用于制备经涂覆的电池隔膜的方法技术

本发明专利技术涉及成盐的聚酰胺

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备经涂覆的电池隔膜的方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2019年7月1日提交的欧洲申请号19183737.6的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引并入本申请。


[0002]本专利技术涉及成盐的聚酰胺
‑
酰亚胺聚合物及其用于制造电化学电池单元部件(如隔膜)的用途。

技术介绍

[0003]锂离子电池已经在我们日常生活中变得必不可少。在可持续发展的背景下，预期锂离子电池将发挥更重要的作用，因为它们已经由于在电动车辆和可再生能源存储中的使用而吸引了越来越多的关注。
[0004]隔膜层是电池的重要部件。这些层用于防止电池的正极和负极接触，同时允许电解质从那里穿过。此外，电池性能属性(如循环寿命和功率)可能显著地受隔膜选择的影响。
[0005]在当前技术的锂二次电池中，使用具有6至30微米的厚度的基于聚烯烃的多孔膜作为隔膜。对于隔膜的材料，可以使用具有低熔点的聚乙烯(PE)以确保所谓的关断作用，即在电池的热失控(异常加热)温度下或低于电池的热失控(异常加热)温度下熔化隔膜的树脂以便闭合孔隙，从而增加电池的内阻并提高在短路等时电池的安全性。
[0006]对于隔膜，例如，使用单轴或双轴拉伸膜以便提供多孔性并提高强度。该膜由于拉伸而发生变形，并且因此当暴露在高温时，会由于残余应力而发生收缩。收缩温度极其接近于熔点，即关断温度。因此，在使用基于聚烯烃的多孔膜隔膜的情况下，当由于充电异常等导致电池的温度达到关短温度时，必须立即降低电流用于防止电池温度升高。如果孔隙没有充分闭合并且电流不能立即降低，则电池温度将容易升高至隔膜的收缩温度，造成由于内部短路导致的热失控的风险。
[0007]为了防止由热收缩导致的短路，已经提出了使用耐热树脂微孔膜或非织造织物的隔膜的方法。例如，EP 3054502(旭化成株式会社(ASAHI KASEI KABUSHIKI KAISHA))披露了一种由多孔膜形成的隔膜，该多孔膜具有聚烯烃微孔膜和覆盖聚烯烃微孔膜的至少一个表面的至少一部分的热塑性聚合物涂层，其中该热塑性聚合物涂层含有选自由二烯聚合物、丙烯酸类聚合物和氟聚合物组成的组的热塑性聚合物。
[0008]虽然上述由耐热树脂制成的隔膜在高温下具有优异的尺寸稳定性并且可做得更薄，但是它们不具有所谓的关断特征，即孔隙在高温下将闭合的特征，在异常下，特别是当由于外部短路或内部短路导致电池温度迅速升高时，隔膜不能提供足够的安全性。
[0009]作为用于解决此类问题的技术，例如，US 9343719(三菱树脂株式会社(MITSUBISHI PLASTICS,INC.))示出了一种隔膜，该隔膜由层压在多孔聚烯烃树脂膜的至少一个表面上的含有金属氧化物和聚合物粘合剂的多孔层制成。该隔膜通过在多孔聚烯烃树脂膜的至少一个表面上施加含有金属氧化物、聚合物粘合剂和挥发性酸的涂料溶液来产
生。
[0010]已经研究了基于聚酰胺
‑
酰亚胺(PAI)的新粘合剂用作多孔聚烯烃树脂膜的涂层。然而，大多数PAI仅溶于有机溶剂如N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)。
[0011]JP 2016081711(东京电气化学工业株式会社(TDK CORP))披露了一种隔膜，该隔膜包括包含聚烯烃作为其基质的多孔层和层压在该多孔层的至少一个面上的含PAI的多孔层，该层压通过将所述PAI在NMP中的溶液流延到所述聚烯烃上来产生。
[0012]在电池、尤其是锂电池的
中，感觉到的问题是提供经涂覆的隔膜，该经涂覆的隔膜能够向隔膜基底材料提供耐热特性和关断功能并且同时降低隔膜和整个电池的重量，并且通过包括环境友好的溶剂(如水)的涂料组合物来制备。

