[发明专利]具有取向的永久偶极矩的螯合剂的锂离子电池元件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年9月30日的U.S.临时专利申请序列号61/884,763的权益，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开大体涉及具有取向的永久偶极矩的螯合剂的锂离子电池元件。

背景技术

二次或可再充电的锂离子电池用于多种固定和便携设备，例如在消费电子、汽车和航空工业中所见到的。锂离子类电池由于多种原因已经获得流行，所述原因包括相对高的能量密度，与其它类型的可再充电电池相比一般不出现任何记忆效应，相对低的内阻，以及在不用时低的自放电速率。锂离子电池在它们的使用寿命内经受此类重复循环的能力使得其成为有吸引力和可靠的电能储存设备。

发明内容

锂离子电池元件的一个实例是包括平面多微孔聚合物膜(membrane)和键合到所述平面多微孔聚合物膜上的螯合剂的锂离子电池隔膜，从而该螯合剂的永久偶极矩垂直于平面多微孔聚合物膜的平面取向。

本发明涉及下列[1]-[19]：

[1].一种制备平面锂离子电池元件的方法，该方法包含：

使用聚合物螯合剂制造锂离子电池元件，所述聚合物螯合剂包含具有通过连接基键合到其上的螯合剂的聚合物；以及

在制造过程中，施加电极化场，使得所述螯合剂的永久偶极矩垂直于所述锂离子电池元件的平面取向。

[2].根据[1]所述的方法，其中：

所述制造锂离子电池元件包括在高于混合物中任何聚合物的熔点并且低于混合物中高沸点流体的沸点的温度下通过挤出喷嘴的双缝口模头挤出所述混合物而形成片材，所述混合物包括i)纯形式的聚合物螯合剂和高沸点流体或者ii)聚 合物螯合剂，其他聚合物，及高沸点流体；以及

所述施加电极化场包括向双缝口模头施加两个相对的DC电压差，以得到相对方向上的两个电极化场。

[3].根据[1]所述的方法，其中：

所述锂离子电池元件是多微孔隔膜膜的一个多微孔片材；

制造所述一个多微孔片材和施加电极化场包括在具有第一方向的施加电场作用下溶剂浇注聚合物螯合剂的薄膜(film)，从而使得螯合剂的永久偶极矩在第一方向上在一个片材中取向；

以及该方法进一步包含：

通过在具有第二方向的施加电场作用下溶剂浇注聚合物螯合剂的第二薄膜以制造第二多微孔片材，该第二方向与第一方向相对，从而使得螯合剂的永久偶极矩在第二方向上在第二多微孔片材中取向；以及

将第一和第二多微孔片材层压在一起形成多微孔隔膜膜。

[4].根据[1]所述的方法，其中：

所述锂离子电池元件是多微孔膜；

制造多微孔膜和施加电极化场包括在施加电场作用下溶剂浇注聚合物螯合剂的薄膜，从而使得螯合剂的永久偶极矩在垂直于多微孔膜的方向上取向；以及

该方法进一步包含：

在纵向方向上折叠所述多微孔膜，从而使两个一半的多微孔膜相互接触；以及

将两个一半的折叠多微孔膜层压在一起形成隔膜。

[5].根据[1]所述的方法，其中：

所述锂离子电池元件是用于正极的薄膜；

制造薄膜和施加电极化场包括在具有第一方向的施加电场作用下溶剂浇注聚合物螯合剂，从而使得螯合剂的永久偶极矩在第一方向上在所述薄膜中取向；

以及该方法进一步包含任何以下项：

i)通过在具有第二方向的施加电场作用下溶剂浇注聚合物螯合剂以制造第二薄膜，该第二方向与第一方向相对，从而使得螯合剂的永久偶极矩在第二方向上在第二薄膜中取向；

将第一和第二薄膜层压在一起；

将层压的第一和第二薄膜施加于电极结构；或

ii)在纵向方向上折叠所述薄膜，从而使两个一半的所述薄膜相互接触；

层压两个一半的所述薄膜；以及

将所述薄膜施加于电极结构；或

iii)从所述薄膜制造两个片材；

组装这两个片材，使得这两个片材的各自永久偶极矩指向相对方向；以及

将这两个组装的片材施加于电极结构。

[6].根据[1]所述的方法，其中：

所述锂离子电池元件是用作隔膜的多微孔膜；以及

制造多微孔膜和施加电极化场包括在施加电场存在下借助化学反应通过连接基将螯合剂连接到聚合物。

[7].根据[6]所述的方法，其进一步包含：