[發明專利]不對稱的隔板

有效

• 申請號: 201080016129.1
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN102388484A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: C·韋伯;M·羅特
• 申請（專利權）人: 卡爾·弗羅伊登伯格公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

描述

技術領域

本發明涉及一種置于電池中的隔板，包括一個基體，其中所述基體具有用于接觸電池陽極的陽極側和用于接觸電池陰極的陰極側。

背景技術

在文端所提及的隔板種類早已由WO?2009/033514A1和WO2009/033627A1熟知。其中描述了具有顆粒填充物的非織造物，其作為電池和蓄能器中的隔板使用。

鑒于自然資源的缺乏和由此伴隨的能源成本增加，使得蓄能器-特別是電能蓄能器-在現代工業社會中日益重要。

作為蓄能器主要使用電容器和電池。目前認為特別大有希望的是鋰離子電池。這些電池如今已經用于移動應用中，例如在移動電話、攝像機等中使用。

可是在將這項技術轉化至為了儲存更大量電能所需要的大容量電池時，出現工藝過程放大問題。在此一個主要問題是電池的變熱或過熱。在大的電池中，其在充電或放電的過程中產生的熱量釋放相對較差，使得單個的電池元件暴露于高熱負荷中，這造成電池壽命縮短。因此，對單個的電池元件的安全性、穩定性和使用壽命提出了更高的要求，以避免內部的短路及防止電池的爆炸。

為了確保鋰離子電池的經濟利用，除了增大電池還必須進一步提高其能量密度或功率密度。為了滿足這些要求，將研制新的電極材料，不僅用于陽極也用于陰極。

在陰極使用高壓陰極材料，其使得電池中更高的電池電壓及由此還有更高的容量成為可能。所述的高壓陰極材料，特別在電池充電的狀態下，為強氧化性的材料，其對電池中所使用的元件提出了全新的要求。在陽極側，隔板與強還原性的電極材料直接接觸。

由此產生對于電解液以及與電極存在直接物理接觸的隔板的新的要求。

發明描述

因此，本發明的目的在于提供一種隔板，其可無問題地使用于鋰離子電池中并且提高鋰離子電池的工作安全性。

根據本發明，上述目的通過具有權利要求1的特征的隔板實現。由此文端所提及的隔板的特征在于，陽極側具有與陰極側不同的材料相容性。

根據本發明首先認識到，需要一種隔板，其可以無問題地與各種電極材料接觸。此外進一步認識到，隔板在陽極側和陰極側不同的材料相容性使得隔板能夠與電極材料相適應。同時不僅可以設想，在陽極側形成與陰極側不同的孔隙率，而且甚至設置完全不同的材料或材料混合物。根據本發明，這種隔板允許，符合對于大的高能量或高功率的電池的新要求。與早已熟知的聚烯烴隔板(其由具有相對截面各向同性的孔隙結構的單一材料(聚乙烯或聚丙烯)構成)形成鮮明對比的是，根據本發明的隔板是不對稱構建的。因此其可以分別適應于在相應電極側對化學的或電化學的穩定性的相應不同要求。由此確保了電池更加安全的運行。

因此，開篇提及的目的得以實現。

隔板在陽極側和陰極側的各種材料性能還可以通過表面處理，例如反應性或激活性等離子體，電暈處理或氟化產生。由此特別是可以改善在電極上的附著，形成對抗電化學腐蝕的保護層或者通過電解液改善濕潤性能。

在此背景下，陽極側可以由第一材料或第一材料混合物構成及陰極側由第二材料和第二材料混合物構成。相應的材料或材料混合物可以適應于在相應的電極側的所述的化學或物理條件。

在陽極側和/或陰極側可能形成多細孔的阻隔層。由此可以阻止枝狀晶體的生長。所述的枝狀晶體的生長通常在陽極開始并從這里延續至陰極。其可以通過極細的孔的阻隔層而有效地減少。同時還可以設想，陽極側極細的孔隨陰極側不斷增長的孔徑而行成。

所述的多細孔阻隔層可以層壓在基體上。由此與基體建立穩固的且相對不易脫落的連接。所述的層壓工藝允許基體和阻隔層獨立的制造，其可以由一種材料或材料混合物構成。

所述的第一材料或第一材料混合物和/或第二材料或第二材料混合物可能具有填料。所述填料允許多細孔阻隔層孔隙率的調整。此處可以設想，應用漿材料、纖維或顆粒作為填料。這些填料甚至可以是為了改變基體的孔隙率而引入基體中的。

在此背景下，至少一部分填料可能以平均粒徑為0.2至10μm，優選0.5至4μm的顆粒構成。所述0.2至10μm的粒徑允許構建足夠細孔的層。0.5至4μm的粒徑允許在鋰離子電池中有效阻止枝狀晶體生長的多細孔的層的構建。由此，將避免短路或者甚至是電池的爆炸。所述顆粒可能以圓形或長形(gestreckt)構成。