被改进的、被涂层的或被处理的微孔电池隔板、可再充电锂电池、系统技术方案

根据至少某些实施方案，本发明专利技术涉及用于锂电池的新型、改进的涂层或处理的隔膜、隔板或膜隔板。所述膜或隔板可以包括非织造层，改进的表面活性剂处理层或它们的组合。所述隔板或膜可用于溶剂电解质锂电池，特别是可再充电的锂离子电池，并提供改进的性能、润湿性、循环能力和/或再充电效率。

【技术实现步骤摘要】
被改进的、被涂层的或被处理的微孔电池隔板、可再充电锂电池、系统本申请为分案申请，原优先权日是2015年5月8日；原国际申请日是2016年5月5日；原国际申请号为PCT/US2016/030874；进入中国国家阶段的日期是2017年12月28日，中国申请号是201680038301.0；原专利技术名称是《被改进的、被涂层的或被处理的微孔电池隔板、可再充电锂电池、系统及制造和/或使用的相关方法》。相关申请的交叉引用本申请要求于2015年5月8日提交的序列号为No.62/158,582和2016年2月19日提交的序列号为No.62/297,166的美国临时专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本公开。
根据至少选定的实施方案，本申请或专利技术涉及新型或改进的隔膜、隔板、电池、电池单元、系统和/或制造这种膜、隔板、电池、电池单元和/或系统的方法，和/或使用这种膜、隔板，电池、电池单元和/或系统的方法。根据至少某些实施方案，本申请或专利技术涉及新型或改进的多层或层压电池隔板或膜、包括这种隔板的锂离子电池，和/或制造和/或使用这种电池隔板和/或锂电池(包括但不限于可充电锂电池、二次锂离子电池等)的方法。根据至少某些具体的实施方案，本专利技术涉及具有至少一个非织造层，适用于可再充电锂离子电池的多层微孔电池隔板，和/或涉及制造和/或使用这种多层隔板的方法。根据至少某些选定的具体实施方案，本申请或专利技术涉及具有至少两个非织造层的新型或改进的复合材料、多层或层压电池隔板，包括这种隔板的锂电池，和/或制造和/或使用这种电池隔板和/或锂电池的方法。根据至少选定的某些实施方案，本专利技术涉及经表面活性剂或材料涂覆、处理或包含表面活性剂或材料的微孔电池隔膜或隔板，包含这种隔膜或隔板的锂电池，和/或制造和/或使用这种电池隔板和/或锂电池的方法。根据至少某些选定的实施方案，本专利技术涉及表面活性剂或润湿性增强材料涂覆、处理或包含表面活性剂或润湿性增强材料的具有至少一个非织造层，可能优选两个非织造层(每侧一个)的复合材料、多层或层压电池隔板，用于可再充电锂离子电池，和/或制造用于可再充电锂离子电池微孔电池隔板的表面活性剂涂层的方法，和/或制造和/或使用这种隔板、电池等的方法。根据至少选定的实施方案，本专利技术涉及新型或改进的表面活性剂、润湿性增强材料、涂层、处理层、成分等，用于可再充电锂电池的具有新型或改进的表面活性剂、润湿性增强材料、涂层、处理层和/或成分的膜、隔板、复合材料、多层或层压电池隔板、具有至少一个非织造层的隔板、具有两个非织造层(每侧一个)的隔板，和/或制造新型或润湿性增强材料、涂层、处理层和/或成分的方法，和/或使用新型或改进的表面活性剂、润湿性增强材料、涂层、处理层和/或成分，和/或具有这种新型或改进的表面活性剂、润湿性增强材料、涂层、处理层和/或其中成分的隔板、电池等的方法。
技术介绍
锂离子(Li-ion)电池等锂电池具有响应速度快、功率高、效率高、寿命长等特点，对于固定式储能应用具有很大的吸引力。锂离子电池的主要组件是电极(阳极和阴极)、电解质和多孔隔膜。有多种可用于可再充电锂电池的电极材料、电解质和多孔隔膜材料。一些锂离子电池使用钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍酸锂(LiNiO2)或磷酸铁锂(LFP或LiFePO4)作为阴极活性材料，而阳极可以由碳制成。电解质可以是有机或无机的，并且在充电和放电循环期间促进离子的转移。隔板可以是物理上将阳极与阴极分离并且是离子导电(在电解质中)和电绝缘的多孔膜。