耐热电池隔板和相关电池及方法技术

本文公开的是一种电池隔板，其包含两个多孔或微孔层和位于两个多孔或微孔层之间的耐热层。该耐热层可以是陶瓷层或含有高熔融整体性聚合物的层。在一些实施方式中，电池隔板还可以进一步包含位于两个多孔或微孔层之间的一个或多个粘合层。所得到的电池隔板可以更安全、更具整体性和/或具有关闭功能。更具整体性和/或具有关闭功能。更具整体性和/或具有关闭功能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐热电池隔板和相关电池及方法
[0001]领域
[0002]本申请致力于改进的电池隔板，除了其他组成，该隔板具有内部耐热层和可选的内部粘合层。
[0003]背景
[0004]已知包含耐热涂层(比如陶瓷涂层)的电池隔板可以在电池(比如锂离子电池)发生热失控的情况下提供保护。参见，例如，美国专利No.6,432,586(现为美国专利RE47,520)，该专利为Celgard LLC所有，并通过引用整体并入本文。
[0005]对锂离子电池来说，在某些情况下，最佳工作温度的一个例子可以是从20℃至约60℃。高于这些温度，则电池的某些部分(例如电解液或电极)可能会开始分解。高于约130℃至约160℃的温度范围时，聚烯烃隔板可能开始熔化并最终分解。在热失控期间，温度可能达到300℃或更高。在这些温度下，电极、电解液和典型的聚烯烃隔板可能会发生显著分解。
[0006]在存在陶瓷涂层的情况下，即使在像热失控期间所经历的那样的高温下，涂层也会在电极之间提供分隔。但是，如果不是在隔板的两面均涂覆(这增加成本)，陶瓷涂层可能会导致隔板卷曲。
[0007]美国专利No.6,432,586(现为美国专利RE47,520)公开了一种具有内部陶瓷层的电池隔板，但是，如果没有粘合层，陶瓷层与相邻层的粘合可能不是最佳的。而弱的粘合力将会影响隔板的整体性。此外，美国专利No.6,432,586(现为美国专利RE47,520)中的上述隔板可能不会关闭，除非微孔层本身关闭，例如，如果其具有三层结构。
[0008]因此，需要具有更高整体性的耐热隔板。另外也需要具有更高整体性和关闭能力的耐热隔板。
[0009]概述
[0010]在下文的说明书中阐述一种或多种实施方式的细节。从说明书和权利要求书中，其他特征、目的和优势将显而易见。根据至少选定的实施方式，本公开或专利技术可以解决上述问题或需要。根据至少特定的实施方式、方面或目的，本公开或专利技术可以提供改进的隔板和/或使用所述隔板的电池，其克服了上述问题。举例来说，本公开或专利技术提供改进的耐热电池隔板，其可以包含内部耐热层，并且在一些情况下，包含粘合剂。该隔板具有出色的耐热性和整体性。在一些实施方式中，该耐热隔板也有关闭功能。此外，当用在诸如锂离子电池的二次电池中时，由于该隔板改善的耐热性，产生更加安全的电池。根据其他实施方式、方面或目的，本公开或专利技术可以提供制造耐热隔板
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尤其是具有内部耐热层的耐热隔板的改进的方法。
[0011]在一个方面，耐热电池隔板包含(1)两个微孔层；(2)在两个微孔层之间的耐热层；和(3)在微孔层之间的可选的粘合层。在一些优选实施方式中，电池隔板可以是薄电池隔板。薄电池隔板可具有下列厚度：20nm或更小、19nm或更小、18nm或更小、17nm或更小、16nm或更小、15nm或更小、14nm或更小、13nm或更小、12nm或更小、11nm或更小、10nm或更小、9nm或更小、8nm或更小、7nm或更小、6nm或更小或者5nm或更小。在一些实施方式中，耐热隔板可
以是轴对称的，该轴为沿平行于隔板的每一层而延伸。在一些实施方式中，耐热隔板具有关闭功能。
[0012]在一些优选实施方式中，耐热电池隔板的微孔层可以是薄的。例如，两个微孔层可彼此独立地具有下列厚度：10nm或更小、9nm或更小、8nm或更小、7nm或更小、6nm或更小、5nm或更小、4nm或更小、3nm或更小、2nm或更小或者1nm或更小。
[0013]耐热电池隔板的耐热层可以是选自下列中的至少一种：(1)陶瓷层；(2)包含高温熔融整体性材料的层、由或基本上由高温熔融整体性材料组成的层；(3)包含高温熔融整体性材料和陶瓷材料的层；以及(4)层(1)、(2)和(3)的组合。陶瓷层可以是包含下列的层：80％或更多的陶瓷或纳米陶瓷、85％或更多的陶瓷或纳米陶瓷、90％或更多的陶瓷或纳米陶瓷、95％或更多的陶瓷或纳米陶瓷、98％或更多的陶瓷或纳米陶瓷，或者99％或更多的陶瓷或纳米陶瓷。层(3)可以是这样的层，其包含高温熔融整体性材料和陶瓷、由或基本上由高温熔融整体性材料和陶瓷组成。层(4)的组合可以包含下列至少两个层的任意组合、由或基本上由下列至少两个层的任意组合组成：陶瓷层，包含高温熔融整体性材料、由或基本上由高温熔融整体性材料组成的层，以及包含高温熔融整体性材料和陶瓷或纳米陶瓷、由或基本上由高温熔融整体性材料和陶瓷或纳米陶瓷组成的层。在一些实施方式中，耐热层可以是多孔的，而在一些实施方式中，其可以是无孔的。
