專(zhuān)利名稱(chēng)：電池隔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池隔板。此外，本發(fā)明涉及可印刷電池隔板及其在 印刷電池中的使用。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中存在可以使用印刷技術(shù)來(lái)制造的薄的柔性電池。薄的 柔性電池需要有分隔裝置，諸如將兩個(gè)電池極分隔開(kāi)以便防止短路的 隔板。用于薄的柔性電池的隔板的 一 個(gè)示例是可以施加于電池的各極
之間的濾紙。然而，在諸如電池單元(cell)的巻到巻印刷生產(chǎn)那樣 的批量生產(chǎn)的方法中，施加隔板的步驟不準(zhǔn)確且緩慢，導(dǎo)致更昂貴的 電池。有利的是具有諸如通過(guò)印刷隔板來(lái)克服這些問(wèn)題的改進(jìn)方法。 然而，印刷的技術(shù)使用液體油墨，并且由于隔板通常是固體或半固體， 所以此類(lèi)隔板元件的印刷成問(wèn)題。
因此，期望具有容易、自然產(chǎn)生且便宜的形成隔板的方法。此外， 期望具有可以結(jié)合到電池的批量生產(chǎn)中的印刷隔板的方法。本發(fā)明提 供了此類(lèi)隔板和包括該隔^反的電池。


現(xiàn)在詳細(xì)地參考附圖，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是所示的細(xì)節(jié)是舉例說(shuō)明并僅用 于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明性討論的目的，并且是為了提供被認(rèn)為是 本發(fā)明的原理和概念方面的最有用且容易理解的說(shuō)明而提出的。在這 點(diǎn)上，并不試圖比基本理解本發(fā)明所需更詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì) 節(jié)，與附圖 一起采用的說(shuō)明使得可以如何在實(shí)踐中體現(xiàn)本發(fā)明的若干 形式對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)。
圖la示出根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例的包括隔板的電池的示意圖； 圖lb示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括隔板的電池的示意圖； 圖lc示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括隔板的共面取向的電池 的示意圖ld示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括隔板的共面取向的電池
6的示意圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造印刷隔板的方法的流程
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造隔板的方法的流程圖 圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的形成隔板的方法的流程圖 圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造包括隔板的電池的方法的 流程圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造包括隔板的電池的方法的 流程圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造包括隔板的電池的方法的 流程圖8示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造包括隔板的共面電池的方 法的流程流程圖；以及
圖10示出對(duì)于具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的印刷隔板的電池和具有 紙隔板的電池比較隨時(shí)間推移的容量的圖表。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及電池隔板及其制造方法。此外，本發(fā)明涉及包括印刷電 池隔板的電池及其制造方法。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池隔板,該電池隔板包括非電 解質(zhì)聚合物層與多價(jià)金屬離子的反應(yīng)產(chǎn)物，該非電解質(zhì)聚合物包括離子 交聯(lián)官能團(tuán)。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種就地形成電池隔板的方法， 該方法包括施加包括聚合物的非電解質(zhì)層，使得聚合物與多價(jià)金屬離子 反應(yīng)而形成包括聚合物金屬離子產(chǎn)物的隔板，并且其中，多價(jià)金屬離子 是電池成分層的一部分。
在另外的實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池，其包括至少第一極材料 層；極性與第一極材料相反的至少第二極材料層；設(shè)置在第一極材料與 第二極材料之間的至少電解質(zhì)層；以及至少一個(gè)隔板，其中，直接在第 一極材料上或在其附近就地形成該隔板，使得隔板在第 一極與第二極之間是非等距離的。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池，其包括第一極材料；極性
與第一極材料相反的第二極材料；其中，第一極材料與第二極材料以關(guān) 于彼此間隔開(kāi)的方式共面；與第一極和第二極接觸的電解質(zhì)；以及覆蓋 或部分地覆蓋第一極材料，但基本不覆蓋或部分地覆蓋第二極材料的隔板。
在更進(jìn) 一 步的實(shí)施例中，本發(fā)明提供 一 種制造薄的柔性電池的方 法，該方法包括向第一襯底上施加第一極材料層；向第一極層上施加 至少一個(gè)電解質(zhì)層；向第二襯底上施加第二極材料層；以及(a)向第 二極層上施加隔板形成聚合物的非電解質(zhì)層，其中，第二極包括多價(jià)金 屬，該多價(jià)金屬與隔板形成聚合物反應(yīng)而形成包括多價(jià)金屬與聚合物的 反應(yīng)產(chǎn)物的隔板層；或者(b) (i)向第二極層上施加電解質(zhì)層；其中， 電解質(zhì)層中的至少 一個(gè)包括與非電解質(zhì)隔板形成聚合物反應(yīng)而形成隔 板的多價(jià)金屬；以及(ii)向一個(gè)電解質(zhì)層上施加非電解質(zhì)隔板形成聚 合物層以形成包括多價(jià)金屬與聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物的隔板；以及接觸第一 襯底并將其層壓到第二襯底，使得隔板的層被設(shè)置在第一極層與第二極 層之間。