电解质与隔板紧密接触，隔板孔应被电解质充分润湿，以获得在充电和放电循环期间有效地离子移动。隔板可以是由聚烯烃制成的微孔隔膜。聚烯烃可以被各种有机和无机电解质不同程度地润湿。当隔板被电解质快速润湿时，充电容量和电池性能得到提高。已知的隔板可以是微孔的并由聚烯烃制成。这种聚烯烃(PO)隔板可以在电池系统中提供优异的性能和安全性。一些聚烯烃隔板如某些聚丙烯(PP)隔板是疏水性的，在某些无机锂离子电池系统中的润湿或电解质填充效率可能较低。为了在循环过程中有效地移动离子，隔板的适当润湿是必要的。在某些无机电池系统中已经使用单层非织造隔膜，但是这些非织物通常太多孔，并且不能充分防止短路或枝晶生长。化学处理可以改变聚烯烃隔板膜的亲水性，然而，这种处理在电解液中可能不是永久的和/或不反应的，对在可再充电锂离子电池的重复循环过程中产生的任何潜在的副产物也不是稳定的。因此，需要改进的隔板，其为至少某些电池化学成分或系统提供聚烯烃膜的高性能和非织造材料的可湿性。
技术实现思路
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本专利技术可以满足一个或多个上述需要，和/或可以提供新的、改进的、涂覆的和/或处理的隔膜、隔板和/或制造这种膜和/或隔板的方法，和/或在锂电池(例如二次锂离子电池)中使用这种膜和/或隔板的方法，例如用于产品、装置、交通工具、系统、能量存储器和/或电池等中。根据至少某些实施方案，本专利技术涉及在其至少一侧上具有至少一个非织造层的微孔隔膜。在某些实施方案中，本专利技术涉及具有至少一种表面活性剂涂层、处理层或成分的隔膜。根据至少某些实施方案，本专利技术涉及具有至少一个非织造层和经过至少一次表面活性剂处理的隔膜或隔板。根据至少某些实施方案，隔板、层压材料或复合材料包括至少一个层压或以其他方式附着到至少一个多孔聚烯烃层或膜的非织造层。在某些实施方案中，隔板、层压材料或复合材料可以包括两个多孔非织造层，每个都层压或以其他方式附着到多孔聚烯烃层或膜(非织造物/PO膜/非织造物)的表面上，其经过或不经过表面活性剂处理。在某些实施方案中，聚烯烃层可以是微孔聚丙烯或聚乙烯单层。在其他实施例中，聚烯烃层可以是层压或共挤压多层。在至少某些实施例中，聚烯烃层可以是聚丙烯或聚乙烯双层。在至少某些实施例中，聚烯烃层可以是聚丙烯和/或聚乙烯的三层。这些层是相同或不同的聚烯烃，层压或共挤压在一起。例如，经表面活性剂处理的隔膜或隔板可以包括单层如PE、PP、它们的共聚物或其共混物，或者多层或片聚如PE/PE、PP/PP、PE/PP、PP/PE/PP、PE/PP/PE、PE/PE/PE、PP/PP/PP、PP/PE/PE/PP、PE/PP/PP/PE，还包括更高阶的复合材料，有或没有其他层，非织造材料，涂层等。在某些实施方案中，可能优选的隔板包括一个或多个层压、粘结或粘附到微孔聚烯烃膜、基膜或隔板的非织造(NW)层。在可能优选的实施方案中，隔板包括至少一非织造或无纺(NW)层，层压、粘合或粘附到单层或多层或夹层微孔聚烯烃膜、层、基膜或隔板每一侧。在每一侧上具有非织造层或材料的这种隔板形成非常坚固的构造。非织造物可以增强聚烯烃层的润湿性。在一个实施方案中，微孔聚烯烃层可以是聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)单层，共聚物或共混物，得到具有NW/PP/NW、NW/PE/NW或NW/PE-PP/NW最终结构的隔板。在另一个实施方案中，聚烯烃层可以是多层，例如NW/PP/PP/NW、NW/PE/PE/NW、NW/PP/PE/NW、NW/PE/PP/PE/NW或NW/PP/P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂电池的微孔电池隔板，其包括：/na)聚烯烃层；和/nb)在所述聚烯烃层的每一侧上的至少一非织造层，其中，与仅为单独的聚烯烃层相比，所述隔板具有提高的刺穿强度和降低的收缩率至少其中之一。/n

