[发明专利]施加非导电陶瓷到锂离子电池隔离器上的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于施加非导电氧化物陶瓷涂覆层到锂离子电池隔离器上的方法。

背景技术

在此提供的背景描述用于总体上介绍本发明的背景。在本背景技术描述的范围内，当前署名的发明人的成果，以及该描述的、在提交申请时可能不构成现有技术的那些方面，既非明示也非暗示地被认为是本发明的现有技术。

电池材料的选择包括考虑例如包含电池的特定器件的期望输出功率以及任何尺寸限制。对于可充电的电池，还要考虑容量和额定能力或电池接收和传送电荷的速率。在电动车辆或其他大功率应用中，因为这些应用需要增大的使用行程以及高的充电和放电速率，所以容量和额定能力都是优先考虑的因素。

在锂离子电池中，能量通过锂离子的扩散进入由电池内的隔离器调节的电池元件中。因为取决于车辆类型、加速度和／或功率需求，汽车应用具有改变的能量存储和能量功率需求，所以锂离子扩散或回流的速率在车辆操作期间会改变。这就改变了隔离器上的负载需求和应力。

例如，在充电和放电过程期间从电极移除的颗粒可导致磨损和最终刺穿隔离器。进一步，在电池高温运行期间，一些聚合隔离器可能受到熔融收缩的影响，从而可导致阳极与阴极之间的短路。已经采取各种补偿措施来防止这些问题，例如对隔离器进行改型、增加隔离器的厚度、费力且昂贵地涂覆隔离器或增加电池元件的大小。然而，这些和其他补偿措施都具有缺陷。

发明内容

本节提供本发明的总体综述，而并非是其全部范围或其所有特征的全面公开。

在各种实施方式中，提供了用于形成锂离子电池的隔离器的方法。用于隔离器的聚合基体设置在易挥发溶剂中。有机金属化合物与所述易挥发溶剂混合。聚合基体涂覆有机金属化合物的金属氧化物成分。

在其他实施方式中，提供了将陶瓷涂覆层施加到锂离子电池的聚合隔离器上的单步骤涂覆过程。聚合隔离器设置在易挥发有机溶剂与有机金属化合物的溶液中。当易挥发有机溶剂在室温下在不到1分钟内从聚合隔离器蒸发时，有机金属化合物的活性金属氧化物成分粘附至隔离器。

在另外一些其他实施方式中，提供了用于制备锂离子电池的聚合隔离器的方法。隔离器的聚合基体设置在易挥发溶剂中。金属醇盐与易挥发溶剂混合。通过在环境条件下闪蒸（flashing）来移除所述易挥发溶剂。聚合基体在小于大约10秒钟的时间内被涂覆上金属醇盐的金属氧化物成分，以提供从大约1至大约3微米厚的涂覆层。

方案1. 一种用于形成锂离子电池的隔离器的方法，所述方法包括：

将所述隔离器的聚合基体设置在易挥发溶剂中；

将有机金属化合物与所述易挥发溶剂混合；以及

用所述有机金属化合物的金属氧化物成分涂覆所述聚合基体。

方案2. 如方案1所述的方法，进一步包括通过在环境条件下闪蒸来移除所述易挥发溶剂。

方案3. 如方案1所述的方法，其中用有机金属化合物的金属氧化物成分涂覆聚合基体需要小于大约1分钟的时间。

方案4. 如方案1所述的方法，其中所述金属氧化物成分具有高活性从而便于结合到所述聚合基体中。

方案5. 如方案1所述的方法，进一步包括用所述金属氧化物成分涂覆所述聚合基体从而在所述聚合基体上形成陶瓷。

方案6. 如方案1所述的方法，进一步包括用所述金属氧化物成分涂覆所述聚合基体从而在所述聚合基体上提供不连续的涂覆层。

方案7. 如方案6所述的方法，其中所述涂覆层的厚度小于大约2微米。

方案8. 一种将陶瓷涂覆层施加到锂离子电池的聚合隔离器上的单步骤涂覆过程，所述过程包括：

将所述聚合隔离器设置在易挥发有机溶剂与有机金属化合物的溶液中，其中所述易挥发有机溶剂在室温下、在不足1分钟的时间内蒸发，而所述有机金属化合物的活性金属氧化物成分粘附至所述隔离器。

方案9. 如方案8所述的过程，其中所述易挥发有机溶剂具有小于大约100摄氏度的沸点。

方案10. 如方案8所述的过程，其中所述易挥发有机溶剂从具有小于大约100摄氏度的沸点的烃类组成的集合中选出。

方案11. 如方案8所述的过程，其中所述易挥发有机溶剂是己烷。

方案12. 如方案8所述的过程，其中所述金属氧化物成分从下述各项组成的集合中选出：氧化钛、氧化钽、氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钙、氧化镁以及它们的组合。