[发明专利]材料化学：在较高充电电压下化学稳定的锂电池隔板

说明书

一种使得可充电锂电池隔板在较高充电电压下稳定的方法，属于材料化学技术领域，其中，在电池隔板的独层多孔膜内和在其涂层内，都含有陶瓷材料；所述陶瓷材料嵌入在所述独层多孔膜内，该独层多孔膜内同时还包含非聚乙烯聚合物和/或聚乙烯聚合物；并且在多孔膜的至少一侧设置的涂层是纯陶瓷涂层。根据本发明的电池隔板，其具有优异的抗氧化性、在达到5伏或更高的高压锂电池系统中稳定；可以防止在锂电池中达到至少5伏的高电压下的涓流充电。

本分案申请属于材料化学技术领域，原优先权日是2015年2月25日；原国际申请日是2016年2月25日；原国际申请号为PCT/US2016/019555；进入中国国家阶段日期是2017年10月24日，中国申请号是201680023700.X；原发明名称是《用于高电压可充电锂电池的改进的隔板及相关方法》。

相关申请的引用

本申请要求2015年2月25日提交的序列号为No.62/120,501美国临时专利申请和2015年8月14日提交的申请序列号为No.62/205,202美国临时专利的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

根据至少选定的实施方式，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池，和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式，本公开或本发明涉及改进的或新型的隔板，例如一种用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其可以在达到4.5伏特或优选达到5.0伏或更高的充电电压稳定；例如一种新型或改进的单层或多层或多孔微孔隔膜。根据至少选定的实施方式，本申请或本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、电池单元，制造这种膜或基底、隔膜，电池单元、和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、电池单元和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜，隔板，能量存储装置、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式，本发明涉及一种新型或改进的隔膜或隔膜，其在达到至少5伏的电池电压保持稳定，其具有或不具有嵌入的颗粒或材料的例如陶瓷颗粒或材料，如氧化铝、勃姆石和/或钡；和/或其具有或不具有新型聚合物如PVDF或PMP；和/或其具有或不具有一种或多种陶瓷涂层。本发明涉及一种新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，适用于4.5伏，4.7伏或5伏或更高的可再充电或二次锂电池和/或可使电池的能量密度增加和/或具有优异的抗氧化性。根据至少特定的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏或更高的高压锂电池系统中稳定。

背景技术

电动汽车行业的电池制造商正在设计具有更高能量化学物质的创新型电池单元，以延长电动汽车的行驶范围。实现这一目标的两种常见方法是：1)开发新的更高能量的电池化学物质作为增加锂离子电池的化学势的手段，以及2)将目前的锂离子电池的充电电压从4.2至4.5伏特的范围提升到5伏充电电压的行业目标。今天的电动车辆(EDV)使用由磷酸铁锂(LiFePO₄)或锰酸锂(LMO)构成的阴极材料。由于基于LiFePO₄和LMO化学物质的电池单元的总能量密度相对较低，因此广泛的电池隔板技术适用于这些电池应用。通常，电池化学物质在4.2至4.5伏的范围内是稳定的。电池行业希望增加电池的整体能量密度。一个较高能量化学的例子是镍钴铝(NCA)，LiNi_0.8Co_0.15A1_0.05O₂，其可将充电电压扩展到5.0伏特。当具有5伏的充电电压容量，电池能够更高地充电以允许额外的能量密度。

因此，需要用于更高能量电池化学物质，用于更高的充电电压和/或用于5伏可再充电锂电池的电池隔板。同时，随着在更高的电压，更高的充电速率，更高的能量和/或类似的条件下工作的锂电池的开发，需要一种耐氧化的锂离子电池的微孔隔膜，其可在高能量电池中起作用，和/或在高电压电池系统中在达到至少5伏的电压下稳定。此外，需要一种薄的高度抗氧化的微孔隔膜，其可以防止在锂电池中达到至少5伏的高电压下的涓流充电。