超高熔温微孔高温电池的隔板及其相关方法技术

本发明专利技术公开或提供了非闭合高熔融温度或超高熔融温度微孔电池隔板、高熔融温度隔板、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，并且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，用于制造、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、高温电池、和/或锂离子可再充电电池。

【技术实现步骤摘要】
超高熔温微孔高温电池的隔板及其相关方法该申请是分案申请，原申请日是2011年7月29日；原申请号是201180037930.9；原申请的专利技术名称是《超高熔温微孔高温电池的隔板及其相关方法》。
本专利技术涉及非闭合高熔融温度或超高熔融温度微孔高温电池隔板、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，且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，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、复合物等的高温电池、锂离子电池、电池等。
技术介绍
锂离子电池的制造商致力于生产能够在非常高的温度下正常工作的锂离子电池。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再充电电池隔板，但需要用于至少某些极端条件、高温应用的改进型电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、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，且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，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、高温电池、锂离子可再充电电池、电池等。CN1983676A第8页最后一自然段、实施例1-28都教导：涂层的聚合物溶解在NMP中。其详细说明部分的前4个自然段教导：采用涂层形成“耐氧化”屏障，不建议采用涂层来扩大隔板的操作温度范围，没有提出操作温度范围是个问题。没有提及纳米纤维，更没有公开纳米纤维由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物制成。仅仅提及，涂层是在隔板上形成的膜或涂覆在隔板上的膜，没有提及任何关于纳米纤维的事情。没有提及隔板由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物制成。相反，教导隔板上涂覆有由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物制成的膜。CN1983676A的摘要、说明书第3页倒数3-6行、具体实施方式的前4个自然段公开的隔膜具有聚烯烃层和耐氧化层，该耐氧化层不包含-CH2-和-CH(CH3)-基团，耐氧化层通过溶解在NMP中形成在一涂层中(见其说明书第5页最后1自然段和第6页第1自然段)。CN1942983A公开的隔膜是无纺布，该无纺布由1)原纤维化纤维素、2)非原纤维化纤维、3)原纤维化耐热性纤维构成(见摘要、说明书第3页第3自然段)，原纤维化耐热性纤维可以是PBI(见说明书第3页第2自然段)，没有显示需要(或引入)多孔膜。CN101228303A公开的隔膜也是无纺布，该无纺布由具有纳米级纤维直径的聚酰胺酰亚胺纤维构成(见其摘要、专利技术名称、
技术实现思路
、详细说明部分的第1自然段)，也没有显示需要(或引入)多孔膜。现有技术不具有特征“多孔膜片”，都没有教导“PBI和DMAc溶液制成的涂层”，CN1942983A教导的隔膜包含3种不同类型的纤维，必须把无纺布转化成涂层再删去两种纤维成分才能与CN1983676A结合，这显然需要付出创造性的劳动。CN101228303A教导的是无纺布中的聚酰胺酰亚胺(PAI)纤维，没有公开聚咪唑纤维。本领域的技术人员没有动机使得CN101228303A与CN1983676A相结合。CN1983676A教导的是耐氧化层；CN1942983A教导的隔膜包含3种不同类型的纤维。要实现CN1942983A与CN1983676A相结合，必须把CN1983676A中的涂层删除并且转化成聚烯烃层，把CN1942983A的无纺布转化成膜片再删去两种纤维成分才能，这显然需要付出创造性的劳动。CN1942983A公开的隔膜是无纺布，该无纺布由1)原纤维化纤维素、2)非原纤维化纤维、3)原纤维化耐热性纤维构成(见摘要、说明书第2页第3自然段)。原纤维化耐热性纤维可以是PBI(见说明书第3页第2自然段)。CN1942983A没有显示需要(或引入)本专利技术的多孔膜或微孔膜。CN1942983A教导不使用本专利技术的多孔膜或微孔膜。CN101228303A公开的隔膜也是无纺布，该无纺布由具有纳米级纤维直径的聚酰胺酰亚胺纤维构成(见摘要、专利技术名称、
技术实现思路
、详细说明部分的第1自然段)，没有显示需要(或引入)本专利技术的多孔膜或微孔膜，而是教导不使用本专利技术的多孔膜或微孔膜。CN1983676A是最接近的现有技术，但与本专利技术却明显不同。本专利技术中，当将电池在升高的温度下保持一段时间时，所述电池隔板继续提供电池功能的程度。即，升高的温度下，本专利技术的电池不关闭，可继续保持至少一段时间。本领域的技术人员没有动机把CN1983676A(闭合隔板)与其他对比文件(纤维化的纤维)相结合，去构造出本专利技术(非闭合电池隔板)。CN1983676的温度范围是>260℃。CN1942983的温度范围是>250℃。本申请的160-250℃，至少在温度范围上进一步与CN1983676A-2都区别开来。CN1983676A(见摘要、说明书第3页倒数3-6行、具体实施方式的前4个自然段)教导，“闭合”电池隔板具有聚烯烃层和耐氧化层，其耐氧化聚合物不包含-CH2-和-CH(CH3)-基团。耐氧化层通过溶解在NMP中形成在一涂层中(见说明书第5页最后1自然段和第6页第1自然段)。CN1942983A公开的隔膜是无纺布，该无纺布由1)原纤维化纤维素、2)非原纤维化纤维、3)原纤维化耐热性纤维构成(见摘要、说明书第2页第3自然段)。原纤维化耐热性纤维可以是PBI(见说明书第3页第2自然段)，没有显示需要(或引入)本专利技术的多孔膜或微孔膜，而是教导不使用本专利技术的多孔膜或微孔膜。CN101228303A(见摘要、专利技术名称、
技术实现思路
、详细说明部分的第1自然段)公开的隔膜也是无纺布，该无纺布由具有纳米级纤维直径的聚酰胺酰亚胺纤维构成，没有显示需要(或引入)本专利技术的多孔膜或微孔膜，教导不使用本专利技术的多孔膜或微孔膜。CN1983676A是最接近的现有技术，但与本专利技术却明显不同。本专利技术中，当将电池在升高的温度下160-250℃范围内保持一段时间时，所述电池隔板继续提供电池功能的程度。即，160-250℃范围内，本专利技术的电池不关闭，可继续保持至少一段时间。本领域的技术人员没有动机把CN1983676A(闭合隔板)与其他对比文件(纤维化的纤维)相结合，去构造出本专利技术(非闭合电池隔板)。CN1983676A至少没有公开本专利技术的“聚酮涂层”，见的详细说明部分的第4自然段。CN101228303A公开的是由聚酰胺酰亚胺(PAI)纤维构成的无纺布纤维，见摘要、详细说明部分的第2自然段，没有公开本专利技术的微孔膜涂层，也没有如此的技术启示，即把无纺布改成涂层。如此这样做，就破坏了CN101228303A的技术方案。CN1983676A并没有公开由微孔膜构成的电池隔板。相反，教导电池隔板应该具有聚烯烃层和耐氧化层。
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、高温应用的改进型或新型电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、高熔融温度微孔锂离子(Li-离子)充电电池隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高熔融温度或超高熔融温度微孔的电池隔板，其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，包括：多孔膜片，具有至少一个如下技术特征：是热塑性聚合物膜片；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；所述膜片是以下至少其中之一：聚烯烃膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、三层聚烯烃隔板；是通过干拉伸工艺或者湿法工艺制造的微孔膜片；是单层膜片、双层膜片、三层膜片、或多层膜片；以及在包含高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的所述多孔膜片的至少一侧的涂层，所述聚合物选自：聚酮、和聚酮与聚咪唑、聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、芳族聚酯的组合，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物具有大于160℃的玻璃化转变温度(Tg)；其中，当将电池在升高的温度下160‑250℃范围内保持一段时间时，所述电池隔板继续提供电池功能的程度。