在替代實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種形成電池的方法，該方法包括 向基層襯底上施加第一極材料；在第一極材料上施加隔板；在將隔板施 加在第 一極材料上之后在同一平面中且以關(guān)于第 一極材料間隔開(kāi)的方 式在基層襯底上施加極性與第 一極材料相反的第二極材料；以及施加電 解質(zhì)；其中，隔板不覆蓋或部分地覆蓋第二極材料。
參考附圖可以更透徹地理解根據(jù)本發(fā)明的隔板和包括該隔板的電 池原理和操作。附圖示出了本發(fā)明的非限制性實(shí)施例。
隔板
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種電池隔板，其可以包括聚合物產(chǎn) 物，諸如但不限于適當(dāng)聚合物與多價(jià)金屬的絡(luò)合物，該絡(luò)合物可以稱(chēng)為 聚合物反應(yīng)產(chǎn)物或聚合物金屬離子產(chǎn)物。在某些實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)木酆?物是非電解質(zhì)聚合物，使得聚合物或包括聚合物的組成物或?qū)釉谂c多價(jià) 金屬反應(yīng)之前將不會(huì)被本領(lǐng)域的技術(shù)人員視為電解質(zhì)。在某些實(shí)施例 中，聚合物反應(yīng)產(chǎn)物具有至少 一種隔板形成聚合物陰離子或鹽和至少一種多價(jià)金屬陽(yáng)離子。在一個(gè)非限制性示例中，反應(yīng)產(chǎn)物具有至少一種丙 烯酸聚合物陰離子或鹽和至少 一種過(guò)渡金屬陽(yáng)離子。在替代實(shí)施例中， 本發(fā)明提供一種至少 一種隔板形成陽(yáng)離子和至少 一種多價(jià)金屬陰離子 的聚合物反應(yīng)產(chǎn)物。在此類(lèi)實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)亩鄡r(jià)金屬陰離子是形成聚 合物產(chǎn)物的多價(jià)金屬陰離子，其不溶于電池電解質(zhì)，并且是交聯(lián)多價(jià)金 屬陰離子。帶電的聚合物官能團(tuán)可以是側(cè)基或端基。
本文所用的術(shù)語(yǔ)"隔板"包括但不限于用于防止電池的極之間的物 理和/或電接觸的裝置或元件。隔板可以是多孔隙的以促進(jìn)離子的運(yùn)動(dòng)， 且可以是不導(dǎo)電的。在某些電池中，隔板可以是多孔隙的以促進(jìn)水的運(yùn) 動(dòng)。
本文所用術(shù)語(yǔ)"聚合物"或"適當(dāng)聚合物"或"隔板形成聚合物"
電解質(zhì)接觸時(shí)穩(wěn)定的任何適當(dāng)聚合物。通常，電荷是負(fù)的?？蛇x地，聚 合物可以帶正電。該術(shù)語(yǔ)包括任何適當(dāng)形式的聚合物，諸如為溶液、乳 液或分散體形式。該術(shù)語(yǔ)還包括聚合物，其在化學(xué)上與穩(wěn)定劑關(guān)聯(lián)/粘結(jié) /絡(luò)合，并且其中，聚合物可以不帶電，但穩(wěn)定劑帶電。
適當(dāng)隔板形成聚合物的非限制性示例包括丙烯酸聚合物或乙烯基 聚合物。進(jìn)一步的示例包括聚氨酯和丙烯酰胺。適當(dāng)丙烯酸聚合物的非
限制性示例包括但不限于Joncryl 661和Joncryl FLX 5000。乙烯基聚合 物的非限制性示例包括乙烯醇的酯的聚合物，諸如曱酸乙烯酯、丙酸乙 烯酯、醋酸乙烯酯和丁酸乙烯。在某些實(shí)施例中，聚合物包括至少一個(gè) 交聯(lián)官能團(tuán)，其中，所述至少一個(gè)交聯(lián)官能團(tuán)可以處于電離狀態(tài)。在某 些實(shí)施例中，聚合物可以與水相容和/或溶于水且可以是水基乳液。聚合 物可以是酸性官能聚合物。
隔板形成聚合物可以處于酸性或堿性環(huán)境下以促進(jìn)官能團(tuán)的電離 和陰離子形成?？蛇x地，環(huán)境可以是中性的。隔板形成聚合物可以是諸 如例如還可以包括至少 一種添加劑的油墨等混合物的 一 部分。添加劑的 非限制性示例包括消泡劑、表面活性劑、干燥增強(qiáng)劑、增粘劑、流變劑、 均化劑、聚結(jié)劑、潤(rùn)濕劑、增塑劑、溶劑及其組合。可以使用本領(lǐng)域中 已知的任何適當(dāng)消泡劑、表面活性劑、干燥增強(qiáng)劑、增粘劑、流變劑、 均化劑、聚結(jié)劑、潤(rùn)濕劑、增塑劑、以及溶劑。通常，添加劑在化學(xué)上 與聚合物相容。適當(dāng)干燥增強(qiáng)劑的非限制性示例是諸如丙二醇或適當(dāng)?shù)耐榇佳苌锏扔袡C(jī)溶劑。適當(dāng)潤(rùn)濕劑的非限制性示例是二醇。
多價(jià)金屬可以是具有至少兩個(gè)化合價(jià)的任何適當(dāng)?shù)膸д娊饘?，?如過(guò)渡金屬。非限制性示例包括鋅、錳、鈦、紹、鉻、鐵、鎳、銅、釔、 銀、柏、金、錫、鋯、汞和鴒及其組合。多價(jià)金屬可以是卣化物、氧化 物、氫氧化物、碳酸鹽或醋酸鹽中的至少一個(gè)的形式。通常，所使用的 多價(jià)金屬是不與電池單元的電特性負(fù)面沖突的多價(jià)金屬?？梢詫⒍鄡r(jià)金 屬包括在至少一個(gè)電池部件中或至少一個(gè)電池部件的一部分中。適當(dāng)?shù)?電池部件包括電解質(zhì)層、正極、負(fù)極及其組合。在一個(gè)非限制性示例中， 起反應(yīng)而形成隔板的 一部分的多價(jià)金屬是鋅離子，其由電池的鋅極的材 料形成。在替代實(shí)施例中，形成隔板的一部分的多價(jià)金屬是來(lái)自電解質(zhì) 的氯化鋅的鋅離子。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，隔板多價(jià)金屬可以是來(lái)自極 與來(lái)自電解質(zhì)的鋅離子的混合物。
在較不優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的隔板可以包括單價(jià)金屬。結(jié)果得到 的隔板是非最優(yōu)的，因?yàn)閱蝺r(jià)金屬可能不形成網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的隔板可以是任何適當(dāng)形式，諸如但不限于膜(film)或凝
膠或半固體或沉淀物或其組合。隔板可以具有任何適當(dāng)厚度。在某些實(shí)
施例中，厚度為約1微米至約IOO微米，然而，可以有更薄和更厚的隔
板。隔板的厚度與隔板形成聚合物的量和印刷參數(shù)有關(guān)。
通常，形成的隔板是多孔隙的，且可以具有任何適當(dāng)?shù)目紫抖?。?br> 某些實(shí)施例中，所形成隔板的孔隙的尺寸大于約10微米。在一個(gè)實(shí)施 例中，隔板的孔隙的尺寸為約20微米至約50微米。孔隙的數(shù)量、尺寸 和形狀根據(jù)所使用的干燥技術(shù)而不同。同樣地，用每種干燥技術(shù)的所形 成隔板的晶體結(jié)構(gòu)可以不同。
