用于电化学电池的层体系制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电化学电池的层体系，其包含至少一种由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物(A1)的纤维形成的纤维状非织造织物(A)，其中(i)纤维状非织造织物(A)含聚合物电解质(C)，其包含：(C1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物，(C2)至少一种电解质盐，和(C3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物，和/或(ii)第二种与(A)平行排列的由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物(B1)的纤维形成的纤维状非织造织物(B)，其中(B)可含聚合物电解质(D)，其包含：(D1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物，(D2)至少一种电解质盐，和(D3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于电化学电池的层体系，其包含至少一种由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物(A1)的纤维形成的纤维状非织造织物(A)，其中(i)纤维状非织造织物(A)含聚合物电解质(C)，其包含：(C1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物，(C2)至少一种电解质盐，和(C3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物，和/或(ii)第二种与(A)平行排列的由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物(B1)的纤维形成的纤维状非织造织物(B)，其中(B)可含聚合物电解质(D)，其包含：(D1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物，(D2)至少一种电解质盐，和(D3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物。【专利说明】用于电化学电池的层体系 本专利技术涉及一种用于电化学电池的层体系，其包含至少一种由一种或多种有机聚 合物或有机聚合物的混合物（A1)的纤维形成的纤维状非织造织物（A)，其中： (i)纤维状非织造织物（A)含聚合物电解质（C)，其包含： (C1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物， (C2)至少一种电解质盐，和 (C3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物， 和 / 或 (ii)第二种与（A)平行排列的由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物 (B1)的纤维形成的纤维状非织造织物（B)，其中（B)可含聚合物电解质（D)，其包含： (D1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物， (D2)至少一种电解质盐，和 (D3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物。 本专利技术进一步涉及包含本专利技术层体系的电极和电化学电池，以及本专利技术层体系的 制备。 二次电池或可充电电池只是电能可在产生后储存并当需要时使用的部分实施方 案。由于明显较好的功率密度，锂电池吸引了极大的关注。锂电池包括不同类型的电池， 其中锂离子电池在目前是最重要的。在锂离子电池中，电池中的电荷输送是通过锂离子完 成的。在许多情况下，将含锂的混合了过渡金属的氧化物，特别是具有层状结构的含锂的 镍-钴-锰氧化物，或含锰的可掺杂一种或多种过渡金属的尖晶石用作锂离子电池中的阴 极活性材料。然而，伴随许多电池的问题仍为循环稳定性的问题，其仍需要改进。特别是在 包含较高比例锰的那些电池的情况下，如在具有含锰尖晶石电极和石墨阳极的电化学电池 的情况下，常常在较短时间内观察到严重的电容损失。此外，在其中选择石墨阳极作为反电 极的情况下，可检测到元素锰在阳极上的沉积。应相信的是，在小于IV VS.Li/Li+的电势 下，这些锰核沉积在阳极上，用作电解质还原降解的催化剂。这还被认为包括不可逆的锂的 结合，作为其结果，锂离子电池逐渐失去电容。类似的是，含在阴极活性材料中的其它过渡 金属可在电化学电池循环期间溶于电解质中。由于低电势，这些过渡金属向阳极迁移且在 阳极上还原并沉积。甚至少量这类金属杂质也可改变电解质和阴极之间的界面并可导致电 池的寿命降低。 在锂离子电池中，液体电解质被广泛使用。液体电解质可能由于液体电解质的可 能渗漏而引起问题。克服该缺点的替代方案为使用聚合物凝胶电解质。然而，已知的聚合 物凝胶电解质常常不能完全满足高机械强度，长期相稳定性和与电极的良好粘合的需要。 关于能量密度的新水平已由锂-硫电池开辟。在锂-硫电池中，阴极中的硫经由 多硫离子还原为S%当电池充电时将其再氧化以形成硫-硫键。然而，一个问题是多硫化合 物，如Li 2S4和Li2S6的溶解度，其可溶于溶剂且可迁移至阳极。