[发明专利]基于玻璃的电池隔板

说明书

本发明涉及一种电池隔板，其包括复合材料，复合材料又包括以下成分：(A)5至95重量％的至少一种载体材料，其由玻璃纤维构成，载体材料选自非织物、层织物、针织物、机织物和/或其混合物；(B)5至95重量％的至少一个平均厚度为0.05μm至30μm的玻璃鳞片；(C)0至95重量％的至少一种粘合剂；成分(A)、(B)和(C)的总和为100重量％，并且电池隔板的孔隙率为10至70％，总厚度为0.01mm至0.5mm。本发明还涉及用于制造电池隔板的方法，并且还涉及隔板在电池中的用途。

本发明涉及一种电池隔板，其包括至少一种载体材料的复合材料、至少一个玻璃鳞片和可选的至少一种粘合剂。此外，本发明涉及用于制造该电池隔板的方法以及在电池中的用途。

已知现有技术的电池隔板，通常将基于聚合物的微孔膜或机织物用作电池的隔板，特别是锂离子电池的隔板。这些隔板可以由多层具有不同熔点的不同聚合物组成。

WO 2014/047126 A1描述了一种电池隔板，其防止了树枝晶的生长和由于树枝晶的生长而引起的内部短路。这些隔板具有至少一层厚度等于或小于约6pm的聚乙烯层。

DE 10 2011 003 186 A1涉及一种具有聚合物纤维的薄膜，且其聚合物纤维至少在交点处焊接在孔隙之间，或以摩擦或形状配合的方式连接在一起，该文献还涉及薄膜的制造方法及其用途，特别是作为电池隔板。

然而，基于聚合物的隔板仅在远低于200其用的温度下具有机械稳定性，并且从100下具起已经显示出明显的收缩，因此不能再确保电极的物理隔离功能。此外，对于电解质，基于聚合物隔板显示出较差的浸润性。

除了基于聚合物的隔板之外，在现有技术中还描述了基于陶瓷的隔板材料。DE103 47 566 A1涉及一种用于电化学电池的隔板，其包括带陶瓷涂层的柔性穿孔载体。该涂层包含75％至99％(质量比)的氧化物颗粒和1％至25％(质量比)的沸石颗粒。

对于基于陶瓷的电池隔板，可实现高达250℃的更高的温度稳定性。

此外，基于玻璃的电池隔板已经被描述。WO 2010/149265 A1涉及一种具有多孔、离子透过性玻璃片或多孔、非离子透过性玻璃陶瓷片的电池隔板，所述片的平均孔径小于1μm且厚度小于0.3mm。

US 5,468,572描述了用于制造阀控式铅酸蓄电池的方法，该阀控式铅酸蓄电池由电池壳体和至少一个电池单元组成，该至少一个电池单元由包含玻璃纤维的隔板、至少一个正极、至少一个负极以及电极和隔板中包含的一定量的电解质组成。

WO 2016/210225 A1涉及用于电池的特殊玻璃垫或隔板。这些玻璃垫可以由与可溶性材料混合的不溶性玻璃纤维制成。

WO 2013/045350 A1描述了基于玻璃的材料作为可再充锂离子蓄电池的添加物或填料的用途。

US 2013/0157109 A1涉及一种由玻璃鳞片和纤维材料构成的隔板。这些玻璃鳞片的孔隙率在70％至95％之间，平均粒径在15至200μm之间。

US 2008/0124559 A1描述了玻璃鳞片，其特别用于涂料、油墨组合物和化妆品，但也可用于电池隔板中。

基于玻璃的隔板被称为纤维垫，非常厚，或者称为多孔玻璃鳞片，具有机械刚性。然而，基于玻璃鳞片的隔板具有非常高的孔隙率，或者根本没有定义玻璃鳞片的尺寸。另外，玻璃鳞片具有玻璃成分，这使得来自玻璃的离子，特别是钠离子不能参与电极反应。

此外，从现有技术中已知的隔板主要代表电池单元的非活性部件，这些部件实际上增大了电池的重量和尺寸，但不完成电化学任务。