【技术特征摘要】
2010.08.02 US 61/369,9391.一种高熔融温度或超高熔融温度微孔的电池隔板，其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，包括：多孔膜片，具有至少一个如下技术特征：是热塑性聚合物膜片；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；所述膜片是以下至少其中之一：聚烯烃膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、三层聚烯烃隔板；是通过干拉伸工艺或者湿法工艺制造的微孔膜片；是单层膜片、双层膜片、三层膜片、或多层膜片；以及在包含高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的所述多孔膜片的至少一侧的涂层，所述聚合物选自：聚酮、和聚酮与聚咪唑、聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、芳族聚酯的组合，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物具有大于160℃的玻璃化转变温度(Tg)；其中，当将电池在升高的温度下160-250℃范围内保持一段时间时，所述电池隔板继续提供电池功能的程度。2.根据权利要求1所述的高熔融温度或超高熔融温度微孔的电池隔板，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)；或者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)；或者所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物具有在电解质中抑制为约50℃或以下(在电解质中的有效Tg为约200℃或以上)的玻璃化转变温度(Tg)，优选地，所述高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物可溶解在至少一种溶剂或溶剂混合物中，并且高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物可溶于至少一种中等挥发性的溶剂，如DMAc；或者所述涂层进一步包含气相氧化铝；或者所述涂层以涂布溶液或浆料进行涂布；或者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，优选地，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、三层聚烯烃隔板；或者所述多孔膜片是通过干拉伸工艺或者湿法工艺制造的微孔膜片；或者所述微孔膜片是单层膜片、双层膜片、三层膜片、或多层膜片；或者所述微孔膜片具有适于改变所述膜片的表面特性并提高所述高Tg聚合物涂层对所述基底膜片的粘附性的预处理，其中，所述预处理在所述微孔膜片的一面或两面上，选自：涂底料、拉伸、电晕处理、等离子体处理、如表面活性剂的涂层、和它们的组合；或者所述高Tg聚合物涂层通过以下方式之一涂布至所述微孔膜片：涂布步骤或涂布步骤接着浸渍步骤，其中，将高Tg涂布膜片浸入胶凝浴，以既沉淀高Tg聚合物又移除用于高Tg聚合物的溶剂，以便形成高Tg多孔涂层或层；或者涂布步骤或涂布步骤接着浸渍步骤，其中，将高Tg涂布膜片浸入浴里，以沉淀高Tg聚合物；或者所述电池隔板能够在约180℃或以上的高温条件下至少部分地正常工作至少一个短时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：石烈，C·格伦·温斯利，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