[0014]在存在粘合层的实施方式中，可以存在一个粘合层或者两个或更多个粘合层。粘合层可以存在于耐热层和两个微孔层中的至少一个之间。在存在两个或更多个粘合层的情况下，粘合层可以相同或不同。在一些实施方式中，在存在两个或更多个粘合层的情况下，粘合层可以彼此相邻或不相邻。在存在两个或更多个粘合层的一些实施方式中，粘合层可以由相同或不同的材料制成。在一些优选实施方式中，粘合层可以是薄的。例如，可以具有2nm或更小、1.5nm或更小、1nm或更小或者0.5nm或更小的厚度。
[0015]粘合层可以包含聚合物、由或基本上由聚合物组成。在一些情况下，聚合物可以选自丙烯酸聚合物、PVDF聚合物以及它们的组合。
[0016]在另一个方面，本文所描述的耐热隔板的一种优选实施方式可以包括：(1)两个微孔层；(2)耐热层；和(3)在两个微孔层之间的可选的粘合层。在这种实施方式中，可以没有粘合层。进一步地，耐热层包含高熔融整体性材料、由或基本上由高熔融整体性材料组成。另外，在这种实施方式中，两个微孔层中的至少一个的表面包含官能团，其增加两个微孔层中的一个的表面与耐热层的表面之间的粘合力。有时，两个微孔层都包含增加该表面与耐热层表面之间粘合力的官能团。高熔融整体性(HMI)材料可以包括下列、由或基本上由下列组成：聚芳酰胺、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺。有时，HMI材料可以是聚芳酰胺，而官能团可以是酸酐。
[0017]在另一个方面，描述了一种改进的电池，其包含至少一种如本文所描述的耐热电池隔板。由于隔板所提供的耐热性和/或隔板所提供的关闭能力，该改进的电池可能更安全。本文所描述的电池隔板也可用于电容器中。
[0018]本文所描述产品的其他用途还可以作为纺织材料、过滤材料。例如，可以设想用于功能服装或个人防护设备的纺织材料。
附图说明
[0019]图1示出了本文所描述的一些实施方式的示意图。
[0020]图2示出了本文所描述的一些实施方式的示意图。
[0021]图3示出了本文所描述的一些实施方式的示意图。
[0022]图4示出了本文所描述的一些实施方式的示意图。
[0023]图5示出了本文所描述的一些实施方式的示意图。
[0024]详细说明
[0025]根据至少选定的实施方式，本公开或专利技术可以解决上述问题或需要。根据至少特定的目的、方面或实施方式，本公开或专利技术可以提供克服上述问题的改进的隔板和/或电池，例如通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种耐热电池隔板，其包括：两个微孔层；在微孔层之间的耐热层；和在微孔层之间的可选粘合层。2.如权利要求1所述的耐热电池隔板，其中，电池隔板是薄的，并且具有下列厚度：20nm或更小、19nm或更小、18nm或更小、17nm或更小、16nm或更小、15nm或更小、14nm或更小、13nm或更小、12nm或更小、11nm或更小、10nm或更小、9nm或更小、8nm或更小、7nm或更小、6nm或更小、或者5nm或更小。3.如权利要求1所述的耐热电池隔板，其中，两个微孔层是薄的，并且各自独立地具有下列厚度：10nm或更小、9nm或更小、8nm或更小、7nm或更小、6nm或更小、5nm或更小、4nm或更小、3nm或更小、2nm或更小、或者1nm或更小。4.如权利要求1所述的耐热电池隔板，其中，耐热层是选自下列中的至少一种：陶瓷层；包含高温熔融整体性材料的层、由或基本上由高温熔融整体性材料组成的层；包含高温熔融整体性材料和陶瓷材料的层；以及它们的组合。5.如权利要求4所述的耐热电池隔板，其中，耐热层为陶瓷层，其包含80％或更多的陶瓷、85％或更多的陶瓷、90％或更多的陶瓷、95％或更多的陶瓷、98％或更多的陶瓷、或者99％或更多的陶瓷。6.如权利要求4所述的耐热电池隔板，其中，耐热层是包含高温熔融整体性材料的层、由或基本上由高温熔融整体性材料组成的层。7.如权利要求4所述的耐热电池隔板，其中，耐热层是包含高温熔融整体性材料和陶瓷的层、由或基本上由高温熔融整体性材料和陶瓷组成的层。8.如权利要求4所述的耐热电池隔板，其中，耐热层包含选自下列中的至少两种的组合、由或基本上由选自下列中的至少两种的组合组成：陶瓷层；包含高温熔融整体性材料、由或基本上由高温熔融整体性材料组成的层；以及包含高温熔融整体性材料和陶瓷材料、由或基本上由高温熔融整体性材料和陶瓷材料组成的层。9.如权利要求1所述的耐热隔板，其中，耐热层是多孔的。10.如权利要求1所述的耐热隔板，其中，耐热层是无孔的。11.如权利要求1所述的耐热隔板，其中，粘合层包含聚合物、由或基本上由聚合物组成。12.如权利要求11所述的耐热隔板，其中，聚合物是选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：赛尔格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：