呈现氢氟酸清除特性的碱处理的电池隔膜制造技术

本发明专利技术涉及用于锂离子电池的隔膜，所述隔膜在用某些类型和数量的苛性制剂处理后呈现出氢氟酸清除特性

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】呈现氢氟酸清除特性的碱处理的电池隔膜
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年4月2日提交的申请号为
63/170,435
的未决美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文
。


[0003]本专利技术涉及用于锂离子电池的隔膜，所述隔膜在用某些类型和数量的苛性制剂处理后呈现出氢氟酸清除特性
。
这种碱性处理产生了具有抗衡离子的表面络合物，所述抗衡离子与
HF
反应以捕获离解的氟离子，从而减少在主题电池
(battery)
使用期间其内可能的破坏性酸的量
。
此后，隔膜上的这种表面抗衡离子
‑
氟络合物呈现出较低的离解倾向，从而减少了氧化
/
酸性氟离子的存在，并通过提高充电水平延长了电池
(battery cell)
寿命
。

技术介绍

[0004]高级锂离子电池
(LIB)
成本效益部署的主要障碍为容量衰减
/
循环寿命缩短的问题
。
传统锂离子电池的电解质通常由线性和环状有机碳酸酯和六氟磷酸锂
(LiPF6)
的混合物组成
。
甚至最纯等级的电池电解质通常含有约
25ppm
的水，不受机理的限制，这可能是由于
LiPF6的吸湿性造成的
。
水和湿气的存在导致分解并随后形成
HF
，
HF
侵蚀并溶解许多不同阴极成分中的过渡金属
。
液体电解质中氢氟酸
(HF)
的存在被认为是这种分解和缩短电池寿命的主要原因
。
溶解的金属离子迁移并沉积在锂
/
石墨阳极上，导致锂
/
石墨阳极失效
。HF
也可以侵蚀和浸出沉积在阴极表面上的无机物质
(
例如
LiF)。
如果发生这种情况，
LiF
曾经沉积的阴极表面现在暴露于电解质溶液中，并且在新暴露的表面上发生额外的电解质分解
。
已经使用了几种方法来改善
HF
存在下阴极的结构稳定性，包括保护涂层，以及在电解质中使用化学清除
HF
的碱性添加剂
。
保护性
/
反应性涂层也已经沉积在隔膜上
。
所有这些方法的一个缺点是它们增加了
LIB
的质量和体积，而没有增加其容量和
/
或功率密度
。
此外，在电池失效点之前，电池分解不容易被检测到
。
因此，可靠的清除主题锂离子电池
(
液体电解质型
)
中氟离子的能力在本领域具有显著的益处
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个显著优点为通过提供适当处理过的隔膜部件来减少电池内有害的游离
HF
的能力
。
另一个显著的优点为在电池装置中引入的用于这种
HF
减少的预成型隔膜的苛性处理的简化过程
。
因此，本专利技术的另一个显著优点为对有这种处理过的隔膜的典型可充电电池进行改进的能力
。
[0006]因此，本专利技术包括用于锂离子电池的电池隔膜，所述电池隔膜在其表面上呈现抗衡离子，其中所述抗衡离子选自由
pK
b
水平至多
6.0、
优选至多
4.0
的碱提供的离子，并且其中所述电池隔膜呈现氢氟酸清除性能
。
此外，本专利技术包括上述电池隔膜，其中所述抗衡离子选自钠离子
、
镁离子
、
钾离子
、
钡离子和钙离子
。
包括上述电池隔膜的电池
(
和其它储能装置
)
也包括在本文中
。
[0007]如上所述，氟化氢
、HF
和氟化氢的水溶液
(
氢氟酸
)
为高度腐蚀性的化合物
。HF
腐蚀为一个特别与包括锂
、
六氟磷酸锂或其它含氟锂盐的电池相关的问题
。
本申请提供了一种或多种
HF
清除隔膜，其呈现出存在
pK
b
至多
6.0(
如上所述，优选至多
4.0)
的碱的抗衡离子
。
术语“HF
清除隔膜”是指涉及清除
、
结合
、
捕集
、
束缚
、
反应
、
保护或限制
HF
的隔膜
。
与游离
HF
相比，
HF
清除隔膜中的
HF
更不易损坏部件
。
在一些实施方案中，
HF
清除隔膜延长了电池寿命
。
如上所述，这种隔膜还可以呈现出吸湿性，以允许在使用这种隔膜时，在目标电池内吸湿
。
[0008]提供了一种呈现出增强的
HF
清除
(
和可能的吸湿
)
性能的锂离子电池，其包括预成型且随后苛性处理的电池隔膜
。
所提供的电池可以呈现出减少
HF
损害
。
术语“减少
HF
损害”是指涉及减少
、
降低和
/
或改善对一个或多个电池部件的
HF
相关损害，与没有这种特定苛性处理的预成型隔膜的电池相比，在一段时间内或在中到高容量的延长时间内减少或降低
HF
相关损害
。
具有增强的
HF
清除性能的锂离子电池可以包括衬有或由这种预成型的苛性处理的隔膜组成的部件
。
衬有的部件可以选自阳极部件
、
阴极部件
、
封装材料
(
甚至可以为集电器
)
部件和不同类型的电解质离子传导材料部件
。
术语“封装材料”是指涉及围绕阳极
、
阴极和电解质的任何结构或装置，例如但不限于壁
、
盖
、
顶部
、
底部
、
罐或筒
。
因此，可以将经碱处理的隔膜制品引入到锂结构制备过程中，将这种经处理的隔膜放置在阳极和阴极之间，包括至少一个集电器
(
含有允许从电池外部进行电转移的连接
)
，将得到的结构放置在电池外壳内，将液体电解质引入其中，并将其密封
。
然后可以对得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于锂离子电池的电池隔膜，所述电池隔膜在其表面上呈现抗衡离子，其中所述抗衡离子选自由
pK
b
水平至多
6.0
的碱提供的离子，并且其中所述电池隔膜呈现氢氟酸清除性能
。2.
根据权利要求1所述的电池隔膜，其中所述抗衡离子选自钠离子
、
镁离子
、
钾离子
、
钡离子和钙离子
。3.
一种电池，包括权利要求1所述的电池隔膜，其中所述电池隔膜位于其...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩，
申请(专利权)人：索特利亚电池创新集团公司，
类型：发明
国别省市：