[發明專利]對等離子體處理的聚合物載體材料有改善粘性的陶瓷膜以及它們的制備和應用

有效

• 申請號: 200810003277.4
• 申請日: 2008-01-28
• 公開（公告）號: CN101301586A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: M·帕斯卡利;R·－W·特沃恩;C·海英;G·霍佩爾
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限責任公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/00;B01D71/00;H01M2/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫宏艷;李連濤

技術領域

本發明涉及柔韌的陶瓷膜，陶瓷對聚合物非織造物有改善的粘性， 還涉及它們的制備以及它們作為隔離物或作為過濾膜在液體過濾應用 中的用途。所述基于涂覆陶瓷的聚合物織物的陶瓷膜即使在強機械應力 情況下也不會分開陶瓷涂層。

背景技術

電隔離物是用于電池和其它設備中的膜，所述設備中電極例如在保 持離子傳導性情況下必須相互分離開。

隔離物通常是薄的多孔性電絕緣材料，具有較高的離子透過性，較 好的機械強度，以及對體系中(例如在電池的電解質中)所用化學品和 溶劑具有長時間穩定性。在電池中，隔離物應該使得陰極同陽極完全電 絕緣，但是能使得電解質透過。而且，隔離物必須永遠是彈性的，并且 能夠在體系中，例如充電和放電時在電極組件(Elektrodenpaket)中運 動。

隔離物對于其中使用它的設備的使用壽命，例如電池組電池的使用 壽命是起決定性作用的。因此，可再充電電池的發展受合適的隔離物材 料發展的影響。

關于電隔離物和電池的一般信息例如可以從J.O.Besenhard在 “Handbook?of?Battery?Materials(電池材料手冊)”(VCH-Verlag， Weinheim?1999)中查閱。

現在使用的隔離物主要由多孔有機聚合物膜或由無機非織造物組 成，例如由玻璃或陶瓷材料形成的非織造物或者其它陶瓷紙。這些由多 個公司生產。重要的生產商在此包括：Celgard、Tonen、Ube、Asahi、 Binzer、Mitsubishi、Daramic等。典型的有機隔離物例如由聚丙烯或由 聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復合材料組成。

現在經常使用的鋰電池與含有水性電解質的體系，例如NiCd電池 或鎳-金屬氫化物電池相比，表現出很多優點，例如高的比能量密度、沒 有自身放電和沒有記憶效應。但鋰電池有以下缺點，它們含有可燃的電 解質，而且電池成分會與水進行非常劇烈的反應。因此，對于高能量電 池，即含有大量活性材料的電池而言，非常重要的是，在發生事故和由 此引起的電池升溫情況下電池中的電路被切斷。這通常通過由聚丙烯 (PP)-聚乙烯(PE)-PP制備的復合材料組成的特殊隔離物實現。自某 一溫度，關閉溫度(shut?down?temperature)開始，PE熔融，并且隔離 物的孔閉合，從而切斷電路。

這些隔離物的缺點在于它們的熱穩定性有限，因為在電池進一步升 溫情況下，聚丙烯也會熔融，使得整個隔離物在該熔化溫度(melt?down temperature)下熔融，因而大面積發生內部短路，這經常在著火甚至爆 炸情況下導致電池組毀壞。現在雖然已知有沒有顯示出熔化(melt?down) 效應的陶瓷隔離物，例如陶瓷紙或陶瓷紡織物或非織造物，但遺憾的是 它們也沒有顯示出關閉(shut?down)效應，而關閉效應尤其對于高能量 應用而言是不可缺少的，并且是電池生產商所需要的。

陶瓷或半陶瓷(混雜型)隔離物或用作隔離物的陶瓷膜是眾所周知 的，例如由WO99/15262公開。該文獻還揭示了隔離物或適合作為隔離 物的膜的制備。然而，作為用于本發明隔離物的多孔載體，優選不使用 導電的載體，例如金屬織物，因為當該載體的陶瓷涂層不完整時，在使 用這樣的載體時會導致內部短路。因此，根據本發明的隔離物優選包含 由不導電材料制備的載體。

最新發展含有陶瓷和聚合物的混雜型隔離物。DE10208277制備了 基于聚合物基材材料，例如聚合物非織造物的隔離物，所述隔離物具有 多孔的電絕緣陶瓷涂層。例如在電池制備中經常出現的機械應力情況 下，這些隔離物盡管它們是柔韌性的，但所述陶瓷涂層經常部分分離下 來。由這些隔離物制備的電池因此表現出較高的故障率。