技术实现思路

[0013]出人意料地，本申请人发现，当通过用包含至少一种成盐的聚酰胺
‑
酰亚胺的水性组合物至少部分地涂覆基底层制备用于电化学电池单元的隔膜时，可以解决所述问题。
[0014]因此，在第一方面，本专利技术涉及一种用于制备用于电化学电池单元的经涂覆的隔膜的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供未涂覆的基底层[层(P)]；ii)提供水性组合物(C)，该水性组合物包含水性介质和至少一种成盐的聚酰胺
‑
酰亚胺聚合物(PAI
‑
盐)，该成盐的聚酰胺
‑
酰亚胺聚合物包含按摩尔计大于50％的选自由以下组成的组的重复单元R
PAI
：具有通式(R
PAI
‑
a)、(R
PAI
‑
b)和(R
PAI
‑
c)中的任一项的单元：条件是R
PAI
‑
c占成盐的聚酰胺
‑
酰亚胺(PAI
‑
盐)中的重复单元的按摩尔计至少30％，其中：
‑
Ar是三价芳香族基团；优选地，Ar选自由以下结构组成的组：以及相应的任选取代的结构，其中X选自由以下组成的组：
‑
O
‑
、
‑
C(O)
‑
、
‑
CH2‑
、
‑
C(CF3)2‑
、
‑
(CF2)
n
，其中n是从1至5的整数；X选自由以下组成的组：
‑
O
‑
、
‑
C(O)
‑
、
‑
CH2‑
、
‑
C(CF3)2‑
、和
‑
(CF2)
p
‑
；
n是从1至5的整数；R是选自由以下组成的组的二价芳香族基团：以及相应的任选取代的结构，Y选自由以下组成的组：
‑
O
‑
、
‑
S
‑
、
‑
SO2‑
、
‑
CH2‑
、
‑
C(O)
‑
、
‑
C(CF3)2‑
、
‑
(CF2)
q
‑
，q是从0至5的整数，并且Cat
+
是单价阳离子，其优选地选自碱金属阳离子、更优选地选自Na
+
、K+和Li
+
、甚至更优选地是Li
+
；iii)将在步骤ii)中获得的所述组合物(C)至少部分地施加到所述基底层(P)的至少一部分上，由此提供至少部分涂覆的基底层；以及iv)干燥在步骤iii)中获得的所述至少部分涂覆的基底层以提供经涂覆的隔膜。
[0015]在第二方面，本专利技术涉及一种通过如上定义的方法可获得的用于电化学电池单元的经涂覆的隔膜。
[0016]在第三方面，本专利技术涉及一种电化学电池单元，如二次电池或电容器，该电化学电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备用于电化学电池单元的经涂覆的隔膜的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供未涂覆的基底层[层(P)]；ii)提供水性组合物(C)，该水性组合物包含水性介质和至少一种成盐的聚酰胺
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酰亚胺聚合物(PAI
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盐)，该成盐的聚酰胺
‑
酰亚胺聚合物包含按摩尔计大于50％的选自由以下组成的组的重复单元R
PAI
：具有通式(R
PAI
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a)、(R
PAI
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b)和(R
PAI
‑
c)中的任一项的单元：条件是R
PAI
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c占该成盐的聚酰胺
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酰亚胺(PAI
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盐)中的重复单元的按摩尔计至少30％，其中：
‑
Ar是三价芳香族基团；优选地，Ar选自由以下结构组成的组：以及相应的任选取代的结构，其中X选自由以下组成的组：
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O
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、
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；n是从1至5的整数；R是选自由以下组成的组的二价芳香族基团：以及相应的任选取代的结构，Y选自由以下组成的组：
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S
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、
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(CF2)
q
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，q是从0至5的整数，并且
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+
是单价阳离子，其优选地选自碱金属阳离子，更优选地选自Na
+
、K+和Li
+
，甚至更优选地是Li
+
；iii)将在步骤ii)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：