本發(fā)明提供了一種隔板，其可以是多孔隙、柔性和均勻的，且其可 以以高精度和均勻度覆蓋電極區(qū)域以防止短路。在某些實(shí)施例中，可以 用隔板形成聚合物與多價(jià)金屬之間的反應(yīng)的時(shí)間/速度來(lái)控制隔板膜的 均勻度和特性，諸如通過(guò)使用干燥技術(shù)和溫度控制以及通過(guò)使用添加劑 和控制添加劑的量。在某些實(shí)施例中，隔板可以包括添加劑，使用添加 劑是為了有利于期望的撓性程度?？梢愿鶕?jù)所使用的隔板形成聚合物、 添加劑和溶劑的主要成分(backbone)來(lái)確定所形成隔板的強(qiáng)度。
包括本發(fā)明的隔板的電池的結(jié)構(gòu)在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種包括如上文和下文所述的隔板 的電池。在某些實(shí)施例中，該電池可以是薄的柔性電池。本文所使用的 術(shù)語(yǔ)"電池，，包括但不限于可以存儲(chǔ)能量且可以以電形式來(lái)提供能量的 任何適當(dāng)器件。該術(shù)語(yǔ)包括將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能且可以在連接在電路中 時(shí)產(chǎn)生電流的器件。電池可以包括至少一個(gè)或多個(gè)電化電池，其包括原 電池、電解電池和燃3牛電池。
圖la示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括隔板的電池的示意圖。電 池10可以是具有任何尺寸或形狀的任何適當(dāng)電池。在圖la所示的實(shí)施 例中，電池10是薄的柔性電池，其可以打開(kāi)和關(guān)閉。該電池可以包括 至少一個(gè)正極12、至少一個(gè)負(fù)極14 (極性與極12相反)、電解質(zhì)16 和隔板18。電池10可以包括水、隔板形成聚合物陰離子和多價(jià)金屬陽(yáng) 離子。
正極12的特征可以在于本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)?shù)牟蝗茈娀钚詷O 物質(zhì)層。在某些實(shí)施例中，正極材料可以包括諸如過(guò)渡金屬等可以形成 或包括過(guò)渡金屬離子的多價(jià)金屬。非限制性示例可以包括二氧化錳、氧 化銀、氧化鎳、氧化鉛、氧化銅、以及氧化汞。正極12還可以包括任 何適當(dāng)?shù)奶砑觿?，諸如本領(lǐng)域中已知的粘合劑和溶劑等。在某些實(shí)施例 中，正極12的多價(jià)金屬可以不與諸如丙烯酸聚合物等隔板形成聚合物 起反應(yīng)，或者可以對(duì)其進(jìn)行處理以促進(jìn)與隔板形成聚合物的不反應(yīng)性。
負(fù)極14的特征可以在于如本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)?shù)牟蝗茈娀钚?極物質(zhì)層。在某些實(shí)施例中，負(fù)極材料可以包括可以形成或包括多價(jià)金 屬離子的多價(jià)金屬。非限制性示例包括鋅、鋁、鎂、鎘、鐵、鉑、銀、 石墨、銅和金。負(fù)極14還可以包括任何適當(dāng)?shù)奶砑觿T如本領(lǐng)域中 已知的粘合劑和溶劑。
電解質(zhì)16可以包括一個(gè)或多個(gè)電解質(zhì)層且可以包括任何適當(dāng)?shù)碾?解質(zhì)成分，諸如電活性可溶材料及諸如潮解劑和增粘劑等其它添加劑。 在某些實(shí)施例中，電解質(zhì)可以包括多價(jià)金屬，諸如但不限于過(guò)渡金屬， 其可以形成或包括諸如過(guò)渡金屬離子等多價(jià)金屬離子。可以包括在本發(fā) 明的電解質(zhì)中的多價(jià)金屬成分的非限制性示例包括氯化鋅、氟化鋅、溴 化鋅、卣化鎳、卣化鈦、釩卣化物、鐵面化物、多價(jià)金屬氧化物、多價(jià) 金屬氫氧化物、多價(jià)金屬碳酸鹽、多價(jià)金屬醋酸鹽和任何適當(dāng)?shù)亩鄡r(jià)金 屬鹽。在一個(gè)實(shí)施例中，電解質(zhì)16包括氯化鋅。
ii隔板18可以包括諸如但不限于丙烯酸聚合物等隔板形成聚合物與
諸如上文在題為"隔板"的部分中描述的過(guò)渡金屬等多價(jià)金屬的反應(yīng)產(chǎn) 物。通常，控制隔板形成以得到具有促進(jìn)最佳電池功能的滲透性的隔板。
在圖la所示的實(shí)施例中，將隔板18設(shè)置在電解質(zhì)的一個(gè)極層上，使得 其被設(shè)置在電解質(zhì)16中并與兩個(gè)極12、 14等距離。
圖lb示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池50，其中，將隔板18 設(shè)置在極之一上。如上文所述，隔板18包括隔板形成聚合物與多價(jià)金 屬的反應(yīng)產(chǎn)物。在圖lb的實(shí)施例中，將隔板18設(shè)置在極14上。將隔 板18設(shè)置在極14上的電池50可以具有高內(nèi)電阻和低電池容量的性質(zhì)。 在某些實(shí)施例中，可以修改條件以防止所形成的隔板18將在該隔板18 上形成的極14完全密封。在一個(gè)非限制性示例中，可以使用隔板18的 極快干燥。在其中在極之一上形成隔層18的實(shí)施例中，該隔板在兩個(gè) 極12、 14之間可以不是等距離的。在圖中未示出的替代實(shí)施例中，電 池可以包括設(shè)置在極12而不是極14上的隔板18。
在一個(gè)實(shí)施例中(圖中未示出)，電池可以包括多個(gè)隔板，使得可 以在極12上設(shè)置一個(gè)隔板18,且可以在極14上設(shè)置第二隔板；或者可 以在極12、 14之一上設(shè)置一個(gè)隔板，且可以在電解質(zhì)上設(shè)置第二隔板。
在一個(gè)實(shí)施例中(圖中未示出)，其中已用包含多價(jià)金屬的溶液將 極12或極14預(yù)濕，并將隔板形成聚合物設(shè)置在預(yù)濕的極上或附近，可 以在預(yù)濕的極上或接近預(yù)濕的極而形成隔板18,使得隔板18可以在極 12、 14之間不是等距離的。
圖lc示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池80,其中，電池極12、 14為共 面并排取向，且隔板18被設(shè)置在兩個(gè)極12、 14 (圖lc所示)上或在極 12、 14之間(圖lc中未示出)。如上文對(duì)于圖la所述，隔板18包括 隔板形成聚合物與多價(jià)金屬的反應(yīng)產(chǎn)物。
圖ld示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池90，其中，電池極12、 14為共 面并排取向且隔板18被設(shè)置在一個(gè)極中。在圖ld中，將隔板設(shè)置在極 14上。隔板18可以完全覆蓋或部分地覆蓋在其上形成該隔板18的極。 以這種方式，可以將隔板配置為掩蔽或涂覆極。隔板可以基本上不覆蓋 另一電池極12。隔板可以是通過(guò)如上文所述的多價(jià)金屬與隔板形成聚合 物的反應(yīng)而通過(guò)印刷或涂布技術(shù)所形成的隔板。在圖ld所示的實(shí)施例 中，隔板18不限于上文所述的本發(fā)明的隔板，即隔板形成聚合物與多價(jià)金屬的產(chǎn)物，而是可以是任何適當(dāng)?shù)母舭澹淇梢允腔蛘呖梢圆皇强?印刷的，例如但不限于濾紙。本發(fā)明還包括替代實(shí)施例，其中，隔板18
在極12上形成且基本不覆蓋電池極14。
在某些實(shí)施例中，可以根據(jù)以下性質(zhì)中的至少 一 個(gè)來(lái)確定和/或預(yù)先
確定電池的性質(zhì)隔板的厚度、隔板的孔隙度、所使用的隔板形成聚合 物的量、所使用的隔板形成聚合物的特性、多價(jià)金屬、以及隔板的位置。 在某些實(shí)施例中，包括本發(fā)明的隔板的電池的導(dǎo)電性與隔板孔隙度和隔 板厚度有關(guān)。以這種方式，可以設(shè)計(jì)具有預(yù)定性質(zhì)的電池。
形成電池隔板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種形成電池隔板的方法。該方法是基于隔板形成聚 合物的陰離子團(tuán)與多價(jià)金屬陽(yáng)離子之間的反應(yīng)的方法?？梢员桓稍锍山?聯(lián)膜的含酸乳液聚合物的過(guò)渡金屬鹽交聯(lián)在本領(lǐng)域中是已知的。本 (instant)申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以將這類(lèi)反應(yīng)修改以就地形成電池隔板， 使得隔板可以使用例如印刷技術(shù)而自動(dòng)形成。
如上所述，該方法還可以包括隔板形成聚合物的陽(yáng)離子團(tuán)與多價(jià)金 屬陰離子團(tuán)之間的反應(yīng)。
兩種隔板形成團(tuán)可以起反應(yīng)而形成沉淀的產(chǎn)物。可以如下描繪此反
應(yīng)
其中，P是聚合物； X是聚合物的陰離子團(tuán)；以及 M是多價(jià)金屬。
該反應(yīng)可以是自發(fā)的且可以是即時(shí)的。在某些實(shí)施例中，可以控制 反應(yīng)，諸如但不限于反應(yīng)速率和反應(yīng)程度(extent)?？刂茀?shù)的非限 制性示例包括調(diào)節(jié)溶液的pH值。可以通過(guò)諸如使用熱量、空氣加熱或 IR而由干燥程序來(lái)影響隔板膜的性能。反應(yīng)的產(chǎn)物可以沉淀并可以起 到電池隔板的作用。
根據(jù)本發(fā)明的形成電池隔板的方法包括施加隔板形成聚合物，使得 聚合物和/或隔板形成聚合物或聚合物穩(wěn)定劑的電離團(tuán)可以與作為電池 部件層的 一部分的多價(jià)金屬和或多價(jià)金屬離子反應(yīng)而形成隔板。通常，聚合物包括可以與多價(jià)金屬反應(yīng)而形成可以被配置為隔板的產(chǎn)物的交 聯(lián)功能。該聚合物可以是自交聯(lián)聚合物。在某些實(shí)施例中，將聚合物施 加到包括多價(jià)金屬的電池部件上。可以將聚合物施加于電極層上，該電 極層可以是干的或濕的，或者可以將聚合物施加于電解質(zhì)層上。在一個(gè) 實(shí)施例中，通過(guò)任何適當(dāng)?shù)挠∷⒒蛲坎技夹g(shù)來(lái)執(zhí)行施加。在某些實(shí)施例 中，多價(jià)金屬離子的量超過(guò)聚合物的表面量。
本文所用的術(shù)語(yǔ)'印刷，包括但不限于促進(jìn)施加且可以促進(jìn)通過(guò)各 種技術(shù)的任何一種在表面上再現(xiàn)圖案的施加方法，所述各種技術(shù)諸如但 不限于絲綢印刷、膠版印刷、噴射印刷、層壓、材料蒸發(fā)和粉末分散及 噴印、汽相沉積、光刻、壓花、擴(kuò)散和絲網(wǎng)印刷。印刷可以使用任何適 當(dāng)?shù)男问胶?或要被施加的組合物的配方。印刷元件的技術(shù)可以消除^f吏用 額外的附件或施加裝置。
本發(fā)明提供了 一種使用諸如隔板形成聚合物層和包括多價(jià)金屬的 層等反應(yīng)性成份層的施加來(lái)形成隔板的方法。此類(lèi)方法促進(jìn)使用印刷技 術(shù)的層的施加和同質(zhì)隔板在電池單元中的適當(dāng)位置上的形成。如果要將 隔板形成聚合物和電解質(zhì)中的多價(jià)金屬混合并添加在一起，則隔板將沉 淀析出并將妨礙或阻止印刷。在其中將隔板形成聚合物與包括多價(jià)金屬 的極材料添加并混合在一起的實(shí)施例中，將存在電池的短路。同樣地， 添加形成電池單元的隔板及其它部件的成分的方法和順序是重要的，以 便實(shí)現(xiàn)印刷隔板的方法和形成具有隔板的工作電池單元的方法。
本發(fā)明的方法提供了 一種可以是均勻的且可以以高精度和均勻度 覆蓋電極區(qū)域以防止短路的隔板。該隔板是多孔隙的，促進(jìn)良好的電特
性，諸如但不限于ocv、 ccv、內(nèi)電阻、阻抗和電池容量。可以人工地
或使用諸如巻到巻生產(chǎn)線(xiàn)等自動(dòng)化工藝來(lái)執(zhí)行該方法，本發(fā)明提供了 一 種制造隔板的方法，其中，可以以良好或最佳的配準(zhǔn)和厚度來(lái)印刷隔板。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的形成電池隔板的方法的流程圖。 可以將隔板形成聚合物層施加于電解質(zhì)層上102，其中，隔板形成聚合 物可以是如上文所述的。該聚合物可以是促進(jìn)聚合物官能團(tuán)的電離的聚 合物的水溶液或乳液。在某些實(shí)施例中，電解質(zhì)層可以包括如本文所述 的至少一種多價(jià)金屬離子。在一個(gè)非限制性示例中，電解質(zhì)可以包括氯 化鋅，氯化鋅包括鋅離子。多價(jià)金屬離子可以與所施加的隔板形成聚合 物的陰離子反應(yīng)而形成沉淀物104。該沉淀物可以具有可以促進(jìn)隔板功能的任何適當(dāng)物理形式(physical form)。在某些實(shí)施例中，隔板是膜。 可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)完成施加。示例包括點(diǎn)月交(dispensing )、 噴涂、使用泡沫和印刷及其組合。諸如丙烯酸聚合物等的所施加的隔板 形成聚合物的厚度對(duì)隔板和電池的功能來(lái)說(shuō)是重要的。在該層過(guò)厚的實(shí) 施例中，電池單元的電阻將非常高。在該層過(guò)薄的實(shí)施例中，結(jié)果得到 的隔板可能包括洞和/或可能不足以防止負(fù)極與正極之間的接觸。在一個(gè) 實(shí)施例中，所形成的隔板的厚度為約IO微米至約150微米。在一個(gè)實(shí) 施例中，隔板厚度為約50微米至約90微米。在一個(gè)實(shí)施例中，隔板厚 度約為80微米。
在使用印刷的實(shí)施例中，可以將如上文所述的添加劑添加到隔板形 成聚合物以幫助印刷并得到最佳隔板形成。可以將添加劑添加并與隔板 形成聚合物混合在一起以促進(jìn)油墨的生產(chǎn)。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的形成電池隔板的替代方法的流 程圖。可以將如上文所述將隔板形成聚合物層施加于電池電極上110。 在某些實(shí)施例中，該電極的層可以包括至少一種多價(jià)金屬。在一個(gè)非限 制性示例中，電極可以包括鋅。電極可以包括多價(jià)金屬離子和/或可以由 多價(jià)金屬形成的多價(jià)金屬離子。在一個(gè)非限制性示例中，可以被包括在 隔板形成聚合物中的水與鋅電極之間的反應(yīng)可以促進(jìn)鋅離子的形成。
