改进的隔板、电池、系统、车辆和相关方法技术方案

提供了改进的电池隔板、基膜或膜，和/或制造或使用这种隔板、薄膜或膜的方法。推荐的发明专利技术性的隔板、基膜或膜由干法工艺制成，具有改善的强度、高孔隙率、高充电容量和高孔隙率，在可充电电池中，可提供优异的充电倍率和/或充电容量性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的隔板、电池、系统、车辆和相关方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年1月29日提交的美国临时专利申请序列号No.15/009,888的优先权和权益，在此通过引用全部并入本文。专利
根据至少选定的实施方式，本专利技术或申请涉及新型或改进的电池隔板、基膜或膜、电池、电池单元、装置、系统和/或车辆，和/或制造和/或使用这种隔板、薄膜或膜、电池、电池单元、装置、系统和/或车辆的方法等。根据至少某些实施方式，本专利技术或应用涉及双轴取向多孔膜、包括双轴取向多孔膜的复合材料、双轴取向微孔膜、双轴取向大孔膜、电池隔板、平板膜和/或具有改进的充电容量的液体保留介质，和/或相关方法，和/或制造方法、使用方法等。根据至少某些选定的实施方式，可能优选的本专利技术的干法工艺隔板可为双轴拉伸并且具有10μm和25μm之间的优选厚度范围，其具有改进的强度、高孔隙率和出乎意料和/或令人惊讶的高充电容量，例如，高达10C倍率的充电容量。此外，可能优选的本专利技术的隔板或膜的高充电容量和高孔隙率可在可再充电和/或二次锂电池(例如锂离子电池)中提供优异的充电倍率和/或充电容量性能，用于高功率和/或高能量应用，例如仅作为示例，电动车辆或混合动力电动车辆。根据至少某些特定实施方式，本专利技术涉及用于二次锂电池的改进微孔电池隔板，在二次锂电池中或用于二次锂电池的具有增强的或高充电倍率和/或增强的或高充电容量的改进的微孔电池隔板，和/或相关的制造、使用方法等。专利技术背景多孔聚合物膜可以通过各种方法制备。有几种方法是已知的，并且可能对所得的膜所具有的特性具有显著影响。参见，例如，Kesting，RobertE.所著的“SyntheticPolymericMembranes，Astructuralperspective”第二版，约翰威立出版社，纽约，(1985)。制备多孔聚合物膜的三种众所周知的方法包括干拉伸(也称为干法和/或法)、湿法和颗粒拉伸法。干法包括至少三个步骤：挤出、退火和拉伸。在挤出的聚合物前体的拉伸过程中形成孔。这种拉伸可以为单向，或者机器方向(MD)。参见，例如，Kesting的著作，同上，第290-297页，在此引用作为参考。湿法，也称为相转化，涉及聚合物树脂与加工油或增塑剂和/或其它添加剂的混合，然后，挤出混合物并除去加工油或增塑剂。在湿法过程中，当加工油被除去时形成孔。参见，例如，Kesting的著作，同上，第237-286页，在此引入作为参考。在颗粒拉伸过程中，将聚合物原料与颗粒混合，并挤出混合物。当拉伸期间聚合物和颗粒之间的界面由于拉伸力而破裂时形成孔。参见例如美国专利No.6,057,061和No.6,080,507，其通过引用并入本文。这些工艺中的每一种都是独特且明显不同的，每种工艺所形成的膜是与其他膜物理上不同且可区别的。区别特征可包括孔的形状和大小。例如，由于机器方向拉伸，源自干法的那些膜可具有狭缝形孔，而源自某些湿法的膜可具有更圆的孔，有时由于增塑剂而具有类似花边的外观。最后，颗粒拉伸膜可能具有看起来更像椭圆形的孔。在这些工艺的每一种中，机械强度的特征在于机器方向(MD)和横向(TD)的拉伸强度。美国专利No.8,795,565描述了干法膜沿MD和TD轴都进行的拉伸。双轴拉伸的膜可以具有改善的机械强度，这可以指示膜在电池内的强度分布。此外，寻求具有平衡的MD强度与TD强度比的膜已被证明是有利的。在高功率和/或高能量应用中使用的电池，例如，在电动车辆(EDV)中使用的电池，可能需要使电池具有高充电倍率和/或高充电容量以获得最佳高能量性能的隔板。虽然已经证明可充电锂离子电池在商业上可用于至少某些这样的高功率和/或高能量应用，但是在能量存储、功率和生命周期能力方面往往需要改进，特别是，在能够使电池具有出乎意料的高充电率和/或高充电容量的隔板领域内。此外，微孔电池隔板或膜一直需要改进，使其不仅满足电动车辆电池市场和混合动力车辆电池市场的高能量性能要求，而且还满足更复杂的消费电子系统的高能量性能要求。
