專利名稱：高熔溫微孔鋰離子可充電電池的隔板及其制備與使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高熔融溫度微孔電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、閉合電池隔板、電池隔板、膜片、復(fù)合物、部件等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物、部件等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的鋰離子電池、鋰離子可充電電池、電池等。至少選定的實施方案涉及高熔融溫度涂布的微孔鋰離子可充電電池隔板，涉及高熔融溫度微孔鋰離子充電電紡絲涂布的電池隔板、電紡絲隔板膜片等，涉及制造和/或使用這種涂布的隔板、電紡絲涂布的隔板、電紡絲隔板膜片等的方法，和/或涉及包括一個或多個這種涂布的隔板、電紡絲涂布的隔板、隔板膜片等的鋰離子可充電電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池的制造商致力于生產(chǎn)在某些極端條件和在高溫下閉合的鋰離子可充電電池。雖然電池隔板是為人熟知的，如由北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC制造和銷售的高品質(zhì)聚烯烴鋰離子可充電電池隔板，但需要用于至少某些極端條件、高溫的改進型或新型電池隔板、高熔融溫度微孔電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片、復(fù)合物、部件等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，需要制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物、部件等的方法，和/或需要包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的鋰離子電池、鋰離子可充電電池、電池等。此外，需要用于至少某些高溫應(yīng)用的改進型或新型電池隔板，高熔融溫度涂布的微孔鋰離子可充電電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子充電電紡絲涂布的電池隔板、電紡絲隔板膜片等，制造和/或使用這種涂布的隔板、電紡絲涂布的隔板、電紡絲隔板膜片等的方法，和/或包括一個或多個這種涂布的隔板、電紡絲涂布的隔板、電紡絲隔板膜片等的鋰離子可充電電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的至少某些實施方案可解決如下需求:用于至少某些極端條件、高溫的改進型或新型電池隔板、高熔融溫度微孔電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子(L1-離子)可充電電池隔板、電池隔板、膜片、膜、復(fù)合物等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物、部件等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的鋰離子電池、鋰離子可充電電池、其它電池等(包括電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)。這種鋰離子電池、或其它電池、電池單元、電池組等可具有任意的形狀、尺寸和/或構(gòu)造，如圓筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度電動汽車(EV))、棱柱形、鈕扣形、封套形、箱形等。本發(fā)明至少選定的實施方案涉及高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片、膜、復(fù)合物、部件等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物、部件等的方法，和/或涉及包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的鋰離子可充電電池。至少某些實施方案涉及用于至少某些高溫應(yīng)用的改進型或新型電池隔板，涉及高熔融溫度涂布的微孔鋰離子可充電電池隔板，涉及高熔融溫度微孔鋰離子充電電紡絲涂布的電池隔板，涉及電紡絲隔板膜片，涉及制造和/或使用這種涂布的隔板、電紡絲隔板、電紡絲膜片的方法，和/或涉及包括一個或多個這種涂布的隔板、電紡絲涂布的隔板、電紡絲隔板膜片等的鋰離子可充電電池。鋰離子電池的制造商致力于獲得能夠在高溫(例如，在約攝氏160度(攝氏度)、優(yōu)選在約180攝氏度、更優(yōu)選在約200攝氏度，最優(yōu)選在約220攝氏度或更高)下至少部分地正常工作至少一個短時間段的鋰離子可充電電池。這種部分地正常工作優(yōu)選包括在高溫下至少保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少一個短時間段，并且還可包括閉合或關(guān)斷、全閉合、部分閉合，允許或提供電極之間至少部分的離子流動，或者甚至是完全的離子流動。例如，隔板的一個層可在約130攝氏度閉合，但隔板的另一層優(yōu)選地在約160攝氏度、優(yōu)選在約180攝氏度、更優(yōu)選在約200攝氏度、最優(yōu)選在約220攝氏度或以上保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選15分鐘且更優(yōu)選60分鐘，這就是在高溫下部分地正常工作。在另一實施方案中，可能優(yōu)選的隔板保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘，并且在約160攝氏度下提供電極之間的全閉合(無離子流動)(例如在130攝氏度閉合)。在另一實施方案中，可能優(yōu)選的隔板在約180攝氏度下保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘。在另一實施方案中，可能優(yōu)選的隔板在約200攝氏度下保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘。在另一實施方案中，可能最優(yōu)選的隔板在約250攝氏度或以上保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘。可能優(yōu)選的高溫隔板具有至少一個具有優(yōu)選> 160攝氏度、更優(yōu)選> 180攝氏度、還更優(yōu)選> 200攝氏度且最優(yōu)選> 220攝氏度的高熔融溫度的層或部件，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平尺寸或結(jié)構(gòu)完整性，所述一段時間優(yōu)選為至少5分鐘、更優(yōu)選為至少15分鐘，還更優(yōu)選為至少60分鐘，并且可任選地優(yōu)選在130攝氏度下閉合。