵌入和脱嵌锂的化合物(锂化插层化合物)、且特别地锂金属化合物。
所述锂金属化合物可为特别地包括锂和选自钴、锰、镍和铝的至少一种金属的一种或多种氧化物和/或磷酸盐。更特别地，可使用(利用)由下列化学式之一表示的化合物。
LiaA1-bXbD2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5)；LiaA1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE2-bXbO4-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNibEcGdO2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn1-bGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn1-gGgPO4(0.90≤a≤1.8，0≤g≤0.5)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiZO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2)；和LiFePO4
在所述化学式中，A选自Ni、Co、Mn、及其组合；X选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、及其组合；D选自O、F、S、P、及其组合；E选自Co、Mn、及其组合；T选自F、S、P、及其组合；G选自Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、及其组合；Q选自Ti、Mo、Mn、及其组合；Z选自Cr、V、Fe、Sc、Y、及其组合；和J选自V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、及其组合。
除所述正极活性物质之外，所述正极活性物质层可包括粘合剂和导电材料。
所述粘合剂改善正极活性物质颗粒对彼此和对集流体的粘合性质。所述粘合剂的实例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸类改性的(丙烯酸酯化的)丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但不限于此。
所述导电材料向电极提供导电性。可使用任何电传导性材料作为导电材料，除非其引起化学变化。所述导电材料的实例包括：基于碳的材料诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等；基于金属的材料诸如铜、镍、铝、银、和/或类似物的金属粉末或金属纤维等；导电聚合物诸如聚亚苯基衍生物等；及其混合物。
所述负极包括集流体和设置于所述集流体上的负极活性物质层。
所述集流体可为铜箔，但不限于此。
所述负极活性物质层包括负极活性物质、粘合剂和任选的导电材料。
所述负极活性物质可包括可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料、锂金属、锂金属或半金属合金、能够掺杂和去掺杂锂的材料、或过渡金属氧化物。
能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料包括碳材料。所述碳材料可为在锂离子可再充电电池中任何通常使用的基于碳的负极活性物质。所述碳材料的实例包括结晶碳、无定形碳、及其混合物。所述结晶碳可为非成形的、和/或片、薄片、球形、和/或纤维形状的天然石墨和/或人造石墨。所述无定形碳可为软碳、硬碳、中间相沥青碳化产物、烧结焦炭、和/或类似物。
锂金属或半金属合金的实例包括锂和选自如下的金属或半金属：Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、Al、和Sn。
能够掺杂/去掺杂锂的材料可包括Si、SiOx(0<x<2)、Si-C复合物、Si-Q合金(其中Q为碱金属、碱土金属、13族-16族元素、过渡金属、稀土元素、或其组合，且不是Si)、Sn、SnO2、Sn-C复合物、Sn-R合金(其中R为碱金属、碱土金属、13族-16族元素、过渡金属、稀土元素、或其组合，且不是Sn)、和/或类似物。这些材料的至少一种可与SiO2混合。元素Q和R可为Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、或其组合。
过渡金属氧化物可包括钒氧化物、锂钒氧化物等。
所述粘合剂改善负极活性物质颗粒对彼此和对集流体的粘合性质。所述粘合剂的实例包括非水溶性粘合剂、水溶性粘合剂、或其组合。
所述非水溶性粘合剂包括聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、或其组合。
所述水溶性粘合剂包括丁苯橡胶、丙烯酸类改性的丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、丙烯与C2-C8烯烃的聚合物、(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物、或其组合。
当使用所述水溶性粘合剂作为负极粘合剂时，可进一步使用基于纤维素的化合物以提供粘度。所述基于纤维素的化合物包括如下的一种或多种：羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、或其碱金属盐。所述碱金属可为Na、K或Li。基于100重量份的所述负极活性物质，可以约0.1重量份-约3重量份的量包括这样的基于纤维素的化合物。
