[發明專利]具有含顆粒多孔層和無機涂層的雙軸取向多孔膜

在審

• 申請號: 201680060861.6
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN108140781A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: B·施米茨;M·維希涅夫斯基;P·施拉赫特爾
• 申請（專利權）人: 特里奧凡德國有限公司及兩合公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;B01D67/00;B29C55/12;C08J5/18;H01M10/052;H01M10/0525;H01M10/058
• 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: 宓霞

本發明涉及一種雙軸取向的單層或多層的多孔膜，所述多孔膜包含β?成核劑并且包括至少一個多孔層，所述多孔層包含至少一種丙烯聚合物和顆粒，并且所述顆粒具有高于200℃的熔點，并且所述多孔膜在所述多孔層的外表面上具有由無機顆粒、優選陶瓷顆粒形成的涂層。

技術領域

本發明涉及一種具有至少一個含顆粒多孔層的雙軸取向多孔膜(Folie)，該多孔膜在所述含顆粒多孔層上被涂覆，并且涉及其作為隔膜(Separator)的應用，以及一種制備所述膜的方法。

背景技術

現代設備要求能夠實現不受空間限制的利用的能量源，例如電池或蓄電池。電池的缺點是必須對其進行處置。因此，更多地使用蓄電池(二次電池)，借助于電網中的充電裝置總是可以對其再次充電。常規的鎳-鎘蓄電池(NiCd蓄電池)例如可以在恰當使用的情況下實現約1000個充電循環的使用壽命。在高能或大功率系統中，現在越來越多地使用鋰、鋰離子、鋰-聚合物和堿土金屬電池作為蓄電池。

電池和蓄電池總是由浸入電解質溶液中的兩個電極和分離陽極和陰極的隔膜組成。各種不同的蓄電池類型的區別在于所使用的電極材料、電解質和所使用的隔膜。電池隔膜的目的是在空間上將電池中的陰極和陽極，或者在蓄電池中的負極和正極分離。隔膜必須是將所述兩個電極彼此電絕緣的屏障，以避免內部短路。然而，同時，隔膜必須對于離子是透過性的，由此可以進行電芯(Zelle)中的電化學反應。

電池隔膜必須是薄的，從而使內阻盡可能小并且能夠實現電池中的高封裝密度以及因此高能量密度。只有這樣才能實現良好的性能數據和高容量。

另外還要求隔膜吸收電解質并在經填充的電芯中確保氣體交換。雖然先前尤其使用紡織物，但現今主要使用小孔材料，如無紡布和隔膜(Membranen)。

在鋰電池中的一個問題是出現短路。在熱負載下，在鋰-離子電池中這可能導致電池隔膜的熔融并且由此導致具有災難性后果的短路。當鋰電池受到機械性損傷或者由于充電裝置的電子器件出現故障而過載時也存在類似的危險。

為了提高鋰-離子電池的安全性，過去已經開發了斷連隔膜(關斷隔膜)。這些特殊的隔膜在明顯低于鋰的熔點或燃點的某一溫度下在最短時間內關閉其孔。由此很大程度上防止了在鋰電池中短路的災難性后果。

然而，同時，對于隔膜還希望有高機械強度，這是通過具有高熔融溫度的材料來保證的。于是例如聚丙烯隔膜由于良好的耐穿透性而是有利的，但是聚丙烯的熔點在約164℃，非常接近鋰的閃點(170℃)。

基于鋰技術的高能電池用在其中重要的是在盡可能小的空間中有盡可能大量的電能可利用的應用。這例如在用于電動車輛中的牽引電池中，還有在其他在較小重量下要求最大能量密度的可移動應用(例如像航空航天)中是必需的。目前在高能電池中，實現了350至400Wh/L或150至200Wh/kg的能量密度。這種高能量密度通過使用特殊的電極材料(例如Li-CoO₂)和更節省地使用外殼材料來實現。例如，在口袋電池類型的Li電池中，單獨的電池單元僅仍通過膜來彼此分離。基于這一事實，對于這些電芯，也對隔膜提出了更高的要求，因為在內部短路和過熱時爆炸式的燃燒反應將蔓延到相鄰的電芯。

用于這些應用的隔膜必須是盡可能薄的，以保證小的特定空間要求，并且所述隔膜必須具有大孔隙度，以保持小的內阻。在過熱或機械損傷的情況下，無論如何都必須保持正極和負極電分離，以便阻止導致電池燃燒或爆炸的進一步化學反應。