结果可包括：电容的损失和 电绝缘材料在电极的硫颗粒上的沉积。如Solid State Ionics 2004,175, 243-245所述， 从阴极至阳极的迁移可最终导致受影响电池的放电以及电池中的电池失效（cell death)。 这种不希望的多硫离子的迁移也被称作"穿梭（shuttling) "，该术语也用于本专利技术上下文 中。 因此，本专利技术目的为提供一种生产简单且避免了现有技术已知缺点的材料。材料 应为机械稳定的，提供高的锂离子传导性且赋予锂-硫电池改进的循环稳定性。本专利技术的 另一目的为提供一种通过其可生产相应的保护材料的方法。 该目的通过一种用于电化学电池电极的层体系实现，其包含至少至少一种由一种 或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物（A1)的纤维形成的纤维状非织造织物（A)，其中 (i)纤维状非织造织物（A)含聚合物电解质（C)，其包含： (C1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物， (C2)至少一种电解质盐，和 (C3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物， 和/或 (ii)第二种与（A)平行排列的由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物 (B1)的纤维形成的纤维状非织造织物（B)，其中（B)可含聚合物电解质（D)，其包含： (D1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物， (D2)至少一种电解质盐，和 (D3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物。 本专利技术层体系可用作具有高的机械强度以及与电极的良好粘合性的电解质，作为 隔离物或作为电化学电池，特别是锂电池中电极的保护层。例如，层体系可用作包含金属 锂、锂合金或插入锂离子的化合物作为阳极活性材料的阳极的保护层或作为包含插入锂离 子的化合物或硫作为阴极活性材料的阴极的保护层。在锂硫电池中，本专利技术层体系可减少 溶解的多硫化合物与阳极的接触并因此导致电池的较长寿命和/或循环稳定性。 术语"阳极"表示负极；术语"阴极"表示锂电池的正极。 在本专利技术上下文中，术语"锂电池"指在阴极或阳极中包含含锂或锂离子的电化学 活性材料，如锂金属、锂合金和插入锂的化合物的二次（可再充电）电化学电池。锂电池的 实例包括锂离子电池和锂硫电池。 术语"锂离子电池"是指其中在放电期间，锂离子由负极（阳极）移向正极（阴 极）以及在充电期间锂离子由正极移向负极，即电荷输送通过锂离子进行的可充电的电化 学电池。通常而言，在锂离子电池技术中，锂离子电池包含含如下物质作为阴极活性材料 的阴极：锂离子过渡金属化合物，如具有层状结构的过渡金属氧化物，如LiCo0 2、LiNi02和 LiMn02，或具有橄榄石结构的过渡金属磷酸盐，如LiFeP04和LiMnP04或本领域中熟练技术 人员已知的锂-锰尖晶石。锂离子电池的阳极含以下作为阳极活性材料：插入锂离子的碳 化合物，如碳黑，所谓的硬碳黑，以及石墨，其中所述硬碳黑是指与石墨类似的，具有与石墨 中存在的无定形区域更大的碳。 "锂硫电池"是指具有包含锂金属或锂合金作为阳极活性材料的阳极以及包含硫， 如元素硫作为阴极活性材料的阴极的可充电的电化学电池。在放电期间，将锂在阳极氧化 为锂离子以及将硫在数个步骤中还原为S 2' 术语"阴极活性材料"表示阴极中的电化学活性材料，如在锂离子电池充电/放电 期间插入/解插入锂离子的过渡金属氧化物。取决于电池状态，即充电或放电，阴极活性材 料或多或少含有锂离子。在锂硫电池的情况下，阴极活性材料含硫。 术语"阳极活性材料"表示阳极中的电化学活性材料。锂离子电池中的阳极活性 材料通常为插入锂离子的化合物，其具有比用作阴极活性材料的插入锂离子的化合物低的 电化学电势。常用的用于锂离子电池的阳极活性材料例如为导电改性的碳，如石墨。在锂 硫电池中，阳极活性材料通常为金属锂或锂合金。 本专利技术层体系包含至少一种纤维状非织造织物（A本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于电化学电池的层体系，其包含至少一种由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物(A1)的纤维形成的纤维状非织造织物(A)，其中(i)纤维状非织造织物(A)含聚合物电解质(C)，其包含：(C1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物，(C2)至少一种电解质盐，和(C3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物，和/或(ii)第二种与(A)平行排列的由一种或多种有机聚合物或有机聚合物的混合物(B1)的纤维形成的纤维状非织造织物(B)，其中(B)可含聚合物电解质(D)，其包含：(D1)电解质溶剂或电解质溶剂的混合物，(D2)至少一种电解质盐，和(D3)至少一种有机聚合物或聚合物混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·莱特纳，A·潘琴科，O·格龙瓦尔德，R·厄斯滕，E·克里莫夫，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE