[发明专利]改进的电池隔板和相关方法

摘要

公开了电池隔板和方法。所述电池隔板可用于锂电池。所述隔板可包括层压到经涂覆的非织造材料上的微孔膜。所述涂层可以包含聚合物和可选的填料或颗粒。所述方法可包括以下步骤：展开微孔膜和非织造材料，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前和/或之后涂覆非织造物。

主权项

一种用于锂电池的电池隔板，包括：至少一个微孔膜或层；在所述微孔膜的至少一侧上的至少一个非织造物层或材料，所述非织造物层结合到所述微孔膜或层压到所述微孔膜，或层压在所述微孔膜上；以及具有以下特征至少其中之一：所述隔板、所述微孔膜和所述非织造物层中至少一个包含以下至少一种：至少一种铁电聚合物，所述铁电聚合物选自聚环氧乙烷(PEO)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四甘醇二丙烯酸酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物和含有前述物质的共混物，所述铁电聚合物选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物和含有前述物质的共混物，所述聚偏二氟乙烯(PVDF)共聚物选自聚偏二氟乙烯:六氟丙烯(PVDF:HFP)和聚偏二氟乙烯:三氟氯乙烯(PVDF:CTFE)；至少一种填料，所述填料为惰性、热稳定颗粒，所述填料是选自二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、勃姆石、碳酸钙(CaCO₃)、二氧化钛(TiO₂)、SiS₂、SiPO₄及其混合物、共混物或其组合物的陶瓷颗粒，所述填料是选自二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、碳酸钙(CaCO₃)、二氧化钛(TiO₂)及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料是选自二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、碳酸钙(CaCO₃)及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料具有在0.001微米至25微米的范围内的平均粒径、最优选在0.01微米至2微米的范围内，所述填料具有0.01微米至2微米的平均粒径；聚合物或聚合物纤维，所述聚合物或纤维选自：聚烯烃、聚酯、氟聚合物，例如PVDF、聚酰胺(例如尼龙)、聚芳酰胺(KEVLAR、NOMEX)、丙烯酸、PVC、其单独或和其他聚合物的共聚物、共混物、混合物或组合物，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、上述聚合物的共聚物、共混物、混合物或组合物，双组分纤维(异质纤维)，所述双组分纤维选自皮芯型纤维、并列型纤维、海岛型纤维及其组合物，所述双组分纤维具有低熔融温度组分和高熔融温度组分，所述低熔点组分具有低于所述高熔融温度组分的熔融温度，所述低熔融温度组分是聚烯烃，所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述高熔融温度组分选自聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(例如KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并双恶唑(PBO)，所述双组分纤维具有聚烯烃鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并双恶唑(PBO)，所述双组分纤维具有聚乙烯鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)，所述双组分纤维具有聚烯烃鞘和聚酯芯、所述双组分纤维具有聚乙烯鞘和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)芯；所述非织造物是梳理非织造物、针刺非织造物、气流成网非织造物、湿法成网非织造物、射流喷网(水刺)非织造物、纺粘非织造物、熔纺非织造物、电纺非织造物及其组合物；所述非织造物由短纤维和/或连续长丝制成；所述非织造物的厚度小于1密耳(25.4微米)，所述非织造物的厚度小于0.5密耳(12.7微米)，所述非织造物的厚度小于0.25密耳(6.4微米)；所述非织造物还包含涂层，所述涂层覆盖所述非织造物的纤维表面，所述涂层部分或完全覆盖所述非织造物的纤维表面，所述涂层覆盖所述非织造物的表面，所述涂层部分覆盖所述非织造物的表面，所述涂层完全浸渍到非织造物材料的内部空隙中，所述涂层由铁电聚合物制成，所述铁电聚合物选自聚环氧乙烷(PEO)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四甘醇二丙烯酸酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物和含有前述聚合物的混合物，所述铁电聚合物选自聚偏二氟乙烯(PVDF)，其共聚物和含有前述聚合物的共混物，所述聚偏二氟乙烯(PVDF)共聚物选自聚偏二氟乙烯:六氟丙烯(PVDF:HFP)和聚偏二氟乙烯:三氟氯乙烯(PVDF:CTFE)，所述涂层还包括填料，所述填料在施加到所述非织造物材料之前被混入所述涂层中，所述填料在所述涂层施加到所述非织造物材料上之后被添加到所述涂层上，所述填料是惰性的、热稳定的颗粒，所述填料是选自二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、勃姆石、碳酸钙(CaCO₃)、二氧化钛(TiO₂)、SiS₂、SiPO₄及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料是选自二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、碳酸钙(CaCO₃)、二氧化钛(TiO₂)及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料为选自二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、碳酸钙(CaCO₃)及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料具有0.001微米至25微米、最优选0.01微米至2微米的平均粒径，所述填料具有0.01微米至2微米的平均粒径；所述微孔膜的孔隙率为约20‑80％，所述微孔膜的孔隙率为约28‑60％，所述微孔膜的平均孔径为约0.02‑2微米，所述微孔膜的平均孔径为约0.08‑0.5微米，所述微孔膜的Gurley数为约15‑150秒，所述微孔膜的Gurley数为约30至80秒；所述微孔膜具有单层，所述单层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃是聚乙烯(PE)，所述微孔膜具有多层，所述微孔膜具有两层，每层由不同聚合物制成，其中一层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚乙烯(PE)，另一层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物，其中所述聚烯烃为聚丙烯(PP)，其中一层由聚乙烯基聚合物制成并且另一层由聚丙烯基聚合物制成，所述微孔膜具有三层，其中至少两层由不同聚合物制成，至少两层由同一种聚合物制成，其中所述外层由同一聚合物制成并且所述内层由不同的聚合物制成，所述同一聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚丙烯(PP)，前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚丙烯(PP)，所述不同的聚合物为聚烯烃，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚乙烯(PE)，和/或所述层被层合为聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯)；所述隔板是层压或复合隔板，在向所述非织造物层施加涂层之前或之后将所述非织造物层层压到所述微孔膜，所述非织造物由聚合物纤维制成，所述聚合物选自：聚烯烃、聚酯、氟聚合物、例如PVDF、聚酰胺(例如尼龙)、聚芳酰胺(KEVLAR、NOMEX)、丙烯酸、PVC或其它聚合物，其中所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、前述的共聚物和前述的混合物，所述非织造物由双组分(异质(hetero‑fil))纤维制成，所述双组分纤维选自皮芯型纤维、并列型纤维、海岛型纤维及其组合，所述双组分纤维具有低熔融温度组分和高熔融温度组分，所述低熔融温度组分的熔融温度低于所述高熔融温度组分，所述低熔融温度组分为聚烯烃，所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物，所述高熔融温度组分选自：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物TEFLON)、芳族聚酰胺(例如KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)，所述双组分纤维具有聚烯烃鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)