本發明專利技術提供一種通過使用具有高耐熱性的工程塑料樹脂獲得的具有反蛋白石結構的多孔隔膜基材及其制造方法。在該方法中，使用非交聯聚合物樹脂形成蛋白石結構，且使交聯聚合物樹脂滲入該蛋白石結構，以及使用有機溶劑去除用以形成該蛋白石結構的聚合物粒子，從而制造具有反蛋白石結構的多孔基材。根據本發明專利技術，可以提供具有良好孔隙度及透氣性的隔膜而沒有耐熱性降低、孔封閉和厚度減小的問題。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請要求2013年10月31日在韓國提交的韓國專利申請第10-2013-0131521號以及2014年10月31日在韓國提交的韓國專利申請第10-2014-0150290號的優先權，并通過引用將其并入本文中。本專利技術涉及用于電化學裝置的隔膜及其制造方法，更具體的是，用于電化學裝置的多孔隔膜及其制造方法，所述多孔隔膜包含具均一尺寸和形式的孔的多孔基材。
技術介紹
近來，對于儲能技術的關注日益增加。隨著儲能技術的應用領域已擴展至移動電話、便攜式攝像機、筆記型電腦、個人電腦(PC)及電動車輛，對能夠充放電的電化學裝置(特別是鋰二次電池)的研發投入越來越大。另外，鋰二次電池的新發展方向為設計能改善容量密度及比能量的新電極和電池。在現有二次電池當中，于1990年代早期開發的鋰二次電池因其比使用水性電解質的常規電池(例如N1-MH、N1-Cc^P H2SO4-Pb電池)具有更高的工作電壓及高的多的能量密度的優點而受到特別關注。然而，當使用有機電解質時，這種鋰離子電池遭受安全性問題(諸如著火及爆炸)，且其制造不利地復雜化。為了克服鋰離子電池的缺點，已開發了鋰離子聚合物電池作為下一代電池。仍迫切需要更多研究以改善鋰離子聚合物電池相較于鋰離子電池的相對低的容量和不足的低溫放電容量。許多公司已制造了具有不同安全特性的各種電化學裝置。評估及確保這種電化學裝置的安全性是非常重要的。關于安全性的最重要的考量為電化學裝置的運行故障或失靈不應對使用者造成傷害。為此，規范準則嚴格限制電化學裝置的潛在危險(諸如著火及冒煙)。電化學裝置過熱可能會造成熱失控或者隔膜的穿刺可能會增加爆炸風險。特別地，考慮到材料特性和包括伸長的生產過程，通常用作電化學裝置的隔膜的多孔聚烯烴基材在100C以上的溫度下經歷嚴重熱收縮。這種熱收縮現象可能會造成正極與負極之間的短路。為了解決電化學裝置的上述安全性問題，已提出一種包含從無機粒子和粘合劑聚合物獲得的多孔涂層的隔膜。這種隔膜常規上通過如下制備:將無機粒子和粘合劑聚合物的漿料涂布在作為施加在平板上的多孔膜而獲得的活性材料層的表面上，其中粘合劑聚合物滲入活性材料層的孔而使該活性材料層不均勻。就這一點而言，韓國公開專利申請第2008-0109237號公開一種通過如下制備電極的方法:在形成多孔涂層前，事先施加溶劑以防止粘合劑聚合物的滲入。在這種情況下，仍存在如下問題:溶劑的施加降低填充密度且形成粗糙的表面。
技術實現思路
技術問題因此，本專利技術旨在解決上述問題，因此本專利技術旨在提供可用于電化學裝置的具高孔隙度(porosity)和良好離子傳導性的多孔隔膜。另外，本專利技術的另一目的為提供具有反蛋白石(inverse opal)結構的多孔基材，不同于使用娃石或二氧化鈦的常規工藝，所述多孔基材是不用氫氟酸處理而對環境友善的；所述多孔基材的制造方法；以及，使用該多孔基材的隔月吳。技術方案本專利技術提供可以實現上述目的的電化學裝置用多孔基材，以及其制造方法。本專利技術的多孔基材具有反蛋白石結構，且其制造方法包括:制備含有聚合物粒子的膠體溶液(SlO);將膠體溶液涂布在基材上以形成具有蛋白石(opal)結構的聚合物粒子的涂層(S20);將聚合物樹脂分散在第一有機溶劑中以獲得聚合物樹脂分散液(S30);用聚合物樹脂分散液填充聚合物粒子的蛋白石結構(S40);以及，用第二溶劑溶解聚合物粒子(S50)。在本專利技術中，聚合物粒子可以為非交聯聚合物，聚合物樹脂可以為交聯聚合物。