可能更優(yōu)選的高溫隔板具有優(yōu)選> 180攝氏度且更優(yōu)選> 200攝氏度的高熔融溫度，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平尺寸或結(jié)構(gòu)完整性?？赡茏顑?yōu)選的高溫隔板具有至少一個包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上(高Tg聚合物)且在電解質(zhì)中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質(zhì)中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的聚合物的層，并且具有至少一個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺寸或結(jié)構(gòu)完整性的層。高Tg聚合物也應(yīng)該可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，并且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑，如DMAc。按至少某些實施方案，非?？扇〉氖蔷哂懈呷廴跍囟雀舭?，所述高熔融溫度隔板帶有至少一個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平的尺寸或結(jié)構(gòu)完整性(優(yōu)選兼而有之)的層，所述高溫優(yōu)選> 160攝氏度，更優(yōu)選> 180攝氏度，還更優(yōu)選> 200攝氏度，且最優(yōu)選> 220攝氏度，所述一段時間優(yōu)選為至少5分鐘，更優(yōu)選為至少15分鐘，且還更優(yōu)選為至少60分鐘，并且可任選地優(yōu)選在約120攝氏度、更優(yōu)選在125攝氏度、最優(yōu)選在130攝氏度下提供閉合。這種隔板可被稱為帶閉合的高溫熔融完整性(HTMI)隔板。按至少選定的實施方案，可能優(yōu)選的發(fā)明性隔板要么是包括多孔膜片的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上涂有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物或共混物(在配合填料或顆粒使用時也稱為粘結(jié)劑)，要么是獨立式(單或多層片)多孔膜片，其具有至少一個用高Tg聚合物或共混物制成的層?？赡軆?yōu)選的是非熱固性高Tg聚合物或共混物。高Tg聚合物也應(yīng)該可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑,如DMAc?？赡茏顑?yōu)選的高溫隔板具有至少一個包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上且在電解質(zhì)中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質(zhì)中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的高Tg聚合物的層，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平尺寸或結(jié)構(gòu)完整性。優(yōu)選的高Tg聚合物也應(yīng)該可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，并且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑。按選定的實施方案，本發(fā)明的至少一個目的是提供高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片、膜或復(fù)合物，其具有至少一個層、部件或涂層，所述層、部件或涂層能夠在鋰離子可充電電池(電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)中直到200攝氏度、優(yōu)選直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)達至少一個短時間段。此特別可能優(yōu)選的隔板、膜片或復(fù)合物包括至少一個層，所述層優(yōu)選由一種或多種聚合物組成或包括一種或多種聚合物，所述聚合物在電解質(zhì)中具有大于160攝氏度、更優(yōu)選大于180攝氏度且最優(yōu)選為至少200攝氏度的有效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。優(yōu)選地，隔板、膜片或復(fù)合物包括具有至少250攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的組合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合?？赡軆?yōu)選的隔板、膜片或復(fù)合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)或由所述微孔涂層組成。或者，可能優(yōu)選的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(有或沒有高溫填料或顆粒)。又一可能優(yōu)選的隔板、膜片或復(fù)合物可包括至少一個高Tg聚合物微孔層(有或沒有高溫填料或顆粒)。再一優(yōu)選的隔板可包括施加至微孔基底膜片或膜的電紡絲涂布的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層或由所述微孔涂層組成。按至少選定的實施方案，可能優(yōu)選的發(fā)明性隔板是由多孔膜片構(gòu)成的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物的電紡絲納米纖維涂層，并且優(yōu)選在兩面上有涂層，所述高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物優(yōu)選為聚苯并咪唑(PBI)或PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物。雖然PBI可能是優(yōu)選的，但也可以使用PBI與另一種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另一種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯的共聚物以及它們的共混物、混合物、和/或組合物。按選定的實施方案，本發(fā)明的至少一個目的是提供高熔融溫度涂布或電紡絲涂布的微孔鋰離子可充電電池隔板或膜片，其能夠在鋰離子可充電電池(電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)達至少一個短時間段。此特別可能優(yōu)選的隔板或膜片優(yōu)選具有施加至其至少一面上的聚苯并咪唑(PBI)或PBI與另一種聚合物或多種聚合物的共混物的電紡絲納米纖維涂層，并且優(yōu)選在微孔基底膜片的兩面上有涂層。優(yōu)選的電紡絲納米纖維涂層由直徑范圍在10至2，000納米、優(yōu)選直徑范圍在20至
I,000納米、更優(yōu)選直徑范圍在25至800納米且最優(yōu)選直徑范圍在30至600納米的納米級PBI纖維構(gòu)成。高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板膜片的納米級PBI電紡絲涂層的優(yōu)選目標基重為1.0至8.0g/m2或以上、優(yōu)選為2.0至6.0g/m2、更優(yōu)選為2.2至5.0g/m2且最優(yōu)選為2.5至5.0g/m2。優(yōu)選的纖維在通過SEM以5，OOOx放大率觀察時是平整的，并且是非多孔性的。電紡絲過程可以在基底微孔膜片的表面上以隨機的方式沉積納米級PBI纖維，類似于分散在表面上的意大利細面條。電紡絲涂布方法可以將高Tg聚合物涂布到微孔多孔膜片上，而對多孔基底膜片的孔結(jié)構(gòu)或孔隙度沒有不利的影響，所述高Tg聚合物如PBI或PBI與另一種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另一種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺和聚酰胺酰亞胺以及它們的共混物、混合物和/或組合，也就是說，納米級電紡絲纖維不阻塞基底膜片的孔。電紡絲過程提供將納米級纖維形式的高Tg聚合物施加到微孔基底膜片上的方法，而納米級纖維本身不需要是多孔的。纖維之間的空間提供所需的開口或孔隙度。并不需要在電紡絲納米級高Tg聚合物纖維中形成孔的工序。在電紡絲過程中，將高Tg聚合物或聚合物溶解在溶劑或多種溶劑中。溶劑在電紡絲纖維形成期間蒸發(fā)。通常情況下，將聚合物施加到微孔基底膜片上的浸涂或凹涂方法可能需要將涂布膜浸在設(shè)計用于除去聚合物溶劑的浴中。從制造的觀點來看，將高Tg聚合物施加到微孔膜片上或用于形成獨立式膜片的本電紡絲方法可以比其它過程更簡單，因為不需要為了在涂層中形成多孔結(jié)構(gòu)而進行浸潰步驟或萃取步驟以除去溶劑。電紡絲可以是將納米級高Tg聚合物纖維施加到微孔膜片上以制作高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板或膜片的成本較低的制造方法。在至少選定的隔板或膜片實施方案中，可以將高Tg聚合物涂布到用熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，條件是該高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它們的共混物、混合物或組合。這種聚烯烴微孔基底膜片可得自北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC?？衫缤ㄟ^北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC的干拉伸工藝(稱為Celgard 干拉伸工藝)或者通過韓國的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的濕法工藝(也稱為相分離或萃取工藝)制造微孔基底膜片?；啄て梢允菃螌?一個或多個層片)聚丙烯或聚乙烯，或者是多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。諸如聚丙烯的一些基底膜片或膜可能需要預(yù)處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層或納米級電紡絲纖維對基底膜片的一面或兩面的粘附性。預(yù)處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。


為對本發(fā)明的各種實施方案或各方面進行說明，在附圖中顯示目前為示例性的形式；然而要理解的是，本發(fā)明不限于所示的實施方案、精確布置或工具手段。圖1是本涂布過程和膜路徑的一個實施方案的示意側(cè)視圖。圖2是典型熱ER(電阻)熱譜示意圖。圖3是熱尖端孔傳播測試裝置的示意側(cè)視圖。圖4是13 μ m對照(未涂布)基底膜片和包括在本實施例1_5中的五個涂布實施方案的膨脹熱力學(xué)分析(e-TMA)熱譜圖。圖5是13 μ m對照和本實施例1_4的熱電阻(熱ER)熱譜圖。圖6顯示對13 μ m對照(未涂布)基底膜片和包括在本實施例1_5中的五個涂布實施方案進行的熱尖端孔傳播測試結(jié)果的六個相應(yīng)的頂視數(shù)字圖像，其中指示了孔直徑。圖7是本實施例4的5，OOOx放大率的表面SEM顯微圖。圖8是本實施例4的10，OOOx放大率的截面SEM顯微圖。圖9是本實施例3的5，OOOx放大率的表面SEM顯微圖。圖10是本實施例3的5，OOOx放大率的截面SEM顯微圖。圖11是本實施例5中涂層的5，200x放大率的截面SEM顯微圖。圖12是16 μ m對照物及本實施例6和2的膨脹熱機械分析(e_TMA)熱譜圖。圖13是對16 μ m對照樣品及本實施例6和2的熱電阻(熱ER)測試的熱譜圖。圖14是16 μ m對照樣品及本實施例6和2的相應(yīng)熱尖端孔傳播數(shù)字圖像。圖15是本實施例6的20，OOOx放大率的表面SEM顯微圖。圖16是本實施例6的830x放大率(左圖)和2，440x放大率(右圖)的相應(yīng)截面SEM顯微圖。圖17是本實施例2的20，OOOx放大率的表面SEM顯微圖。圖18是本實施例2的2，980x放大率(左圖)和13，300x放大率(右圖)的相應(yīng)截面SEM顯微圖。圖19是本實施例2的4，380放大率(左圖)和12，IOOx放大率(右圖)的另外相應(yīng)的截面SEM顯微圖。圖20是顯示纖維形成的電紡絲裝置的示意圖。圖21是顯示5，OOOx放大率的PBI電紡絲涂層的表面視圖的SEM顯微圖。圖22是顯示20，OOOx放大率的PBI電紡絲涂層的表面視圖的SEM顯微圖。圖23是熱尖端孔傳播對照樣品圖像,孔直徑=2.96mm。圖24是熱尖端孔傳播I面涂布PBI的樣品圖像，孔直徑=0.68mm。圖25是熱尖端孔傳播2面涂布PBI的樣品圖像，孔直徑=0.595mm。圖26是未涂布的對照樣品、I面涂布PBI和2面涂布PBI的Celgard膜片的熱ER熱譜圖。圖27是未涂布的對照樣品、I面涂布PBI和2面涂布PBI的Celgard膜片的膨脹-TM熱譜圖。圖28是涂布表面活性劑的Celgard 3401對照樣品和2面涂布PBI的Celgard 3401膜片的熱ER熱譜圖。圖29是涂布表面活性劑的Celgard 3401對照樣品和2面涂布PBI的Celgard 3401膜片的膨脹-TMA熱譜圖。
圖30是熱尖端孔傳播Celgard 3401表面活性劑涂布樣品圖像，孔直徑=3.7mm0圖31是熱尖端孔傳播PBI電紡絲涂布樣品圖像，孔直徑=0.596mm。發(fā)明詳沭本發(fā)明的至少某些實施方案可解決如下需求:用于至少某些極端條件、高溫的改進型或新型電池隔板、高熔融溫度微孔電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、電池隔板、膜片、膜、復(fù)合物等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物、部件等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的鋰離子電池、鋰離子可充電電池、其它電池等(包括電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)。這種鋰離子電池或其它電池、電池單元、電池組等可具有任意的形狀、尺寸和/或構(gòu)造，如圓筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度電動汽車(EV))、棱柱形、鈕扣形、封套形、箱形等。本發(fā)明至少選定的實施方案涉及高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片、復(fù)合物、部件等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物、部件等的方法，和/或涉及包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的鋰離子可充電電池。鋰離子電池的制造商致力于獲得能夠在高溫(例如，在約攝氏160度(攝氏度)、優(yōu)選在約180攝氏度、更優(yōu)選在約200攝氏度、最優(yōu)選在約220攝氏度或更高)下至少部分地正常工作至少一個短時間段的鋰離子可充電電池。這種部分地正常工作優(yōu)選包括在高溫下至少保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少一個短時間段，并且還可包括閉合、全閉合、部分閉合，允許或提供電極之間至少部分的離子流動，或者甚至完全的離子流動。例如，隔板的一個層可在約130攝氏度閉合，但隔板的另一層優(yōu)選地在約160攝氏度、優(yōu)選在約180攝氏度、更優(yōu)選在約200攝氏度、最優(yōu)選在約220攝氏度或以上保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選15分鐘且更優(yōu)選60分鐘，這就是在高溫下部分地正常工作。在另一實施方案中，可能優(yōu)選的隔板保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘，并且在約160攝氏度下提供電極之間的全閉合(無離子流動)(例如在130攝氏度閉合)。在另一實施方案中，可能優(yōu)選的隔板在約180攝氏度下保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘。在另一實施方案中，可能優(yōu)選的隔板在約200攝氏度下保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘。在另一實施方案中，可能最優(yōu)選的隔板在約250攝氏度或以上保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優(yōu)選至少15分鐘，且更優(yōu)選至少60分鐘。可能優(yōu)選的高溫隔板具有至少一個具有優(yōu)選> 160攝氏度、更優(yōu)選> 180攝氏度、還更優(yōu)選> 200攝氏度且最優(yōu)選> 220攝氏度的高熔融溫度的層、涂層或部件，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸或結(jié)構(gòu)完整性，所述一段時間優(yōu)選為至少5分鐘、優(yōu)選為至少15分鐘，且更優(yōu)選為至少60分鐘，并且可任選地優(yōu)選在130攝氏度下閉合?？赡芨鼉?yōu)選的高溫隔板具有優(yōu)選> 180攝氏度且更優(yōu)選> 200攝氏度的高熔融溫度，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸或結(jié)構(gòu)完整性?？赡茏顑?yōu)選的高溫隔板具有至少一個包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上(高Tg聚合物)且在電解質(zhì)中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質(zhì)中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的聚合物的層，并且具有至少一個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺尺寸或結(jié)構(gòu)完整性的層。高Tg聚合物也應(yīng)該可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑，如DMAc。按至少某些實施方案，非?？扇〉氖蔷哂懈呷廴跍囟雀舭澹龈呷廴跍囟雀舭鍘в兄辽僖粋€具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺寸或結(jié)構(gòu)完整性(優(yōu)選兼而有之)的層或涂層，所述高溫優(yōu)選> 160攝氏度、更優(yōu)選> 180攝氏度、還更優(yōu)選> 200攝氏度，且最優(yōu)選> 220攝氏度，所述一段時間優(yōu)選為至少5分鐘、優(yōu)選為至少15分鐘，且更優(yōu)選為至少60分鐘，并且可任選地優(yōu)選在約120攝氏度、更優(yōu)選在125攝氏度、最優(yōu)選在130攝氏度下提供閉合。這種隔板可被稱為高溫熔融完整性(HTMI)隔板。按至少選定的實施方案，可能優(yōu)選的發(fā)明性隔板要么是包括多孔膜片的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上涂有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物或共混物(在配合填料或顆粒使用時也稱為粘結(jié)劑)，要么是獨立式(單或多層片)多孔膜片，其具有至少一個用高Tg聚合物或共混物制成的層?？