技术实现思路
根据至少选定的实施方式，本专利技术或申请可以解决上述需求，和/或可以涉及新型或改进的电池隔板、基膜或膜、电池、电池单元、装置、系统和/或车辆，和/或制造和/或使用这种隔板、薄膜或膜、电池、电池单元、装置、系统和/或车辆的方法等。根据至少某些实施方式，本专利技术或应用涉及双轴取向多孔膜、包括双轴取向多孔膜的复合材料、双轴取向微孔膜、双轴取向大孔膜、电池隔板、平板膜和/或具有改进的充电容量的液体保留介质，和/或相关方法，和/或制造方法、使用方法等。根据至少某些选定的实施方式，可能优选的本专利技术的干法隔板可以为双轴拉伸并且具有10μm和25μm之间的优选厚度范围，其具有改进的强度、高孔隙率和出乎意料和/或令人惊讶的高充电容量，例如，高达10C倍率的充电容量。此外，可能优选的本专利技术的隔板或膜的高充电容量和高孔隙率可在可再充电和/或二次锂电池(例如锂离子电池)中提供优异的充电倍率和/或充电容量性能，用于高功率和/或高能量应用，例如仅作为示例，电动车辆或混合动力电动车辆。根据至少某些特定实施方式，本专利技术涉及用于二次锂电池的改进的微孔电池隔板，在二次锂电池中或用于二次锂电池的具有增强的或高充电倍率和/或增强的或高充电容量的改进的微孔电池隔板，和/或相关的制造、使用等方法。根据至少某些选定的实施方式，本专利技术涉及用于一次或二次锂电池的改进的微孔电池隔板，高充电和/或放电倍率电池，用于无人机、赛车、快速充电公共汽车、电动车辆、混合动力电动车辆和/或其他需要高充电和/或放电率电池的高充电和/或放电率电池，高充电和/或放电率一次或二次锂电池，高充电和/或放电率一次锂电池和/或高充电和/或高放电倍率二次锂电池，和/或与其相关的方法和/或其组合。根据至少某些实施方式、方面或目的，本专利技术或应用可满足上述需求，和/或涉及新型或改进的电池隔板、基膜或膜，和/或制备和/或使用这种隔板，薄膜或膜的方法。根据至少某些选定的实施方式，本专利技术或应用涉及双轴取向多孔膜、包括双轴取向多孔膜的复合材料、双轴取向微孔膜、双轴取向大孔膜、电池隔板、平板膜或具有改进的充电容量的液体(或电解质)保留介质，和/或相关方法，和/或制造方法、使用方法等。可能优选的本专利技术干法隔板可以为双轴拉伸，并且可以具有介于约5μm和50μm之间的膜或隔板厚度，优选的厚度范围介于10μm和25μm之间，具有改善的强度、高孔隙率，以及出乎意料或令人惊讶的高充电容量，例如高达10C倍率的充电容量。此外，优选的本专利技术的隔板或膜的高充电倍率和/或高充电容量和高孔隙率可在用于高功率和/或高能量应用的可再充电锂电池中提供优异的充电倍率性能，例如电动车辆或混合动力电动车辆。本专利技术还涉及提高锂二次电池中C率的各种方法，以及各种改进的电池，例如混合动力电池，例如用于混合动力电动车辆的电池，其包含能够使这种电池具有出乎意料或令人惊讶的高C率的隔板。本文描述了本专利技术的这些和其他特征。根据至少某些实施方式、方面或目的，本专利技术或应用可满足上述需求，和/或涉及新型或改进的电池隔板、基膜或膜，和/或制备和/或使用这种隔板、薄膜或膜的方法，特别是那些用于高功率和/或高能量应用的电池，例如用于电动车辆(EDV)，和/或那些需要隔板能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜，包括：微孔聚合物薄膜，其提供给电池至少3C的充电和/或放电性能，优选至少5C，最优选至少10C。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 US 15/009,8881.一种膜，包括：微孔聚合物薄膜，其提供给电池至少3C的充电和/或放电性能，优选至少5C，最优选至少10C。2.如权利要求1所述的膜，其中，所述微孔聚合物膜优选通过干拉伸工艺制成，并且优选具有基本上圆形的孔，以及机器方向拉伸强度与横向拉伸强度的比率在0.5至5.0的范围内，孔隙率在50％至80％的范围内。3.