具有倒置結構的復合無紡布隔膜制造技術

本發明專利技術涉及一種具有倒置結構的復合無紡布隔膜，其特征在于，根據本發明專利技術的隔膜包含：納米纖維層、和以夾著所述納米纖維層的方式接合而形成最外圍層的作為無紡布的基材層。由于具有如上所述結構的隔膜以摩擦系數相對小的基材層作為隔膜的最外圍層，因此能夠將隔膜的制備工藝中可能發生的結構性缺陷防止于未然，不僅能夠防止隔膜中包含的納米纖維層的熱變形，還能夠防止因預過濾而導致的納米纖維層的孔隙堵塞現象，能夠使隔膜的壽命明顯地延長。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術涉及一種具有倒置結構的復合無紡布隔膜，其特征在于，根據本專利技術的隔膜包含：納米纖維層、和以夾著所述納米纖維層的方式接合而形成最外圍層的作為無紡布的基材層。由于具有如上所述結構的隔膜以摩擦系數相對小的基材層作為隔膜的最外圍層，因此能夠將隔膜的制備工藝中可能發生的結構性缺陷防止于未然，不僅能夠防止隔膜中包含的納米纖維層的熱變形，還能夠防止因預過濾而導致的納米纖維層的孔隙堵塞現象，能夠使隔膜的壽命明顯地延長。【專利說明】具有倒置結構的復合無紡布隔膜
本專利技術涉及一種用于二次電池的隔膜，更具體地是涉及一種夾在二次電池的陽極 板與陰極板之間、在充放電時只使離子選擇性地通過的隔膜。
技術介紹
隨著高性能化、輕量化和汽車電源用這樣的大型化趨勢，要求鋰離子二次電池、鋰 聚合物二次電池和超級電容器(雙電層電容器及類似電容器）這樣的二次電池具有高能量 密度、大容量和熱穩定性。 對于目前廣泛使用的二次電池的基本結構而言，使隔膜夾在涂覆有陽極活性物質 的陽極板和涂覆有陰極活性物質的陰極板之間后，將其卷繞并插入電池的外殼內，然后填 充電解質并密封外殼。 此時，為了保持隔膜所需的強度，作為強度支撐體層，已知有如下的結構：在由聚 對苯二甲酸乙二酯（以下，稱為"PET"）等構成的無紡布層的一面或兩面上，將聚偏氟乙烯 (以下，稱為"PVDF"）等高分子物質電紡絲成納米纖維。 對于這種二次電池用隔膜的結構，已記載在日本公開專利特開第2006-92829號 (2006. 04. 06公開），韓國公開專利10-2006-0111842號（2006. 10. 30公開）等中，上述現有 專利文獻中記載的隔膜存在如下問題。 首先，上述現有專利中記載的隔膜采取了中PET基材層的一面或兩面上疊層納米 纖維層的結構，由于納米纖維層與基材層相比比表面積非常大，因此與不同物質的之間的 摩擦力也非常大。通常，已知的是，PVDF納米纖維層的摩擦系數是PET基材層的3倍?4倍 左右。 這是因為，在制備二次電池時，使用卷繞機，以疊層的狀態卷繞陽極板和隔膜及陰 極板，在卷繞的狀態下抽出卷繞機時，由于隔膜的PVDF納米纖維層的高摩擦系數，使之在 未能保持卷繞狀態的情形下與卷繞機一同帶出，由此在制備二次電池時有可能引起嚴重的 結構性問題，而且，即使在使用卷對卷（Roll to Roll)設備自動卷繞隔膜時，由納米纖維 層的大的比表面積引起的與制造工藝線的卷表面的摩擦力作用也強烈，因此在控制EPC系 統時無法找到正確的隔膜的位置，存在導致隔膜自身的褶皺形成或撕裂等的嚴重損傷的問 題。 其次，二次電池在持續性的充電及放電過程中，反復進行電氧化、還原過程的同時 會產生副產物。該副產物由于堵塞納米纖維的細小孔隙，因此存在充放電效率顯著降低、二 次電池的壽命急速減少的問題，并且由于離子避開堵塞孔隙向相對較大的孔隙一側集中的 現象而導致過熱，結果會產生有可能因隔膜的熔融而發生短路的致命問題。 第三，由于上述現有專利全部是由納米纖維層形成隔膜的最外圍層，因此存在如 下問題：發生由于在納米纖維層上產生的靜電、電解液而引起的納米纖維層的不均一的溶 脹現象（swelling)或者因電池的溫度上升而引起的隔膜的收縮現象，甚至因與基材層的熱 膨脹系數不同而發生納米纖維層和基材層之間的膜分離現象。 第四，由于納米纖維層與基材層相比強度相對較低，因此對外部的沖擊或刮劃等 脆弱，存在無法保證隔膜均一的品質的問題。
技術實現思路
