[发明专利]改进的膜、隔板、电池和方法

说明书

根据至少选定的实施方案，公开了新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池，制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，公开了一种新型或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量储存装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月22日提交的序列号为No.62/195,452、2015年7月22日提交的序列号为No.62/195,457、2015年7月22日提交的序列号为No.62/195,464和2016年3月15日提交的序列号为No.62/308,492的美国临时专利申请的优先权和权益，其每一个都通过引用全部并入本文。

发明领域

根据至少选定的实施方案，本申请、公开或发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池，制造这种膜或基底、隔板、复合材料、电化学装置和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、复合材料、电化学装置和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本申请涉及新型或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量储存装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方案，本发明涉及一种用于电池的隔板，其具有防氧化和无粘合剂沉积层，和/或一种用于锂电池的隔板，其具有防氧化和无粘合剂沉积层，其在电池中达到至少5.2或达到至少5.5伏下稳定。沉积层优选为薄的、非常薄的或超薄的沉积，并且可以是：金属或金属氧化物、一种或多种有机材料、一种或多种无机材料、或者传导金属或陶瓷层，通过无粘合剂和无溶剂沉积方法施加到或嵌入聚合物微孔隔膜或隔板。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。此外，所述沉积方法可优选沉积厚度小于0.5μm的均匀层，这种均匀性和厚度的组合可能不能通过其他涂覆技术实现。根据至少具体的实施方案，本文所述的电池隔膜或隔板涉及多层或复合微孔膜电池隔板，其具有优异的抗氧化性并且可以在达到5.2伏或更高，或5.5伏的高电压电池系统中稳定。根据至少其他选定的实施方案，本公开或发明涉及一种用于电池的隔膜或隔板，其具有在达到至少5.2伏或5.5伏或更高电压下在锂电池中稳定的传导沉积层。根据至少其他选定的实施方案，本发明或公开涉及一种用于电池的隔板，其具有在电池单元、电池、电池组或者系统中在达到至少5.2伏、至少5.5伏或达到7伏下稳定的具有防氧化和无粘合剂处理的沉积层，该沉积层优选是薄的、非常薄的或者超薄的金属或者金属氧化物沉积，通过例如PVD、激光PVD、脉冲激光PVD等无粘合剂和无溶剂沉积方法施加到聚合物微孔膜上；一种电化学装置，其使用在聚合物多孔膜的一侧(面)或两侧(面)具有传导沉积层的传导微孔膜或基底；一种电池隔板，其具有在至少5.2伏或更高，例如高达5.5伏下在电池中稳定的传导、半传导或非传导沉积层；一种电化学装置，其使用在聚合物多孔膜的一侧或两侧具有非传导性沉积层的非传导性微孔膜或基底；一种具有非传导性沉积层(至少在电解质中)的电池隔板，所述非传导性沉积层在达到至少5.2伏或更高伏下在电池中稳定；一种增强型隔板，用于能量储存装置(例如二次锂离子电池)，其具有第一表面和第二表面的顶部微孔膜，所述微孔膜是以下中的至少一种：单层、多层、单片和/或多片结构，以及具有第一表面和第二表面的底部微孔膜，所述微孔膜是以下中至少一种：单层、多层、单片和/或多片结构，以及陶瓷层，位于所述微孔膜的两个表面之间，所述陶瓷层包括陶瓷颗粒和聚合物粘合剂层，所述陶瓷增强的隔板提供了至少下列之一：提高的安全性、循环寿命或高温性能；氧化或还原反应界面、表面或边界，隔板和电池电极之间的氧化或还原界面层在使用期间防止或停止使用过程中发生的进一步氧化或还原反应，提高锂离子电池的安全性、循环寿命或高温性能，以及在高温下的高尺寸稳定性或其组合。

发明背景

聚合物涂层和含陶瓷的聚合物涂层的应用是改善锂电池中微孔电池隔膜的热安全性能的已知方法。在各种电池系统中，例如锂离子可再充电电池系统中，为了提高高温稳定性，控制微孔电池隔膜的隔板-阴极界面处的氧化，并且改善微孔电池隔膜的安全性能，可以将这种涂层作为涂层或层施加到微孔电池隔膜的一侧或两侧上。