多價(jià)金屬離子可以與所施加的隔板形成聚合物的陰離子反應(yīng)而形 成沉淀物112。該沉淀物可以是可以有利于隔板功能的任何物理形式。
為了避免重復(fù)，可以如上文對(duì)于圖2所述的那樣完成施加。應(yīng)注意 的是濕隔板形成聚合物層到干電池電極層上的印刷比圖2所描述的實(shí)施 例容易，在圖2所描述的實(shí)施例中，將濕隔板形成聚合物印刷到濕電解 質(zhì)上。
在某些實(shí)施例中，可以使用任何適當(dāng)?shù)母稍锛夹g(shù)來(lái)干燥隔板114。 干燥技術(shù)的非限制性示例包括IR、空氣烘箱和烘芯板?？梢栽谶m當(dāng)?shù)臏?度下干燥隔板。在某些實(shí)施例中，溫度在IOO'C以上。干燥可以促進(jìn)更 好的電性能和更快的處理時(shí)間。熱量和千燥的施加可以停止或中斷隔板 形成聚合物與多價(jià)金屬離子的反應(yīng)，使反應(yīng)無(wú)法完成并形成無(wú)孔隙產(chǎn) 物。期望隔板產(chǎn)物部分地交聯(lián)，使得其形成為具有足夠的孔隙。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成電池隔板的進(jìn) 一 步替代方法的流 程圖?？梢灾T如但不限于通過(guò)潤(rùn)濕來(lái)激活電池電極層120，其中，電極可以包括多價(jià)金屬。本文所用的術(shù)語(yǔ)'激活，指的是促進(jìn)或催化電池電 極上和/或電池電極中的多價(jià)金屬離子的形成?？梢杂秒娊赓|(zhì)來(lái)潤(rùn)濕電池 電極。本文所用的術(shù)語(yǔ)'潤(rùn)濕'指的是施加包含多價(jià)金屬的溶液，諸如 但不限于可以是稀釋液體電解質(zhì)的電解質(zhì)。在一個(gè)非限制性示例中，可 以按照諸如約1比約10的比例用蒸餾水來(lái)稀釋氯化鋅?？梢詫⒔?jīng)稀釋 的電解質(zhì)施加至其被電極材料吸收的程度，但是其中電極在視覺(jué)上可能 看起來(lái)是干的?？梢杂秒娊赓|(zhì)來(lái)浸濕電極?？梢酝ㄟ^(guò)例如使用印花或海 綿或噴涂來(lái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)濕，并可以施加至電極層不會(huì)纟皮認(rèn)為是干的、而是#1 電解質(zhì)浸濕的程度。在替代實(shí)施例中，可以將電極油墨與低百分比的諸
如ZnO等的多價(jià)金屬氧化物混合在一起。諸如電極潤(rùn)濕等的活化可以促 進(jìn)電極的激發(fā)(initiating)，以便電池將工作且潤(rùn)濕還可以促進(jìn)多 <介金 屬離子的形成。潤(rùn)濕還可以促進(jìn)隔板形成聚合物與來(lái)自電解質(zhì)的多價(jià)金 屬離子之間的反應(yīng)，而不是與電池電極的多價(jià)金屬的反應(yīng)。此外，潤(rùn)濕 可以促進(jìn)孔隙的形成。
可以將隔板形成聚合物層施加于預(yù)先激活的諸如潤(rùn)濕電極122上， 其中該聚合物可以如上文所述。多價(jià)金屬離子可以與所施加的隔板形成 聚合物的陰離子反應(yīng)而形成沉淀物124。沉淀物可以具有可以促進(jìn)隔板 功能的任何物理形式。
可以用上文對(duì)于圖2所描述的任何適當(dāng)方法來(lái)完成施加，諸如通過(guò) 使用適當(dāng)?shù)挠∷⒓夹g(shù)。
在圖4中描述的方法的某些實(shí)施例中，可以使用任何適當(dāng)?shù)母稍锛?術(shù)來(lái)干燥隔板126。干燥技術(shù)的非限制性示例包括IR、空氣烘箱和烘芯 板。干燥可以促進(jìn)更好的電性能和更快的處理時(shí)間。
形成包括本發(fā)明的隔板的電池的方法
圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成電池的方法的流程圖?？梢允褂?印刷技術(shù)來(lái)制造該電池?？梢韵虻?一基層襯底施加陽(yáng)極電活性不溶物質(zhì) 層140?？梢韵蛟撽?yáng)極電活性不溶物質(zhì)層施加電解質(zhì)層142。電解質(zhì)可 以如本文所述且可以包括多價(jià)金屬離子。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電 解質(zhì)可以包括鋅離子。可以向該電解質(zhì)層施加隔^^形成聚合物層144， 其中，隔板形成聚合物如本文所述。如圖2中所述，隔板形成聚合物可 以與電解質(zhì)中的多價(jià)金屬離子反應(yīng)而形成隔板146?？梢韵虻诙鶎右r底施加陰極電活性不溶物質(zhì)層150?？梢韵蛟撽?br> 極電活性不溶物質(zhì)層添加電解質(zhì)層152。
本發(fā)明不限于如上文對(duì)于圖5所述的其中在陽(yáng)極電解質(zhì)上形成隔板 的實(shí)施例，而是替代地或另外地，可以預(yù)期施加于陰極層的電解質(zhì)可以 包括多價(jià)金屬，并且可以向該電解質(zhì)層施加隔板形成聚合物。
第一基層襯底可以與第二基層襯底接觸并與其層壓在一起以形成 電池154,使得陽(yáng)極和陰極為共面取向，隔板被i殳置在才及層之間。
在某些實(shí)施例中，該方法可以包括施加陽(yáng)極電流收集器層138和陰 極集流器層148。在某些實(shí)施例中，該方法還可以包括施加端子。該方 法還可以包括施加層壓層以保護(hù)電池或控制如何根據(jù)所使用的施加來(lái) 打開(kāi)或關(guān)閉電池。該方法可以包括密封電池單元的進(jìn)一步步驟。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例的形成電池的方法的流程圖?？梢?向第一基層襯底施加陽(yáng)極電活性不溶物質(zhì)層162?？梢韵蛟撽?yáng)極電活性 不溶物質(zhì)層施加隔板形成聚合物層164,其中，隔板形成聚合物可以如 本文所述。如圖3所述，隔板形成聚合物可以與由陽(yáng)極電活性材料形成 的多價(jià)金屬離子反應(yīng)而形成電池隔板層166。可以將隔板干燥(流程圖 中未示出)。
可以向第二基層襯底施加陰極電活性不溶物質(zhì)層170。可以向該陰 極電活性不溶物質(zhì)層添加至少一個(gè)電解質(zhì)層172。所述至少一個(gè)電解質(zhì) 層可以在量和/或厚度上等效于兩層電解質(zhì)。電解質(zhì)層的厚度可以控制所 形成的電池的性質(zhì)，諸如電阻。
本發(fā)明還包括其中執(zhí)行該方法的步驟以便在陰極而不是陽(yáng)極上形 成隔板的實(shí)施例。
第 一基層襯底可以與第二基層襯底接觸并與其層壓在一起以形成 電池174,使得陽(yáng)極和陰極為共面取向，隔板被設(shè)置在極層之間。
