專利情報|SK-鋰二次電池複合隔膜(二)

2021-02-20 能源燈塔

US10615389B2 具有疏水性表面的二次電池用隔膜及其製備方法鋰二次電池非水電解質中包含的有機溶劑,使得非水電解質溶液在異常狀態(例如短路或過度充電)中產生的熱量而分解,導致電池著火。而解決這些問題的方法之一,就是隔膜關閉功能。提供隔膜關閉功能,使得當鋰離子二次電池產生異常熱量時,隔膜的孔被熱熔融的樹脂材料堵塞,從而抑制了非水電解液中的離子傳導,阻止了電化學反應的進行。然而,當關閉隔膜時,隔膜自身可能發生收縮,使得陽極和陰極彼此接觸,從而引起諸如內部短路之類的問題。因此,需要通過增加隔膜的耐熱性來減少隔膜的熱收縮,從而提高鋰離子二次電池的安全性。現有技術通過在聚烯烴基底上用溼法形成多孔層來增加隔膜的耐熱性,然而,由於隔膜中所含的無機物具有親水性,因此隔膜的孔中包含大量的水。隔膜中存在的水可能通過與電解質反應而產生氣體或由於水的存在使離子被消耗,顯著降低鋰離子二次電池的壽命的問題。基於上述問題,本發明提供一種用於具有疏水表面的二次電池的隔板,其可以通過減少使用原子層沉積製造的隔膜的水含量來增加二次電池的壽命並且實現二次電池的操作可靠性。一種用於二次電池的隔膜可以包括:多孔聚合物片,其具有第一表面,與第一表面相對的第二表面以及將第一表面連接至第二表面的多個孔;使用原子層沉積(ALD)工藝在多孔聚合物片的第一表面或第二表面中的至少一個上以及在孔的內表面上形成的耐熱無機層。其中第一表面或第二表面和孔的內表面中的至少一個可在耐熱無機層上具有塗覆的疏水層,所述疏水層具有疏水官能團,疏水層的接觸角可以大於耐熱性無機層的接觸角。所述具有疏水塗層的隔膜可以具有3000 ppm或更低的水含量,疏水性官能團可以是選自氟或矽烷的至少一種。耐熱無機層可包括選自鋁、鈣、鎂、矽、鈦或鋯中的至少一種金屬原子,以及至少一種選自碳、氮、硫或氧的非金屬元素原子。耐熱層厚度為1nm~50nm。此外,形成在孔的內表面的耐熱無機層的厚度可以小於形成在多孔聚合物片的第一表面或第二表面上的耐熱無機層的厚度。根據本發明,當使用原子層沉積(ALD)工藝製造的隔膜的水含量增加時,通過疏水處理在孔的內表面以及在多孔聚合物片的表面上形成的無機氧化物層的表面,可以顯著降低水含量。

1. A separator for a secondary battery comprising: a porous polyolefin polymer sheet having a first surface, a second surface opposing the first surface, and a plurality of pores connecting the first surface to the second surface; and heat-resistant inorganic layers formed on at least one of the first surface or the second surface of the porous polyolefin polymer sheet and on internal surfaces of the pores using an atomic layer deposition (ALD) process, wherein the at least one of the first surface or the second surface and the internal surfaces of the pores have hydrophobically coated hydrophobic layers having hydrophobic functional groups on the heat-resistant inorganic layers, and the hydrophobic layers have contact angles greater than contact angles of the heat-resistant inorganic layers.1.一種用於二次電池的隔板,包括:多孔聚烯烴聚合物片,其具有第一表面,與所述第一表面相對的第二表面以及將所述第一表面連接至所述第二表面的多個孔;以及使用原子層沉積(ALD)工藝在多孔聚烯烴聚合物片的第一表面或第二表面中的至少一個上以及在孔的內表面上形成的耐熱無機層,其中第一表面或第二表面和孔的內表面中的至少一個在耐熱性無機層上塗覆有的具有疏水性官能團的疏水層,並且疏水層的接觸角大於耐熱性無機層的接觸角。

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