[發(fā)明專利]改進的涂層、帶涂層的隔板、電池及相關(guān)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780057630.4
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109790412A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邁克爾·B·萊恩;全寅植;愛德華·克魯格;余翔;羅尼·E·史密斯;斯蒂芬·雷納茲;馬俊青
• 申請（專利權(quán)）人: 賽爾格有限責(zé)任公司
• 主分類號: C09D177/02
• 分類號: C09D177/02;C09D7/61;C09D7/63;C09D7/65;H01M2/16;H01M10/42;H01M10/0525;C09D129/04;C09D133/04;C09D131/04;C09D5/18
• 代理公司: 北京王景林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11320
• 代理人: 王景林

新的或改進的用于多孔基底的涂層，包括電池隔板，該電池隔板含聚合物粘合劑和耐熱顆粒，含至少交聯(lián)劑、低溫關(guān)斷劑、粘結(jié)劑、增稠劑、降阻劑、高溫關(guān)斷劑中的至少一種。

相關(guān)申請交叉引用

本申請要求2016年7月22日提交的美國臨時專利申請No.62/365,780的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，該臨時申請通過在本文中引用而全文并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請致力于新的和/或改進的用于多孔基底(包括電池隔板或隔板膜)的涂層，和/或帶涂層的多孔基底(包括帶涂層的電池隔板)，和/或包括這種涂層或帶涂層的隔板的電池或原電池，和/或包括制造和/或使用其的方法的相關(guān)方法。根據(jù)至少特別的實施方式，本申請致力于新的或改進的用于多孔基底(包括電池隔板)的涂層，其包括至少聚合物粘合劑和耐熱顆粒，有或沒有其他添加劑、材料或成分，和/或致力于新的或改進的帶涂層的多孔基底(包括電池隔板)，其中涂層包括至少聚合物粘合劑和耐熱顆粒，有或沒有其他添加劑、材料或成分。根據(jù)至少特定的實施方式，本申請致力于新的或改進的用于多孔基底(包括電池隔板)的涂層，和新的和/或改進的帶涂層的多孔基底，包括電池隔板，和更特別地，致力于新的或改進的用于多孔基底(包括電池隔板)的涂層，其包括，至少(i)一種聚合物粘合劑，(ii)耐熱顆粒，和(iii)至少一種選自交聯(lián)劑、低溫關(guān)斷劑、粘結(jié)劑和增稠劑的成分，和/或致力于新的和/或改進的帶涂層的多孔基底，包括電池隔板，其中涂層包括至少(i)一種聚合物粘合劑，(ii)耐熱顆粒，和(iii)至少一種選自交聯(lián)劑、低溫關(guān)斷劑、粘結(jié)劑、增稠劑、降阻劑、高溫關(guān)斷劑的成分。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)要求的提升，對隔板性能、質(zhì)量和制造的要求也在提升。已經(jīng)開發(fā)了多種提高用作鋰電池中的隔板的膜或多孔基底的表現(xiàn)性能的技術(shù)。

涂布聚合物涂層和含陶瓷的聚合物涂層是提高鋰電池中微孔電池隔板膜的熱安全性能的已知方法。這種涂層可作為涂層或?qū)颖煌坎荚谖⒖纂姵馗舭迥さ囊幻婊騼擅嫔希蕴嵘⒖纂姵馗舭迥さ母邷胤€(wěn)定性，控制隔板-陰極界面處的氧化，以及提高在各種電池體系(例如鋰離子可再充電(或二次)電池體系)中的微孔電池隔板膜的安全性能。美國專利No.6,432,586(其通過全文引用被并入本文)公開了多種帶陶瓷涂層的隔板。另外，美國專利公開No.2014/0045033(其也通過全文引用被并入本文)公開了多種用于微孔電池隔板膜的含陶瓷顆粒的聚合物涂層，其可在安全性、電池循環(huán)壽命和高溫性能方面提供改進。這種涂層可包括一種或多種聚合物粘合劑、一類或多類無機陶瓷顆粒以及水性溶劑、非水性溶劑或水。可用各種技術(shù)涂布這種涂層，例如但不限于浸涂、刮刀、凹版式涂布、幕涂、噴涂，等等。此外，可以用不同的厚度涂布各種已知的含陶瓷顆粒的聚合物涂層，例如，以2至6微米的厚度在微孔電池隔板膜的一面或兩面涂布。

不斷提高的性能標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、制造要求和/或?qū)Νh(huán)境的關(guān)注使得開發(fā)新的和/或改進的用于電池隔板的涂層組合物成為所期望的。

對鋰離子電池來說，一個主要的安全問題是熱逸潰。不當(dāng)?shù)臈l件，例如，舉例來說，過度充電、過度放電以及內(nèi)部短路可導(dǎo)致電池溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電池制造商希望他們的電池所使用的溫度。用來防止熱逸潰的一個安全機制是關(guān)斷電池，舉例來說，在發(fā)生熱逸潰時，使離子停止流過隔板，例如在陽極和陰極之間。鋰離子電池中的隔板必須提供在至少略低于發(fā)生熱逸潰的溫度的溫度下關(guān)斷的能力，同時仍需保持其機械性能。舉例來說，非常需要在更低溫度下的更快關(guān)斷并持續(xù)得更久，以便用戶或設(shè)備有更長的時間關(guān)斷其系統(tǒng)。

對鋰離子電池來說，另一個主要的安全問題是當(dāng)電極彼此接觸時而引起的短路(硬短路或軟短路)。如果電極彼此直接接觸或者當(dāng)從陽極上生長出的很多(可能是100)或非常大的鋰枝晶與陰極接觸時，可能會發(fā)生硬短路。結(jié)果可能是熱逸潰。當(dāng)從陽極上生長出的小的或單個(或者少量的，如5)鋰枝晶與陰極接觸時，可能發(fā)生軟短路。軟短路可降低電池的循環(huán)效率。以往的帶陶瓷涂層的隔板可以有效地防止硬短路和軟短路，但仍然存在改進隔板此項功能的持續(xù)需求。例如，期望用越來越薄的涂層保持此項功能。