包括所述导电材料以改善电极导电性。可使用(利用)任何电传导性材料作为导电材料，除非其引起化学变化。所述导电材料的实例包括：基于碳的材料诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等；金属粉末和/或金属纤维的基于金属的材料，包括铜、镍、铝、银和/或类似物；导电聚合物诸如聚亚苯基衍生物；及其混合物。
所述正极和所述负极可分别通过如下制造：将各活性物质、粘合剂和导电材料在溶剂中混合以制备浆料，和将所述浆料涂覆在所述集流体上。在这里，所述溶剂可为N-甲基吡咯烷酮等，和根据粘合剂的种类可使用含水溶剂诸如水等，但不限于此。
所述电解质溶液包括非水有机溶剂和锂盐。
所述非水有机溶剂用作用于传输参与电池的电化学反应的离子的介质。所述非水有机溶剂可选自基于碳酸酯的溶剂、基于酯的溶剂、基于醚的溶剂、基于酮的溶剂、基于醇的溶剂和非质子溶剂。
所述基于碳酸酯的溶剂可为例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、和/或类似物。
当通过将环状碳酸酯和链状碳酸酯混合而制备基于碳酸酯的溶剂时，可获得具有低的粘度同时具有增加的介电常数的溶剂。可将所述环状碳酸酯和所述链状碳酸酯以约1:1-1:9的体积比混合在一起。
所述基于酯的溶剂可包括例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、和/或类似物。所述基于醚的溶剂可包括例如二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃、和/或类似物。所述基于酮的溶剂可包括环己酮、和/或类似物。所述基于醇的溶剂可包括乙醇、异丙醇、和/或类似物。
所述非水有机溶剂可单独地或以混合物使用(利用)。当所述有机溶剂以混合物使用(利用)时，可根据期望的电池性能控制混合比。
所述电解质溶液可进一步包括过充抑制添加剂诸如乙烯基碳酸酯(基于乙烯的碳酸酯，基于亚乙基的碳酸酯)、焦碳酸酯等。
溶解在所述非水有机溶剂中的锂盐供应所述电池中的锂离子，并操作可再充电锂电池的基本运行且改善在正极和负极之间的锂离子传输。
所述锂盐可包括选自如下之一：LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO3C2F5)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y为自然数例如1-20的整数)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2(双(草酸)硼酸锂；LiBOB)、及其组合。
所述锂盐可以范围约0.1M-约2.0M的浓度使用。当以上述浓度范围包括所述锂盐时，由于电解质溶液的适当的电导率和粘度，电解质溶液可具有优异的性能和锂离子迁移率。
在下文中，参照实施例更详细地说明实施方式。然而，本公开内容不限于实施例。
而且，本公开内容中未描述的内容可被具有本领域中的知识的人员充分地理解且将不在此说明。
(隔板的制造)
实施例1
将97重量％的如下的混合物与3重量％的基于丙烯酰基的橡胶(BM-900B，ZEONCo.)和水混合，制备有机层组合物：80重量％的具有110℃的熔点、0.6μm的平均粒度、和5,000g/mol的重均分子量的第一聚乙烯颗粒(ChemipearlW4005，MitsuiChemicals，Inc.)，以及20重量％的具有110℃的熔点、2.5μm的平均粒度、和5000g/mol的重均分子量的第二聚乙烯颗粒(ChemipearlW500，MitsuiChemicals，Inc.)。
通过如下制备无机层组合物：将95重量％的具有0.9μm的平均粒度的片形状的AlO(OH)(BMMKawaiLimeCo.)和5重量％的基于丙烯酰基的橡胶(BM-900B，ZEONCo.)与水混合。
将所述有机层组合物涂覆在具有0.05μm的平均孔尺寸和45体积％的孔隙率且由聚乙烯材料(135℃的熔点)形成的多孔基材上以形成有机层，而将所述无机层组合物涂覆在所述基材的另一侧上以形成无机层，从而制造隔板。在这里，所述基材为9μm厚，且所述有机层为6μm厚，而所述无机层为3μm厚。另外，所述有机层具有0.85mg/cc的堆积密度。
实施例2
通过将97重量％的如下的混合物和3重量％的基于丙烯酰基的橡胶(BM-900B，ZEONCo.)与水混合而制备有机层组合物：80重量％的具有110℃的熔点、0.6μm的平均粒度、和5,000g/mol的重均分子量的第一聚乙烯颗粒(ChemipearlW4005，MitsuiChemicals，Inc.)，以及20重量％的具有110℃的熔点、1μm的平均粒度、和5,000g/mol的重均分子量的第二聚乙烯颗粒(ChemipearlW401，MitsuiChemicals，Inc.)。
根据与实施例1相同的方法将(用于制造隔板的)所述有机层组合物制造成具有与实施例1相同的结构。在这里，所述基材为9μm厚，且所述有机层为6μm厚，而所述无机层为3μm厚。另外，所述有机层具有0.80mg/cc的堆积密度。
对比例1
通过如下制造隔板：将根据实施例1的无机层组合物涂覆在具有0.05μm的平均孔尺寸和45体积％的孔隙率且由聚乙烯材料形成的多孔基材的两侧上以形成无机层。在这里，所述基材为9μm厚，且在其两侧上的无机层总计为3μm厚。
对比例2
通过如下制备有机层组合物：将97重量％的具有110℃的熔点、1μm的平均粒度、和5,000g/mol的重均分子量的第一聚乙烯颗粒(ChemipearlW401，MitsuiChemicals，Inc.)、3重量％的基于丙烯酰基的橡胶(BM-900B，ZEONCo.)和水混合。