赡軆?yōu)選的是非熱固性高Tg聚合物或共混物。高Tg聚合物也應(yīng)該可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑,如DMAc?？赡茏顑?yōu)選的高溫隔板具有至少一個包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上且在電解質(zhì)中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質(zhì)中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的高Tg聚合物的層或涂層，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸或結(jié)構(gòu)完整性。優(yōu)選的高Tg聚合物也應(yīng)該可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，并且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑。按選定的實施方案，本發(fā)明的至少一個目的是提供高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片或復(fù)合物，其具有至少一個層或涂層，所述層或涂層能夠在鋰離子可充電電池(電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)達至少一個短時間段。此特別可能優(yōu)選的隔板、膜片或復(fù)合物包括至少一個層或涂層，所述層或涂層優(yōu)選由一種或多種聚合物組成或包括一種或多種聚合物，所述聚合物在電解質(zhì)中具有大于160攝氏度、更優(yōu)選大于180攝氏度且最優(yōu)選為至少200攝氏度的有效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。優(yōu)選地，隔板、膜片或復(fù)合物包括具有至少250攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的組合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合?？赡軆?yōu)選的隔板、膜片或復(fù)合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)或由所述微孔涂層組成。或者，可能優(yōu)選的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(有或沒有高溫填料或顆粒)。又一可能優(yōu)選的隔板、膜片或復(fù)合物可包括至少一個高Tg聚合物微孔層(有或沒有高溫填料或顆粒)。
在至少選定的隔板或膜片實施方案中，可以將高Tg聚合物涂布到用熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，條件是該高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它們的共混物、混合物或組合。這種聚烯烴微孔基底膜片可得自北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通過北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC的干拉伸工藝(稱為Celgard 干拉伸工藝)或者通過韓國的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的濕法工藝(也稱為相分離或萃取工藝)制造微孔基底膜片?；啄て梢允菃螌?一個或多個層片)聚丙烯或聚乙烯，或者是多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。諸如聚丙烯的一些基底膜片或膜可能需要預(yù)處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層對基底膜片的一面或兩面的粘附性。預(yù)處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理、和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。本發(fā)明的至少某些目的涉及用于至少某些極端條件、高溫的電池隔板、高熔融溫度微孔電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、電池隔板、隔板膜片等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片等的鋰離子電池、鋰離子可充電電池、電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等。這種電池、電池單元、電池組等可具有任意的形狀、尺寸和/或構(gòu)造，如圓筒形、扁平形、矩形、大尺度、大尺度電動汽車(EV)、棱柱形、鈕扣形、封套形、箱形、卷繞形、折疊形、Z-折疊等。本發(fā)明的至少某些目的涉及高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片等的方法，和/或涉及包括一個或多個這種隔板、膜片等的鋰離子可充電電池。本發(fā)明至少選定的實施方案涉及高熔融溫度微孔鋰離子電池隔板，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，涉及制造和/或使用這種隔板的方法，和/或涉及包括一個或多個這種隔板的鋰離子可充電它池。按選定的實施方案，本發(fā)明的至少一個目的是提供高熔融溫度微孔電池隔板或膜片，其能夠在電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等中直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)。此特別可能優(yōu)選的隔板或膜片優(yōu)選由一種或多種具有大于165攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的聚合物組成，包括更優(yōu)選具有大于180攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、最優(yōu)選具有大于250攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的聚合物、共混物或組合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合。可能優(yōu)選的隔板或膜片可由施加至微孔基底膜片的單面或雙面高Tg聚合物涂層組成，或者可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片。高Tg聚合物可以是充滿或未充滿的?？梢詫⒏逿g聚合物涂布到由熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，并且優(yōu)選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯以及它們的共混物、混合物或組合?；啄て梢允菃螌?一個或多個層片)或多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。