在某些實(shí)施例中，該方法可以包括施加陽(yáng)極集流器層160和陰極集 流器層168。在某些實(shí)施例中，該方法還可以包括施加端子。該方法還 可以包括施加層壓層以保護(hù)電池或控制如何根據(jù)所使用的施加來(lái)打開(kāi) 或關(guān)閉電池。該方法可以包括密封電池單元的進(jìn)一步步驟。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成電池的又一種方法的流程圖。可 以向第一基層襯底施加包括多價(jià)金屬的陽(yáng)極電活性不溶物質(zhì)層182。可 以如上文在圖4中所述的那樣激活該陽(yáng)極電活性不溶物質(zhì)層184。諸如陽(yáng)極潤(rùn)濕等激活可以促進(jìn)電極的激發(fā)和多價(jià)金屬離子的形成。可以向激
活的該陽(yáng)極電活性不溶物質(zhì)層施加隔板形成聚合物層186，其中，聚合 物如本文所述。如圖4所述，隔板形成聚合物可以與由陽(yáng)極電活性材料 形成的多價(jià)金屬離子反應(yīng)而形成電池隔板層188?？梢詫⒏舭甯稍?流 程圖中未示出)。
可以向第二基層襯底施加陰極電活性不溶物質(zhì)層192。可以向該陰 極電活性不溶物質(zhì)層添加至少一個(gè)電解質(zhì)層194。該電解質(zhì)層可以在量 和/或厚度上等效于兩層電解質(zhì)。
第 一基層襯底可以與第二基層襯底接觸并與其層壓在一起以形成 電池196，使得陽(yáng)極和陰極為共面取向，隔板被設(shè)置在才及層之間。
在某些實(shí)施例中，該方法可以包括施加陽(yáng)極集流器層180和陰才及集 流器層190。在某些實(shí)施例中，該方法還可以包括施加端子。該方法還 可以包括施加層壓層以保護(hù)電池或控制如何根據(jù)所使用的施加來(lái)打開(kāi) 或關(guān)閉電池。該方法可以包括密封電池單元的進(jìn)一步步驟。
圖5、圖6和圖7描述了兩個(gè)基層襯底的施加。本發(fā)明還包括在那 些圖中詳述的相同方法，但只使用一個(gè)基層襯底。在只使用一個(gè)基層村 底的實(shí)施例中，可能需要結(jié)合諸如通過(guò)掩蔽來(lái)防止極之間的交叉污染的 方法。
本發(fā)明還提供了制造具有印刷隔板的薄的柔性電池的方法，其中電 池電極為共面取向。圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成共面取向的電池 的方法的流程圖。可以使用印刷技術(shù)來(lái)制造該電池。可以向基層襯底施 加諸如陽(yáng)極電活性不溶物質(zhì)的第 一極物質(zhì)200和諸如陰才及電活性不溶物 質(zhì)的第二極物質(zhì)202，所述第一極物質(zhì)和第二極物質(zhì)關(guān)于彼此間隔開(kāi)以 限定兩個(gè)極之間的間隙?？梢韵蜿?yáng)極電活性不溶物質(zhì)和陰極電活性不溶 物質(zhì)層施加電解質(zhì)層204，其中，該電解質(zhì)包括如上文所述的多價(jià)金屬。 向該電解質(zhì)層施加適當(dāng)?shù)母舭逍纬删酆衔飳?06，其中，該聚合物如本 文所述。隔板形成聚合物可以如上文所述與來(lái)自電解質(zhì)的多價(jià)金屬反應(yīng) 而形成電池隔板層208。
可以采用關(guān)閉電池單元的任何適當(dāng)方法210。在一個(gè)實(shí)施例中，可 以通過(guò)折疊基層襯底或可替代地通過(guò)施加第二基層襯底來(lái)關(guān)閉電池單 元，該第二基層襯底可以與第一基層襯底接觸并與其層壓在一起以形成 電池，使得陽(yáng)極和陰極為并排取向。
18在某些實(shí)施例中，該電池可以包括陰極集流器層和陽(yáng)極集流器層。 該電池還可以包括端子。該電池還可以包括層壓層以保護(hù)電池或控制如 何根據(jù)所使用的施加來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉電池。該方法可以包括密封電池單元 的進(jìn)一步步驟。
在制造具有隔板的其中電池極為共面取向的薄的柔性電池的方法
的替代實(shí)施例中，可以只在一個(gè)極上形成隔板。圖9示出#4居本發(fā)明此
類(lèi)實(shí)施例的形成共面取向的電池的方法的流程圖?？梢韵蚧鶎右r底施加
負(fù)極電活性不溶物質(zhì)250。在一個(gè)非限制性示例中，負(fù)極物質(zhì)是鋅?？?以通過(guò)例如印刷技術(shù)向干負(fù)極或已如上文所述#皮激活的負(fù)極施加隔板 形成聚合物層252，其中，該聚合物如本文所述。聚合物可以如上文所 述與干極或激活電極的多價(jià)金屬反應(yīng)而形成隔板層254。隔板層可以完 全或部分地覆蓋負(fù)極。
然后可以向基層襯底施加關(guān)于負(fù)極間隔開(kāi)的正極電活性不溶物質(zhì) 256。印刷共面配置的電池時(shí)遇到的問(wèn)題是兩種極材料的交叉污染。本 發(fā)明提供了這種污染的解決方案。在負(fù)極上形成的隔板可以起到防止負(fù) 極-故正極材料污染的掩蔽的作用。這樣，還可以印刷例如3V電池的電 池，其中，使用印刷技術(shù)來(lái)施加多個(gè)負(fù)極，在每個(gè)負(fù)極上印刷適當(dāng)?shù)亩?孔隙聚合物，并且在已在每個(gè)負(fù)極上形成隔板之后，可以以與負(fù)才及正確 (correct)間隔開(kāi)的方式印刷多個(gè)正極。
可以向電極層上施加電解質(zhì)層258。如上文在圖8中所述，可以采 用關(guān)閉電池單元的任何適當(dāng)方法260。該電池可以包括本領(lǐng)域中已知的 或如上文所述的集流器及其它電池部件。
在圖9的說(shuō)明中，在負(fù)極上形成隔板。本發(fā)明并不意圖局限于在負(fù) 極上的形成隔板。本發(fā)明還包括只在正極上形成隔板的實(shí)施例。
現(xiàn)在對(duì)以下示例進(jìn)行參考，其連同上述說(shuō)明 一起以非限制性的方式 舉例說(shuō)明本發(fā)明。
示例1-包括改性丙烯酸系共聚物的銨鹽的隔板形成聚合物油墨的制備 在室溫下將諸如可從Bass Resins B.V.(約70- 85 % )獲得的改性 丙烯酸系共聚物的銨鹽與諸如可從Bass Resins B.V.(約5 ~ 25 % )獲得 的低酸值樹(shù)脂溶液、諸如有機(jī)溶劑等潤(rùn)濕劑、諸如適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑等的 消泡劑和聚結(jié)劑混合以形成液體油墨。示例2-隔板形成聚合物油墨的制備
在室溫下將約70%至約85%的范圍內(nèi)的丙烯酸乳液與約1%至約10%的范圍內(nèi)的丙烯酸樹(shù)脂混合。向此混合物添加約10%至約20%的范圍內(nèi)的適當(dāng)有機(jī)溶劑和約1 %至約5%的范圍內(nèi)的添加劑以形成油墨。
示例3 -根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括就地形成的隔板的電池的制備
