高熔温微孔锂离子可充电电池的隔板及其制备与使用方法技术

本发明专利技术公开或提供了高熔融温度微孔锂离子可充电电池隔板、闭合高熔融温度电池隔板、电池隔板、膜片、复合物等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物等的方法，和/或包括一个或多个这种隔板、膜片、复合物等的电池、锂离子可充电电池等。

【技术实现步骤摘要】
高熔温微孔锂离子可充电电池的隔板及其制备与使用方法该申请是分案申请，原申请的国际申请号是PCT/US2011/045811，国际申请日是2011年7月29日，进入中国国家阶段的日期是2013年1月31日；原中国申请号是201180037929.6；原申请的专利技术名称是《高熔温微孔锂离子可充电电池的隔板及其制备与使用方法》。
本专利技术涉及高熔融温度微孔电池隔板、高熔融温度微孔锂离子可充电电池隔板、闭合电池隔板、电池隔板、膜片、复合物、部件等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或包括一个或多个这种隔板、膜片、复合物等的锂离子电池、锂离子可充电电池、电池等。至少选定的实施方案涉及高熔融温度涂布的微孔锂离子可充电电池隔板，涉及高熔融温度微孔锂离子充电电纺丝涂布的电池隔板、电纺丝隔板膜片等，涉及制造和/或使用这种涂布的隔板、电纺丝涂布的隔板、电纺丝隔板膜片等的方法，和/或涉及包括一个或多个这种涂布的隔板、电纺丝涂布的隔板、隔板膜片等的锂离子可充电电池。
技术介绍
锂离子电池的制造商致力于生产在某些极端条件和在高温下闭合的锂离子可充电电池。虽然电池隔板是为人熟知的，如由北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard,LLC制造和销售的高品质聚烯烃锂离子可充电电池隔板，但需要用于至少某些极端条件、高温的改进型或新型电池隔板、高熔融温度微孔电池隔板、高熔融温度微孔锂离子可充电电池隔板、膜片、复合物、部件等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，需要制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或需要包括一个或多个这种隔板、膜片、复合物等的锂离子电池、锂离子可充电电池、电池等。此外，需要用于至少某些高温应用的改进型或新型电池隔板，高熔融温度涂布的微孔锂离子可充电电池隔板、高熔融温度微孔锂离子充电电纺丝涂布的电池隔板、电纺丝隔板膜片等，制造和/或使用这种涂布的隔板、电纺丝涂布的隔板、电纺丝隔板膜片等的方法，和/或包括一个或多个这种涂布的隔板、电纺丝涂布的隔板、电纺丝隔板膜片等的锂离子可充电电池。CN1983676A(＝US2007178376A1)公开了具有耐氧化层和聚烯烃层的隔板，仅仅强调氧化问题，没有公开任何关于防止阳极和阴极相接触的措施，没有教导纳米纤维，更没有公开形成涂层的纳米纤维，没有公开关于消除聚烯烃层的问题。US2007178376A1第36自然段仅仅提及通过溶液的溶剂蒸发制成的膜涂层，但没有建议由纳米纤维制成的涂层。CN1983676A不建议、不允许把“耐氧化”改成“涂层”或“薄膜”。CN1983676A涉及耐“氧化”的隔板。氧化不是高温的情况。US2007178376A1的第[0018]自然段记载，锂电池的充电和放电系统导致氢离子从-CHR-基团(R＝H或CH3)中释放出来，并且容易氧化。US2007178376A1的第[0025]自然段记载，氧化导致用于制备隔板的聚合物降解。CN1983676A通过采用耐氧化层(可能包含PBI涂层)克服了这个问题。CN1942983A(＝US8,252,449B2)公开了由三种不同的必需成分纤维制成的无纺布：1)原纤维化耐热纤维；2)原纤维化纤维素(纤维)；3)非原纤维化纤维。无纺布纤维(或无纺布)是由连续纤维形成的结构。因此，CN1942983A公开的是由至少三种不同的连续的、相互锁定的纤维制成的纤维结构，即无纺布纤维。CN1942983A没有提及“涂层”，没有公开任何把耐热纤维转化成涂层，在薄膜上分散开耐热聚合物纤维的涂层。CN1942983A涉及耐热隔板，但必须采用无纺布，该无纺布具有三种不同的纤维(原纤维化纤维素、非原纤维化纤维、原纤维化耐热纤维)。CN101228303A(＝US9,023,534B2)公开了聚酰胺酰亚胺纳米纤维和由该纳米纤维构成的无纺布，纳米纤维无纺布和有机聚合物纤维都可以用于电池隔板。但没有公开纳米无纺布和微孔膜的组合。US9,023,534B2的第13页第13行至第16页倒数第6行记载，由电纺丝耐热无纺布制成隔板。但CN101228303A没有公开将无纺布变成微孔膜。事实上。CN101228303A从制造和安全的角度排除了微孔膜的使用(见US9,023,534B2
技术介绍
最后一段)，即不使用薄膜，远离聚烯烃层。
技术实现思路
本专利技术的至少某些实施方案可解决如下需求：用于至少某些极端条件、高温的改进型或新型电池隔板、高熔融温度微孔电池隔板、高熔融温度微孔锂离子(Li-离子)可充电电池隔板、电池隔板、膜片、膜、复合物等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或包括一个或多个这种隔板、膜片、复合物等的锂离子电池、锂离子可充电电池、其它电池等(包括电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等)。这种锂离子电池、或其它电池、电池单元、电池组等可具有任意的形状、尺寸和/或构造，如圆筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度电动汽车(EV))、棱柱形、钮扣形、封套形、箱形等。本专利技术至少选定的实施方案涉及高熔融温度微孔锂离子可充电电池隔板、膜片、膜、复合物、部件等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或涉及包括一个或多个这种隔板、膜片、复合物等的锂离子可充电电池。至少某些实施方案涉及用于至少某些高温应用的改进型或新型电池隔板，涉及高熔融温度涂布的微孔锂离子可充电电池隔板，涉及高熔融温度微孔锂离子充电电纺丝涂布的电池隔板，涉及电纺丝隔板膜片，涉及制造和/或使用这种涂布的隔板、电纺丝隔板、电纺丝膜片的方法，和/或涉及包括一个或多个这种涂布的隔板、电纺丝涂布的隔板、电纺丝隔板膜片等的锂离子可充电电池。锂离子电池的制造商致力于获得能够在高温(例如，在约160℃、优选在约180℃、更优选在约200℃，最优选在约220℃或更高)下至少部分地正常工作至少一个短时间段的锂离子可充电电池。这种部分地正常工作优选包括在高温下至少保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少一个短时间段，并且还可包括闭合或关断、全闭合、部分闭合，允许或提供电极之间至少部分的离子流动，或者甚至是完全的离子流动。例如，隔板的一个层可在约130℃闭合，但隔板的另一层优选地在约160℃、优选在约180℃、更优选在约200℃、最优选在约220℃或以上保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选15分钟且更优选60分钟，这就是在高温下部分地正常工作。在另一实施方案中，可能优选的隔板保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟，并且在约160℃下提供电极之间的全闭合(无离子流动)(例如在130℃闭合)。在另一实施方案中，可能优选的隔板在约180℃下保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟。在另一实施方案中，可能优选的隔板在约200℃下保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟。在另一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂电池的高熔融温度微孔电池隔板，其包括：微孔膜片，其是隔板的第一层；和在所述微孔膜片的至少一侧的胶凝或沉淀涂层，所述涂层含高玻璃化转变温度(Tg)聚合物，该涂层是隔板的第二层，所述隔板具有足够程度的尺寸或结构完整性，以在将电池于>160℃的温度下保持至少5分钟时，防止阳极与阴极之间接触，并且允许电池在该温度下至少部分地正常工作，并且得到第一层和第二层相互独立地成型。