【技术特征摘要】
20150508 US 62/158,582;20160219 US 62/297,1661.一种用于锂电池的微孔电池隔板，其包括：
a)聚烯烃层；和
b)在所述聚烯烃层的每一侧上的至少一非织造层，其中，与仅为单独的聚烯烃层相比，所述隔板具有提高的刺穿强度和降低的收缩率至少其中之一。


2.如权利要求1所述的隔板，其中，所述聚烯烃层包含至少一聚丙烯膜。


3.如权利要求1所述的隔板，其中，所述非织造层包含聚丙烯。


4.如权利要求1所述的隔板，其中，所述非织造层包括具有熔点小于约200℃的非织造层。


5.如权利要求1所述的隔板，进一步包括表面活性剂涂层或处理。


6.如权利要求5所述的隔板，其中，所述表面活性剂包括锂盐。


7.如权利要求5所述的隔板，其中，所述表面活性剂包括含氟表面活性剂。


8.如权利要求5所述的隔板，其中，所述表面活性剂以约0.1-10.0％的量(加入重量)存在。


9.一种锂电池的微孔电池隔板，其包括：
聚烯烃层；和
在所述聚烯烃层的至少一侧上的至少一非织造层，其中，所述隔板在其中或其上具有至少一表面活性剂涂层或处理，以增强溶剂型电解质的润湿性。


10.如权利要求9所述的隔板，其中，所述聚烯烃层包括至少一层膜，该膜的材料为聚乙烯、聚丙烯或它们的组合物、共混物或混合物。


11.如权利要求9所述的隔板，其中，所述聚烯烃层包括多层聚乙烯、多层聚丙烯、或多层聚乙烯和聚丙烯。


12.如权利要求11所述的隔板，其中，所述聚烯烃层选自以下多层设置中的一种：PE/PE、PP/PP、PE/PP、PP/PE/PP、PE/PP/PE、PE/PE/PE、PP/PP/PP、PE/PE/PE/PE、PP/PP/PP/PP、PE/PP/PP/PE、PP/PE/PE/PP、PE/PE/PE/PE/PE、PP/PP/PP/PP/PP、PE/PE/PP/PE/PE、PP/PP/PE/PP/PP、PP/PE/PP/PE/PP、PE/PP/PE/PP/PE、PE/PE/PE/PE/PE/PE、PP/PP/PP/PP/PP/PP、PE/PE/PP/PP/PE/PE、PP/PP/PE/PE/PP/PP、PP/PE/PP/PP/PE/PP、PE/PP/PE/PE/PP/PE、PP/PE/PE/PE/PE/PP和PE/PP/PP/PP/PP/PE。


13.如权利要求9所述的隔板，其中，所述非织造层包含聚丙烯、聚乙烯、低密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、尼龙、或它们的组合物、共混物或混合物。


14.如权利要求9所述的隔板，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：长青·王·亚当斯，C·格伦·温斯利，斯蒂芬·雷纳兹，
申请(专利权)人：赛尔格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US