諸如聚丙烯的一些基底膜片或膜可能需要預(yù)處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層對基底膜片的粘附性。預(yù)處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理、和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。按至少一個實施方案，本發(fā)明的目的是提供能夠在高溫電池中直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)的高熔融溫度微孔隔板。按至少選定的實施方案，可以在涂布溶液中通過涂布槽模(見圖1)、刮片、邁耶棒或者直接或反向凹版型輥施加高Tg聚合物?？赏ㄟ^將高Tg聚合物溶解在合適的溶劑中來制備涂布溶液，所述合適的溶劑例如為二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮、1，4-二噁烷、丙酮等。涂布溶液可進一步含有I)對于高Tg聚合物的非溶劑；2)交聯(lián)劑，如二鹵化物、二醒或酰二氯(aciddichloride) ；3)用以提高涂層均勻性的表面活性劑；4)無機顆粒,如A1203、TiO2, CaCO3> BaSO4、碳化硅、氮化硼；或5)有機聚合物，如粉狀PTFE或其它化學(xué)惰性的、小的(優(yōu)選小于2微米、更優(yōu)選小于I微米)、干燥、和高熔融溫度。施加高Tg聚合物之后，可以將膜片浸在膠凝浴中(見圖1)。膠凝浴可由單一浴構(gòu)成，所述單一浴由非溶劑或非溶劑的混合物組成，或者膠凝浴可由一系列包括溶劑和一種或多種非溶劑的混合物的浴構(gòu)成。在涂布操作由一系列浴構(gòu)成的情況下，最后的浴應(yīng)由非溶劑或非溶劑的混合物構(gòu)成。應(yīng)該指出的是，應(yīng)該使涂布模與膠凝浴之間的距離最小化，以便防止涂料混合物與空氣接觸。浴可處于室溫、低于室溫或處于高溫。膠凝浴步驟用來將高Tg聚合物沉淀到基底膜片上、除去聚合物溶劑(或多種溶齊IJ)并在高Tg聚合物涂層或?qū)又挟a(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)。浴組成的選擇和浴的溫度控制聚合物的沉淀速率以及形成在基底膜片、膜或載體上的多孔涂層或?qū)拥目紫抖群涂捉Y(jié)構(gòu)。然后，可以將涂布的膜片、膜或載體在烘箱中干燥，并且可以在拉幅機上干燥以防止膜的收縮或卷曲。最終高Tg聚合物涂層或?qū)雍穸瓤蓛?yōu)選為1-20 μ m，且涂布的微孔膜片或隔板總厚度優(yōu)選為5-40 μ m。在至少某些可能優(yōu)選的實施方案中，可能優(yōu)選的是在聚烯烴微孔膜片的至少一面、優(yōu)選兩面上具有至少約4 μ m、優(yōu)選至少約6 μ m、更優(yōu)選至少約8 μ m的涂層以形成HTMI隔板。另一可能優(yōu)選的發(fā)明性隔板是電紡絲涂布的微孔電池隔板，其在至少一面上具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物的電紡絲納米纖維涂層，所述高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物優(yōu)選為聚苯并咪唑(PBI)，并且優(yōu)選在兩面上(在多孔基底膜兩面上)有涂層。雖然PBI可能是優(yōu)選的，但也可以使用PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物，所述其它聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏二氟乙烯和聚偏二氟乙烯的共聚物以及它們的共混物、混合物、和/或組合物。電紡絲過程可用于產(chǎn)生40-2，OOOnm范圍內(nèi)的聚合物納米纖維。電紡絲過程利用電場將聚合物溶液從毛細管尖端拉至收集器。圖20中所示為電紡絲噴嘴型裝置的示意圖。將電壓施加于聚合物溶液，這使得聚合物溶液的細流被拉向接地的收集器。細流干燥形成聚合性纖維，所述聚合性纖維在收集器上積造成三維纖維性網(wǎng)結(jié)構(gòu)。電紡絲可用于將納米纖維聚合物涂層施加到諸如微孔膜片的基材上。按選定的實施方案，本發(fā)明的至少一個目的是提供高熔融溫度電紡絲涂布的微孔鋰離子可充電電池隔板或膜片，其能夠在鋰離子可充電電池(電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)達至少一個短時間段。此特別可能優(yōu)選的隔板或膜片優(yōu)選具有施加至其至少一面上的聚苯并咪唑(PBI)或PBI與另一種聚合物或多種聚合物的共混物的電紡絲納米纖維涂層，并且優(yōu)選在微孔基底膜片的兩面上有涂層。電紡絲納米纖維涂層優(yōu)選由納米級PBI纖維構(gòu)成，所述納米級PBI纖維直徑在10至2，000納米范圍內(nèi)、優(yōu)選直徑在20至1000納米范圍內(nèi)、更優(yōu)選直徑在25至800納米范圍內(nèi)且最優(yōu)選直徑在30至600納米范圍內(nèi)，如圖21和22中的掃描電子顯微鏡(SEM)顯微圖所示。高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板膜片的納米級PBI電紡絲涂層的目標基重為1.0至
8.0g/m2或以上,優(yōu)選為2.0至6.0g/m2、更優(yōu)選為2.2至5.0g/m2,且最優(yōu)選為2.5至5.0g/