將兩個(gè)集流器印刷到兩個(gè)聚酯襯底上。集流器包括由Power Paper有限公司制造的集流器層油墨2501, P/N 0002.25.01。然后將集流器烘干。在集流器之一的頂部印刷由Power Paper有限公司制造的鋅陽(yáng)極油墨2101 ， P/N 0002.21.01。在第二集流器的頂部印刷由Power Paper有限公司制造的陰極二氧化錳基料(based)油墨2201， P/N 0002.22.01 。
將陽(yáng)極油墨層印刷到在示例1中制備的隔板形成聚合物油墨上。通過(guò)鋅離子與聚合物陰離子之間的反應(yīng)就地形成多孔隙隔板。將該層加熱并干燥。
將由Power Paper有限公司制造的電解質(zhì)油墨2301, P/N 0002.23.01
印刷到陰極層上。
然后通過(guò)將陽(yáng)極襯底與陰極襯底層壓在一起來(lái)組裝電池。
示例4 -具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而形成的隔板的電池的容量與具有紙隔板的電池的容量比較
根據(jù)示例3來(lái)制備電池并與包括紙隔板的類(lèi)似電池比較容量。在室溫下培制(incubate)電池并在6個(gè)月的存儲(chǔ)期內(nèi)在0.2 mA的放電電流下測(cè)量容量。結(jié)果的圖表在圖10中示出。圖表示出具有印刷隔板的電池表現(xiàn)出與具有紙隔板的電池相當(dāng)?shù)娜萘俊?br> 示例5-包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而就地形成的隔板的電池的制備，其中，電極為共面配置
將兩個(gè)集流器以關(guān)于彼此間隔開(kāi)地方式印刷到聚酯襯底上。集流器包括由Power Paper有限公司制造的集流器層油墨2501, P/N 0002.25.01 。然后將集流器烘干。在集流器之一的頂部印刷由Power Paper有限^^司制造的鋅陽(yáng)極油墨2101, P/N 0002.21.01。將在示例1中制備的隔板形成聚合物油墨印刷到陽(yáng)極油墨層上。通過(guò)鋅離子與聚合物陰離子之間的 反應(yīng)在陽(yáng)極上就地形成多孔隙隔板。將該層加熱并干燥。
在第二集流器的頂部印刷由power Paper有限公司制造的陰極二氧 化錳基料油墨2201， P/N 0002.22.01。
然后，將由Power Paper有限公司制造的電解質(zhì)油墨"01, P/N 0002.23.01印刷到掩蔽陽(yáng)極層和陰極上。
然后，將電池密封。
在45。C下將在示例5中制造的電池的6個(gè)樣本放置在加速存儲(chǔ)裝置 中2天。在0.4 mA/cn^的放電電流下測(cè)量到1.8mAh/cn^的容量。OCV 為3.04V。
詳細(xì)構(gòu)造和布置。本發(fā)明包括其它實(shí)施例并能夠以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)或?qū)?施。而且，還應(yīng)理解的是本文所采用的措辭和術(shù)語(yǔ)僅僅是出于說(shuō)明的目 的，不應(yīng)將其理解為限制性的。
2權(quán)利要求
1.一種電池隔板，包括非電解質(zhì)聚合物層與多價(jià)金屬離子的反應(yīng)產(chǎn)物，所述非電解質(zhì)聚合物包括離子交聯(lián)官能團(tuán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述聚合物是溶液形 式的聚合物和分散體形式的聚合物中的至少 一 個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述聚合物包括陰離 子交聯(lián)官能團(tuán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述電池隔板包括孔 隙，并且其中，孔隙的尺寸大于10微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池隔板，其中，所述分散體包括穩(wěn)定 劑，并且其中，聚合物和穩(wěn)定劑中的至少一個(gè)帶電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述聚合物是水相容的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述聚合物是丙烯酸 聚合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述多價(jià)金屬是過(guò)渡 金屬。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述多價(jià)金屬源自于 電池部件的一部分。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池隔板，其中，所述電池部件包括 電解質(zhì)層和電極層中的至少一個(gè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池隔板，其中，所述電池部件是電 極層，并且其中，所述電極層被激活。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述隔板是膜、半 固體和沉淀物中的至少一個(gè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池隔板，其中，所述聚合物溶液還 包4舌至少一種添加劑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池隔板，其中，所述至少一種添加 劑是消泡劑、表面活性劑、干燥增強(qiáng)劑、流變劑、均化劑、聚結(jié)劑、 增粘劑、潤(rùn)濕劑、溶劑及其組合中的至少一個(gè)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述隔板被設(shè)置在 電池電極和電解質(zhì)層中的至少一個(gè)上。
16. —種就地形成電池隔板的方法，包括施加包括聚合物的非電 解質(zhì)層，使得聚合物與多價(jià)金屬離子反應(yīng)而形成包括聚合物金屬離子 產(chǎn)物的隔板，并且其中，多價(jià)金屬離子是電池部件層的一部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，通過(guò)印刷或涂布技術(shù)來(lái) 執(zhí)行所述施加。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述聚合物被施加于包 括多價(jià)金屬的電池部件層上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述聚合物包括陰離子 交聯(lián)官能團(tuán)且所述多價(jià)金屬帶正電。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述電池部件層包括電 解質(zhì)層或電極層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述電池部件層是電極 層，并且還包括在施加聚合物之前預(yù)先激活所述電極層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述預(yù)先激活包括用包 括多價(jià)金屬的溶液潤(rùn)濕。