技術課題 為了解決上述以往技術的問題點，本專利技術的目的在于，解決由在二次電池用隔膜 上疊層或者接合的納米纖維層的高摩擦力導致的問題，提供能夠保證均一的二次電池的結 構及品質的隔膜。 本專利技術的另一目的在于，提供能夠進行預過濾（pre-filtering)的隔膜，所述預過 濾能夠預先防止由在二次電池的充放電時產生的副產物和異物引起的隔膜的性能降低。 此外，本專利技術的另一目的在于，提供提高隔膜的強度而防止因沖擊或刮劃而引起 的結構性缺陷、且耐熱性優異的隔膜。 解決課題方法 本專利技術是為了解決上述技術課題而提出的，本專利技術的具有倒置結構（inverted structure)的二次電池用隔膜的特征在于，由納米纖維層和以夾著所述納米纖維層的方式 接合而形成最外圍層的作為無紡布的基材層構成。 此時，形成所述納米纖維層的納米纖維可以是選自由聚酰亞胺（PI)、芳族聚酰胺、 聚偏氟乙烯（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)、聚三氟氯乙烯（PCTFE)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯 (PVDF-HFP)以及它們的混合物組成的組中的材料。 優選所述基材層的材料為聚對苯二甲酸乙二酯（PET )。 此外，在所述納米纖維層與所述基材層之間的界面上，可以具備由另外的接合用 納米纖維熔融而成的熱熔層，特別是所述納米纖維層以多層構成，在所述納米纖維層的各 個界面上也可以具備由另外的接合用納米纖維熔融而成的熱熔層。 此外，本專利技術中采用的所述基材層可以包含直徑為0. 6 μ m以上且小于3. 0 μ m并 具有240°C以上的熔點的第一 PET纖維，和直徑為1. 2 μ m以上且小于6. 0 μ m并在100°C至 150°C下具有粘合劑功能的第二PET纖維。 此時，優選的是，所述基材層的孔隙率為45%至85%，平均氣孔隙直徑優為0. 5至 7· 0 μ m〇 此外，優選的是，所述基材層的戳穿強度為200至900gf，抗拉強度為250至 1500kgf/cm 2。 這里，所述的第一 PET纖維和第二PET纖維以30:70至70:30的重量比混合時特 別地有效。 專利技術效果 根據具有如上所述的構成的本專利技術的具有倒置結構的復合無紡布隔膜，由于基材 層配置在隔膜的最外圍，因此能夠解決二次電池的制備過程中有可能產生的由高摩擦力造 成的制備上的問題。 此外，能夠保持高耐熱性和強度，且通過使二次電池的充放電時產生的副產物或 異物在基材層初次過濾使離子的流動順利，從而具有能夠使二次電池的壽命延長的效果。 不僅如此，如果使用由基材層形成最外層的結構的隔膜，則在電池組裝工藝中能 夠大大地降低隔膜的收縮或褶皺現象，從而具有能夠防止由基材層和納米纖維層的熔融溫 度差引起的膜分離現象的效果。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是根據本專利技術的一實施例的隔膜的側截面圖。 圖2是根據本專利技術的另一實施例的隔膜的側截面圖。 圖3是根據本專利技術的其他實施例的隔膜的側截面圖 【具體實施方式】 以下，通過優選實施例，對本專利技術的具有倒置結構的二次電池用隔膜進行更詳細 說明。 本專利技術中使用的全部技術用語，只要不另行定義，則具有下述的定義，符合在本發 明的相關領域中普通技術人員通常所理解的含義。而且，在本說明書中雖然記載了優選的 方法或者試樣，但與其類似或等同的內容也屬于本專利技術的范疇內。本說明書中作為參考文 獻記載的全部出版物的內容將引入本專利技術中。 所謂的用語"約"是指，參考量、水平、值、數、頻率、百分比、尺寸、大小、量、重量或 者長度以30、25、20、25、10、9、8、7、6、5、4、3、2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有倒置結構的復合無紡布隔膜，其特征在于，包含：納米纖維層、和以夾著所述納米纖維層的方式接合而形成最外圍層的作為無紡布的基材層。

【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：李鄉斗，
申請(專利權)人：托普泰克HNS株式會社，
類型：發明
國別省市：韓國;KR