m2o熱電(熱ER)阻測試、膨脹-熱重分析(e-TMA)測試和熱尖端孔傳播測試的結(jié)果用于確定發(fā)明性電紡絲涂布的微孔鋰離子可充電電池隔板膜片的高熔融溫度完整性(HTMI)性能。圖2示出了典型的熱ER熱譜圖，其顯示了由電阻劇增所表示的測試樣品的初始閉合，并且示出了作為熱譜圖平坦部分的閉合完整性窗口，電阻在該部分保持于高水平。圖26示出發(fā)明性的一面涂布PBI的隔板的熱ER測試結(jié)果和兩面涂布PBI的隔板膜片的測試結(jié)果。在大約135攝氏度的溫度下，Celgard M824PP/PE/PP多層基底膜片的PE層中的孔熔化并關(guān)閉，基底膜片發(fā)生熱閉合。熱ER測試表明在基底膜片中隨電阻的劇增已發(fā)生熱閉合。隨著熱ER測試中溫度的提高，一面和兩面涂布PBI的M824膜片在直到200攝氏度的溫度下具有持續(xù)增加的電阻，顯示出發(fā)明性隔板膜片的高熔融溫度完整性。高水平持續(xù)增加的電阻表明隔板膜片可防止超過200攝氏度的電池中的電極短路。圖27示出對發(fā)明性電紡絲涂布的隔板膜片進行膨脹-熱重分析(e-TMA)測試的結(jié)果，其中由于多層PP/PE/PP基底膜片Celgard M824中的PP層的熔化，基底膜片大約在160-170攝氏度區(qū)間破裂，且隨著溫度的升高，膜片樣品的尺寸直到250攝氏度保持在100%。測試樣品的尺寸保持在100%表示PBI層直到250攝氏度是熱穩(wěn)定的。此e-TMA性能表示發(fā)明性隔板直到250攝氏度具有高溫熔融完整性(HTMI)。熱尖端孔傳播測試的測試結(jié)果表明，一面電紡絲涂布PBI和兩面涂布PBI的樣品在與450攝氏度溫度的熱尖端探針接觸后的孔尺寸的直徑為0.6-0.7mm的尺寸，而未涂布的對照樣品的孔尺寸的直徑為2.96mm。熱尖端孔傳播結(jié)果表示，PBI電紡絲涂布的隔板膜片在X、Y和Z方向上具有高溫穩(wěn)定性。響應(yīng)于與熱尖端探針接觸的最小孔傳播模擬了隔板膜片對Li離子電池單元中的內(nèi)部短路期間可能出現(xiàn)的局部熱點的所需反應(yīng)。電紡絲過程可以隨機方式將納米級PBI纖維沉積到基底微孔膜片、膜、或復(fù)合物上，在基底微孔膜片上建立三維納米級纖維性網(wǎng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)通過SEM以5，OOOx放大率觀察時，纖維具有光滑的表面外觀并且是非多孔的，也就是說，纖維不具有任何孔或洞。電紡絲涂布方法可以將高Tg聚合物涂布到微孔多孔膜片上，所述高Tg聚合物如PBI或PBI與另一種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另一種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺和聚酰胺酰亞胺以及它們的共混物、混合物和/或組合，而且對多孔基底膜片的孔結(jié)構(gòu)或孔隙度沒有不利的影響，也就是說，納米級電紡絲纖維不堵塞基底膜片的孔。電紡絲過程提供了將納米級纖維形式的高Tg聚合物施加到微孔基底膜片上的方法，而納米級纖維本身無需是多孔的。纖維之間的空間可提供所需的孔隙度。因此，并不需要在電紡絲納米級高Tg聚合物纖維中形成孔的另外工序。在電紡絲過程中，將高Tg聚合物或聚合物溶解在溶劑或多種溶劑中。溶劑在電紡絲纖維的形成期間蒸發(fā)。通常情況下，將聚合物施加到微孔基底膜片上的浸涂或凹涂方法可能需要將涂布膜浸在設(shè)計用于除去或萃取聚合物溶劑的浴中。此浸潰步驟在涂層中形成多孔結(jié)構(gòu)。從制造的觀點來看，將高Tg聚合物施加到微孔膜片上的本電紡絲方法可以更為簡單，因為事實上不需要萃取或浸潰步驟以除去溶劑和在涂層中形成孔。電紡絲可以是將納米級高Tg聚合物纖維施加到微孔膜片、膜、復(fù)合物或載體上以制作高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、膜片、復(fù)合物等的成本較低的制造方法。實施例1將13um Celgard EK1321 PE微孔膜片涂以4μπι涂布層，所述涂布層由聚苯并咪唑(可得自 Rock Hill, SC 的 PBI Performance Products,在 DMAc 中的 26<%涂料)和Degussa氣相氧化招20nm直徑顆粒構(gòu)成。涂布溶液制備方式是,首先將氧化招顆粒在180攝氏度烘箱中干燥過夜以去除水分。然后制備干氧化鋁顆粒在DMAc中的25重量％漿料。最終涂料組成為7%聚苯并咪唑(PBI)、28%氧化鋁和65% DMAc0用槽模將涂料施加成單面涂層，并將涂布的膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥不到15分鐘的一段時間。實施例2將13um Celgard EK1321 PE微孔膜片涂以7μ m涂布層,所述涂布層由聚苯并咪唑(可得自 Rock Hill,SC 的 PBI Performance Products)和 Degussa 氣相氧化招 20nm直徑顆粒構(gòu)成。涂布溶液制備方式是，首先將氧化鋁顆粒在180攝氏度烘箱中干燥過夜以去除水分。然后制備干氧化鋁顆粒在DMAc中的25重量％漿料。最終涂料組成為7%聚苯并咪唑(PBI)、28%氧化鋁和65% DMAc0用槽模將涂料施加成單面涂層，并將涂布的膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥不到15分鐘的一段時間。實施例3用DMAc將13.3% PBI涂料稀釋到7%。采用反向凹涂方法將此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321 PE微孔膜片，接著將涂布的膜片浸入室溫水浴里。將膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥6-10分鐘。水浴被設(shè)計成循環(huán)浴以便使DMAc的濃度最低。設(shè)計膜片涂布路徑以使得膜片的涂布面在浴中時不與輥發(fā)生接觸。在浴中的浸潰時間為至少I分鐘。實施例4用DMAc將13.3% PBI涂料稀釋到7 %。采用反向凹涂方法將此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321 PE微孔膜片，接著將涂布的膜片浸入在水中33%丙二醇的室溫浴里。將膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥6-10分鐘。設(shè)計膜片涂布路徑以使得膜片的涂布面在浴中時不與輥發(fā)生接觸。在浴中的浸潰時間為至少I分鐘。實施例5在DMAc中將26% PBI涂料稀釋到10%。使用刮片將此涂布溶液施加至13umCelgard EK1321 PE微孔膜片，接著將涂布的膜片浸入室溫丙酮浴里面3-5分鐘。將膜片在100攝氏度烘箱中干燥5分鐘。實施例6用由聚芳酰胺溶解在DMAc中混以Degussa氣相氧化招20nm顆粒構(gòu)成的衆(zhòng)料涂布16um聚乙烯Celgard 隔板膜片。采用凹涂方法施加涂層。

權(quán)利要求
1.一種高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池的隔板或隔板膜片，如本文中所示或描述(有或沒有閉合)，其在將電池于升高的溫度下保持至少一個短時間段時防止陽極與陰極之間接觸。