【技术特征摘要】
2010.08.02 US 61/369,959;2010.08.02 US 61/369,9071.一种用于锂电池的高熔融温度微孔电池隔板，其包括：微孔膜片，其是隔板的第一层；和在所述微孔膜片的至少一侧的胶凝或沉淀涂层，所述涂层含高玻璃化转变温度(Tg)聚合物，该涂层是隔板的第二层，所述隔板具有足够程度的尺寸或结构完整性，以在将电池于>160℃的温度下保持至少5分钟时，防止阳极与阴极之间接触，并且允许电池在该温度下至少部分地正常工作，并且得到第一层和第二层相互独立地成型。2.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物具有大于165℃的玻璃化转变温度(Tg)。3.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物具有大于180℃的玻璃化转变温度(Tg)。4.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物具有至少250℃的玻璃化转变温度(Tg)。5.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物可溶于至少一种中等挥发性的溶剂。6.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物选自：聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮、和它们的组合物。7.根据权利要求6所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物是聚苯并咪唑(PBI)。8.根据权利要求7所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述涂层进一步包含气相氧化铝。9.根据权利要求7所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述涂层以PBI、氧化铝颗粒、和DMAc的涂布溶液或浆料进行涂布。10.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述微孔膜片是热塑性聚合物，所述热塑性聚合物是聚烯烃，该聚烯烃选自：聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯，以及它们的组合物。11.根据权利要求10所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述微孔膜片是以下至少其中之一：聚烯烃膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、三层隔板。12.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述微孔膜片通过干拉伸工艺或者湿法工艺进行制造。13.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述微孔膜片是单层膜片、双层膜片、三层膜片、或多层膜片。14.根据权利要求1所述的高熔融温度微孔电池隔板，其中，所述微孔膜片具有适于改变所述膜片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·格伦·温斯利，卡洛斯·R·纳格力特，吉尔·V·沃森，
申请(专利权)人：赛尔格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US