如权利要求1或2所述的膜，其中，所述膜通过拉伸方法制造，所述拉伸方法包括以下至少其中之一：双轴拉伸，包括机器方向拉伸和同时带有受控机器方向松弛的横向拉伸；同时或顺序机器方向拉伸和横向拉伸；先机器方向拉伸，然后横向拉伸同时带有机器方向松弛。4.如权利要求1-3中任一项所述的膜，其中，所述聚合物为至少一种半结晶聚合物，半结晶聚合物具有20-80％范围内的结晶度。5.如权利要求1-4中任一项所述的膜，其中，所述聚合物选自聚烯烃、碳氟化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、多硫化物、聚乙烯醇、其共聚物以及它们的组合物。6.如权利要求1-5中任一项所述的膜，其中，所述微孔聚合物膜的平均孔径在0.09至0.99微米的范围内。7.如权利要求1-6中任一项所述的膜，其中，所述微孔聚合物膜的孔隙率在60-80％的范围内。8.如权利要求1-7中任一项所述的膜，其中，所述横向拉伸强度≥500Kg/cm2。9.如权利要求1-8中任一项所述的膜，其厚度在10-25微米的范围内，孔隙率在60-80％的范围内，横向(TD)拉伸强度在500-700Kg/cm2的范围内，机器方向(MD)拉伸强度在700-1000Kg/cm2的范围内，MD/TD拉伸强度比在1.4-1.6的范围内。10.一种电池隔板，包括权利要求1-9中任一项所述的膜。11.如权利要求10所述的电池隔板，其中所述膜是多层膜的至少一层。12.如权利要求11所述的电池隔板，其中，所述多层膜的层彼此层压。13.如权利要求10所述的电池隔板，其中，所述膜是多层膜的所有层。14.如权利要求10-13中任一项所述的电池隔板，其中，所述多层膜的层由相同的材料制成。15.如权利要求10-13中任一项所述的电池隔板，其中，所述多层膜的层由不同的材料制成。16.一种电池，包括权利要求11-15中任一项所述的电池隔板。17.一种多层膜结构，包括权利要求1-9中任一项所述的膜。18.如权利要求17所述的多层膜结构，其中，所述多层膜的层是共挤出的。19.如权利要求18所述的多层膜结构，其中，所述多层膜的层由相同的材料制成。20.如权利要求18所述的多层膜结构，其中，所述多层膜的层由不同的材料制成。21.一种具有膜的装置，所述膜是如权利要求1-9中任一项所述的膜，其中，所述装置为：电池、电池单元、电池组、系统、电子装置、车辆或燃料电池。22.新型或改进的电池隔板、基膜或膜、电池、系统、车辆，和/或制造和/或使用这种隔板、薄膜或膜、电池、系统的方法，和/或增强电池或电池单元充电倍率、充电容量和/或放电倍率的方法，和/或改进电池、包括这种电池的系统、包括这种电池和/或系统的车辆等的方法；双轴取向多孔膜、包括双轴取向多孔膜的复合材料、双轴取向微孔膜、双轴取向大孔膜、具有改进充电容量的电池隔板，以及相关的方法和制造方法、使用方法等；过滤介质、湿度控制介质、平板膜、液体保留介质；干法隔板；双轴拉伸隔板；干法双轴拉伸隔板，其厚度范围为约5μm至50μm，优选约10μm至25μm，具有改善的强度、高孔隙率以及出乎意料和/或令人惊讶的高充电容量，例如高达10C倍率的充电容量；具有高充电容量和高孔隙率、优异充电倍率和/或充电容量性能的隔板或膜，用在可充电和/或二次锂电池(例如锂离子电池)中，用于高功率和/或高能量应用，例如仅作为示例，电动车辆(EDV)或混合动力电动车辆(HEV)、电动或电动辅助车辆、再生制动系统、怠速起/停系统(ISS)、起/停系统、电动车辆(EV)、电池电动汽车(BEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)、高充电或C率电动汽车电池、高充电或C率和高放电或D率电动车电池、电动自行车电池、电子循环电池、混合动力或多轮驱动电动车电池、消费电子产品、移动设备、智能电话、笔记本电脑、平板电脑、聚合物电池、动力电池单元、便携式工具电池、无绳工具电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓民，杰拉尔德·P·拉米雷斯，卡尔·F·休米斯顿，查尔斯·E·海瑞，蒂隆·S·菲尔茨，迈克尔·A·布拉斯维尔，罗纳德·A·普罗克特，罗尼·E·史密斯，
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