2.一種鋰離子可充電電池，包括一個或多個根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池的隔板或隔板膜片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉合鋰離子可充電電池的隔板。
4.一種用于鋰離子可充電電池的電池隔板或隔板膜片，其能夠在例如約160攝氏度或以上的高溫條件下至少部分地正常工作至少一個短時間段，其中所述部分地正常工作包括保持所述電極(陽極和陰極)在實體上分開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔板或膜片，其中所述隔板是在約130攝氏度閉合的閉合高熔融溫度隔板，但在約160攝氏度下保持所述電極(陽極和陰極)在實體上分開。
6.一種微孔電池隔板，其包括至少一個膜片、膜、復(fù)合物、層、涂層、或部件，所述膜片、膜、復(fù)合物、層、涂層、或部件具有優(yōu)選> 160攝氏度的高熔融溫度，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高度的尺寸或結(jié)構(gòu)完整性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔板，其中，所述隔板是以下中的至少之一:具有高度尺寸或結(jié)構(gòu)完整性的高溫熔融完整性(HTMI)隔板，包括在其至少一面上涂有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物或共混物(或粘結(jié)劑)的多孔膜片的高熔融溫度電池隔板，用高Tg聚合物或共混物制成的獨立式(單層或多層片)多孔膜片，或能夠在鋰離子可充電電池、電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器中直到250攝氏度保持其物理結(jié)構(gòu)的高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板或膜片，等等。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔板，由一種或多種聚合物組成，所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)大于165攝氏度、優(yōu)選大于180攝氏度、更優(yōu)選為至少250攝氏度，且任選可溶于至少一種中等揮發(fā)性的溶劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隔板，由至少一個施加至微孔基底膜片或膜的單面或雙面高Tg聚合物涂層組成，或者由自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隔板，帶有涂布在由熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片或膜上的高Tg聚合物，所述熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、以及它們的共混物、混合物、或組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔板，其中，這種微孔基底膜片通過干拉伸工藝(稱為Celgard 干拉伸工藝)、通過也稱為相分離或萃取工藝的濕法工藝、或通過顆粒拉伸工藝等進行制造。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔板，其中，所述基底膜片可以是單層(一個或多個層片)或多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔板，其中，諸如聚丙烯的所述基底膜片可任選經(jīng)預(yù)處理，以便改變膜片的表面特性 并改善高Tg聚合物涂層對基底膜片的粘附性，并且其中，所述預(yù)處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理、和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔板，其中，可通過以下方式之一施加所述高Tg聚合物:涂布步驟接著是浸潰步驟，且其中，將高Tg涂布膜片浸入膠凝浴以沉淀所述高Tg聚合物并移除用于高Tg聚合物的溶劑，以便形成高Tg多孔涂層或?qū)?；或者涂布步驟接著是浸潰步驟，其中，將高Tg涂布膜片浸入浴里以沉淀所述高Tg聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔板，其中，所述高Tg聚合物是聚苯并咪唑(PBI)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隔板，其中，所述高溫涂層或?qū)影郾讲⑦溥?PBI)和氣相氧化鋁。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的隔板，其中，以PB1、氧化鋁顆粒、和DMAc的涂布溶液或漿料施加所述涂層。
18.一種高熔融溫度電紡絲涂布的微孔鋰離子可充電電池的隔板或隔板膜片，其在將電池于升高的溫度下保持短時間段時防止陽極與陰極之間接觸。
19.一種鋰離子可充電電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等，包括一個或多個根據(jù)權(quán)利要求18所述的高溫電紡絲涂布的隔板或隔板膜片。
20.高熔融溫度微孔電池隔板、閉合高熔融溫度電池隔板、電池隔板、膜片、膜、復(fù)合物、涂層、層、部件等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，制造、測試、和/或使用這種隔板、膜片、膜、復(fù)合物、涂層、層、部件等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片、膜、復(fù)合物、涂層、層、部件等的電池、鋰離子可充電電池等，如本文中所示或 描述。
全文摘要
本發(fā)明公開或提供了高熔融溫度微孔鋰離子可充電電池隔板、閉合高熔融溫度電池隔板、電池隔板、膜片、復(fù)合物等，其優(yōu)選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復(fù)合物等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片、復(fù)合物等的電池、鋰離子可充電電池等。
文檔編號H01M2/16GK103168375SQ201180037929
公開日2013年6月19日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者C·格倫·溫斯利, 卡洛斯·R·納格力特, 吉爾·V·沃森 申請人:賽爾格有限責(zé)任公司