在本專利技術中，聚合物粒子可以選自:丁苯橡膠(SBR)、聚丁二烯橡膠、聚氯丁烯(氯丁橡膠)、丁腈橡膠、丙稀酸類橡膠(acryl rubber)、氟化橡膠(FKM)、聚氯乙稀(PVC)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙酸乙烯酯或其共聚物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、及它們的混合物。在本專利技術中，聚合物粒子的直徑為0.1 μπι至I μπι。在本專利技術中，聚合物樹脂可以為具高耐熱性的工程塑料樹脂。在本專利技術中，具有高耐熱性的工程塑料樹脂可以選自:聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯酸酯(PA)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰亞胺(PI)、及它們的混合物。在本專利技術中，第一有機溶劑可以為氯化溶劑。在本專利技術中，第二有機溶劑可以為能夠選擇性地溶解聚合物粒子的溶劑。另外，本專利技術提供包含正極、負極和置于正極與負極之間的隔膜的電極組件；以及，包含該電極組件的電化學裝置。在本專利技術中，隔膜包含通過上述方法制造的多孔基材。此外，本專利技術提供電化學裝置用多孔基材，所述多孔基材具有反蛋白石結構且在其內部和表面具有多個孔，且展示標準偏差為1%至35%的孔徑分布。在本專利技術中，孔的直徑為0.1 μπι至I μπι。在本專利技術中，多孔基材可以包含具高耐熱性的工程塑料樹脂。在本專利技術中，具有高耐熱性的工程塑料樹脂可以選自:聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯酸酯(PA)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰亞胺(PI)、及它們的混合物。具有高耐熱性的工程塑料樹脂的分子量可以為100，000道爾頓至10，000，000道爾頓。具有高耐熱性的工程塑料樹脂可以為主鏈中包含酰亞胺基的線性聚酰亞胺或芳族雜環聚酰亞胺。在本專利技術中，多孔基材可以包含交聯聚合物樹脂。有益效果通過反蛋白石結構的制造過程制造根據本專利技術的隔膜以具有均一孔徑和孔形式，以及高孔隙度。另外，該隔膜具有良好離子傳導性和透氣性以及高孔隙度，而無孔封閉(pore closing)和厚度減小。最后，由于根據本專利技術的反蛋白石結構的制造過程不需要氫氟酸的處理，所以是環境友好且對人類無害的。【附圖說明】【附圖說明】本專利技術的優選實施方式，且與前述公開內容一起用以提供對本專利技術技術主旨的進一步理解。然而，本專利技術不解釋為限于所述附圖。同時，可以對附圖中的元件的形式、尺寸、尺度及比例進行放大以強調解釋內容。圖1為用于解釋根據本專利技術的具有反結構(inverse structure)的隔膜的制造過程的流程圖。圖2示意性示出形成反結構的常規過程。圖3示意性示出根據本專利技術的具有反結構的隔膜的制造過程。圖4顯示在本專利技術的隔膜的制造中制備當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于制造具有反蛋白石結構的多孔基材的方法，其包括：制備含有聚合物粒子的膠體溶液(S10)；將所述膠體溶液涂布在基材上以形成具有蛋白石結構的聚合物粒子的涂層(S20)；將聚合物樹脂分散于第一有機溶劑中以獲得聚合物樹脂分散液(S30)；用所述聚合物樹脂分散液填充所述聚合物粒子的蛋白石結構(S40)；以及用第二溶劑溶解所述聚合物粒子(S50)。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：庾亨均，金錫九，柳寶炅，金鐘勛，
申請(專利權)人：株式會社LG化學，
類型：發明
國別省市：韓國;KR
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