将所述有机层组合物涂覆在具有0.05μm的平均孔尺寸和45体积％的孔隙率且由聚乙烯材料形成的多孔基材的一侧上以形成有机层，而将根据实施例1的无机层组合物涂覆在所述基材的另一侧上以形成无机层，制造隔板。在这里，所述基材为9μm厚，且所述有机层为6μm厚，而所述无机层为3μm厚。另外，所述有机层具有0.62mg/cc的堆积密度。
(可再充电锂电池单元的制造)
将作为正极活性物质的94重量％的如下的混合物、作为导电材料的3重量％的炭黑、以及作为粘合剂的3重量％的聚偏氟乙烯添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂，从而制备浆料：90重量％的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和10重量％的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。将所述浆料涂覆在铝(Al)薄膜上，然后干燥和辊压，从而制造正极。
另一方面，将作为负极活性物质的97.5重量％的石墨、作为粘合剂的1.5重量％的丁苯橡胶(SBR)、以及1重量％的羧甲基纤维素(CMC)添加到作为溶剂的水，从而制备浆料。将所述浆料涂覆在铜箔上，然后干燥和辊压，从而制造负极。
通过如下制备电解质溶液：将碳酸亚乙酯、碳酸乙甲酯和碳酸二甲酯以2:4:4的体积比混合，和向混合的溶剂添加1.15MLiPF6。将所述正极、负极和电解质溶液与根据实施例1和2以及对比例1和2的各隔板分别一起使用(利用)，制造可再充电锂电池单元。
评价1：隔板的热电阻
评价根据实施例1和2以及对比例1和2的隔板的取决于温度的电阻变化，且结果提供于图4中。
供参考，实施例1和2以及对比例2的隔板的有机层的堆积密度提供于下表1中。所述堆积密度是通过如下获得的：在涂覆有机层之前和之后测量隔板的重量和厚度，并计算有机层的密度。
表1
堆积密度(mg/cc)
实施例1 0.85
实施例2 0.80
对比例1 -
对比例2 0.62
图4为显示根据实施例1和2以及对比例1和2的用于可再充电锂电池单元的隔板的温度和电阻之间的关系的图。
参考图4和表1，与根据对比例2的具有包括一种类型的有机材料的有机层的隔板和根据对比例1的不具有有机层的隔板相比，根据实施例1和2的具有在基材的至少一侧上的包括两种或更多种类型拥有彼此不同的粒度(例如，不同的平均粒度)的有机颗粒的有机层的各隔板显示出更高的堆积密度且所期望的电阻在较低的温度下开始增加。
因此，当隔板具有在基材的至少一侧上的包括两种或更多种类型的拥有彼此不同的粒度的有机颗粒的有机层时，可大大增强基材的关断功能，且可及早地抑制电池单元的放热性。
尽管已经关于目前被认为是实践性的示例性实施方式描述了本公开内容，但是将理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，意图覆盖包括在所附权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (13)

1.用于可再充电锂电池的隔板，所述隔板包括
基材；
安置在所述基材的至少一侧上且包括有机材料的有机层；和
安置在所述基材的至少一侧上且包括无机材料的无机层，
其中所述有机材料包括两种或更多种类型的具有彼此不同的粒度的有机颗粒。
2.权利要求1的隔板，其中所述有机材料具有0.1μm-5μm的粒度。
3.权利要求1的隔板，其中所述有机材料包括第一有机颗粒和具有比所述第一有机颗粒大的粒度的第二有机颗粒，和
所述第一有机颗粒对所述第二有机颗粒的粒度之比范围为1:1.5-1:7。
4.权利要求1的隔板，其中所述有机材料包括第一有机颗粒和具有比所述第一有机颗粒大的粒度的第二有机颗粒，和
所述第一有机颗粒对所述第二有机颗粒的重量比范围为10:90-90:10。
5.权利要求1的隔板，其中所述有机材料包括聚烯烃、聚烯烃衍生物、聚烯烃蜡、基于丙烯酰基的化合物、或其组合。
6.权利要求1的隔板，其中所述有机材料具有比所述基材的熔点低的熔点。
7.权利要求1的隔板，其中所述有机材料具有100℃-130℃的熔点。
8.权利要求1的隔板，其中所述有机层具有0.5mg/cc-0.95mg/cc的堆积密度。
9.权利要求1的隔板，其中所述无机材料包括无机颗粒，所述无机颗粒包括SiO2、Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH)、TiO2、BaTiO3、ZnO2、Mg(OH)2、MgO、Ti(OH)4、氮化铝(AIN)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、或其组合。
10.权利要求1的隔板，其中所述无机材料具有0.1μm-5μm的粒度。
11.权利要求1的隔板，其中所述无机层具有1μm-10μm的厚度，和所述有机层具有1μm-10μm的厚度。
12.权利要求1的隔板，其中所述有机层和所述无机层的至少一个进一步包括粘合剂，和
所述粘合剂包括丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏氟乙烯(PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、基于丙烯酰基的橡胶、或其组合。
13.可再充电锂电池，其包括权利要求1-12任一项的隔板。
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