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述聚合物是溶液形式 的聚合物或分散體形式的聚合物中的至少 一個(gè)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述多價(jià)金屬是鋅。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述聚合物還包括至少 一種添加劑，并且其中，所述至少一種添加劑是消泡劑、表面活性劑、 干燥增強(qiáng)劑、流變劑、均化劑、聚結(jié)劑、潤(rùn)濕劑、溶劑及其組合中的 至少一個(gè)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，控制所述施加和反應(yīng)以 促進(jìn)形成具有預(yù)定性質(zhì)的隔板，并且其中，所述預(yù)定性質(zhì)是膜均勻度、 孔隙度、導(dǎo)電性、厚度和強(qiáng)度中的至少一個(gè)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括隔板的干燥。
28. —種電池，包括 至少一個(gè)第一極材料層；極性與第一極材料相反的至少一個(gè)第二極材料層； 設(shè)置在第 一極材料與第二極材料之間的至少 一個(gè)電解質(zhì)層；以及 至少一個(gè)隔板，其中，在第一極材料上就地形成隔板，使得隔板 在第 一極與第二極之間是非等距離的。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的電池，其中，所述隔板包括非電解質(zhì)聚合 物層與多價(jià)金屬離子的反應(yīng)產(chǎn)物，所述非電解質(zhì)聚合物包括離子交聯(lián) 官能團(tuán)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電池，其中，所述電池是薄的且柔性的。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的電池，其中，第一極材料和第二極材 料中的至少 一個(gè)包括鋅，且所述至少 一個(gè)電解質(zhì)層包括氯化鋅。
32. —種電池，包括 第一極材料；極性與第一極材料相反的第二極材料；其中，第 一極材料與第二極材料以彼此間隔開(kāi)的方式共面；與第一極和第二極接觸的電解質(zhì)；以及隔板，其覆蓋或部分地覆蓋第一極材料，但基本上不覆蓋或部分 地覆蓋第二極材料。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的電池，其中，所述隔板包括非電解質(zhì) 聚合物層與多價(jià)金屬離子的反應(yīng)產(chǎn)物，所述非電解質(zhì)聚合物包括離子 交聯(lián)官能團(tuán)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的電池，其中，所述電池是薄的且柔性的。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的電池，其中，至少一個(gè)第一極材料包 括鋅，且所述電解質(zhì)包括氯化鋅。
36. —種制造薄的柔性電池的方法，包括 向第 一襯底上施加第 一極材料層； 向該第一極層上施加至少一個(gè)電解質(zhì)層； 向第二襯底上施加第二極材料層；以及或者(a) 向第二極材料層上施加隔板形成聚合物的非電解質(zhì)層，其中， 第二極材料包括多價(jià)金屬，該多價(jià)金屬與隔板形成聚合物反應(yīng)以形成包 括多價(jià)金屬與聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物的隔板層；或者(b) (i)向第二極材料層上施加電解質(zhì)層；其中，電解質(zhì)層中的至少 一個(gè)包括與非電解質(zhì)隔板形成聚合物反應(yīng)以形成隔板的多價(jià)金屬；以及(ii)向電解質(zhì)層的一個(gè)層上施加非電解質(zhì)隔板形成聚合物層以 形成包括多價(jià)金屬與聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物的隔板層；以及使第一襯底接觸并層壓到第二襯底，使得隔板層被設(shè)置在第一極層 與第二極層之間。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，在(a)中，通過(guò)在施加 聚合物層之前用稀釋的電解質(zhì)潤(rùn)濕來(lái)激活第二極材料層。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，通過(guò)印刷方法來(lái)執(zhí)行所 述施力口 。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，(a)還包括將聚合物層 加熱以加速隔4反層的形成。
40. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，(a)還包括干燥隔板層。
41. 一種形成電池的方法，包:^舌 向基層村底上施加第一極材料； 在第 一極材料上施加隔板；在第 一極材料上施加隔板之后，在同一平面中以關(guān)于第 一極材料間 隔開(kāi)的方式在基層襯底上施加極性與第一極材料相反的第二極材料；以 及施加電解質(zhì)；其中，所述隔板不覆蓋或部分地覆蓋第二極材料。
42. 4艮據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，施加隔板包括在第一極 材料層上施加隔板形成聚合物層，其中，所述第一極材料包括多價(jià)金屬， 并且其中，所述隔板形成聚合物與多價(jià)金屬反應(yīng)以形成隔板。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，還包括通過(guò)在施加隔板形成聚 合物層之前用多價(jià)金屬的溶液潤(rùn)濕極來(lái)激活第一極。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，通過(guò)印刷技術(shù)來(lái)執(zhí)行所 述施力口 。
全文摘要
本發(fā)明是涉及包括聚合物與多價(jià)金屬的反應(yīng)產(chǎn)物的電池隔板。本發(fā)明還提供了一種形成電池隔板的方法，包括施加諸如丙烯酸聚合物等聚合物，使得其與電池部件層中的多價(jià)金屬反應(yīng)而形成隔板。在某些實(shí)施例中，通過(guò)印刷技術(shù)來(lái)執(zhí)行施加。此外，本發(fā)明涉及包括本發(fā)明的隔板的電池及其制造方法。
文檔編號(hào)H01M2/16GK101682012SQ200780051458
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者B·尼燦, S·列維 申請(qǐng)人:紙型電池有限公司