[發明專利]包括被熱活化的離子流動控制層的隔板和結合其的電化學裝置

在審

• 申請號: 202010137203.0
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111640903A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: S·納格斯瓦瑞;M·金;R·格雷夫斯;胡啟朝
• 申請（專利權）人: 麻省固能控股有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 馮永貞

本發明涉及包括被熱活化的離子流動控制層的隔板和結合其的電化學裝置。隔板，用于在電化學裝置中使用，每個包括多孔主體和至少一個離子流動控制層，至少一個離子流動控制層包含至少一個共聚物共混物，至少一個共聚物共混物經微調以在設計溫度下熔融，使得當被熔融時共聚物共混物阻擋電解質的離子穿過多孔隔板的流動。離子流動控制層可以與多孔隔板主體分離地或與多孔隔板主體一體地被提供。還公開了包括離子流動控制層的電化學裝置。

相關申請信息

本申請要求于2019年3月1日提交的名稱為“THERMALLY ACTIVATED SHUTDOWNSEPARATOR FOR LI METAL BATTERY”的美國臨時專利申請第62/812,347號、于2019年4月8日提交的名稱為“THERMALLY ACTIVATED SHUTDOWN SEPARATOR FOR LI METAL BATTERY”的美國臨時專利申請第62/830,608號和于2019年4月11日提交的名稱為“THERMALLYACTIVATED SHUTDOWN SEPARATOR FOR LI METAL BATTERY”的美國臨時專利申請第62/832,656號的優先權的權益，其中的每個以其整體通過引用并入本文。

技術領域

本發明大體上涉及電化學裝置的領域。具體地，本發明涉及包括被熱活化的離子流動控制層的隔板和結合其的電化學裝置。

背景技術

在各種和通常不可避免的環境下，例如內部短路、擊穿或過度充電，各種類型的電化學裝置，例如鋰離子和鋰金屬電池，可能經歷熱散逸，熱散逸可能使它們著火和/或分解，如果其被允許過熱的話。鋰基電池是在社會上流行的，它們正在用于移動計算裝置，例如智能手表、移動電話、平板電腦和膝上型計算機，用于諸如無繩的手工工具例如割草機的工具，并且用于交通工具的不斷增長的列表，包括汽車、卡車和無人機等。因此，鋰基電池的操作安全性是非常重要的。

熱散逸是鋰基電池的熟知的安全性問題。由于熱散逸的相對低的溫度和放熱性質，熱散逸需要被關斷以防止其繼續并且尤其是防止達到鋰的熔點(179℃)和/或導致電解質溶劑的快速的汽化，在該點由熱散逸引起的火災和/或爆炸可能是災難性的。隨著越來越多地將鋰基電池用于高功率應用以及隨著電存儲容量的增加，這種擔憂變得越來越嚴重。

發明內容

在一個實施方式中，本公開內容涉及一種用于利用含有離子的電解質的電解裝置的隔板。隔板包括多孔主體，具有第一側部和與第一側部間隔開的第二側部，多孔主體配置為當隔板被浸入在電解裝置中的電解質中時允許離子穿過多孔主體的運動；以及離子流動控制層，其相對于多孔主體功能性地定位，其中離子流動控制層包括第一多個顆粒，每個包含第一共聚物共混物，第一共聚物共混物在組成上經微調以在第一設計熔融溫度下熔融，其中當離子流動控制層尚未經受第一設計熔融溫度并且隔板被浸入在電解質中時，離子流動控制層具有允許離子穿過離子流動控制層的運動并且允許離子流動穿過隔板的孔隙度；并且當離子流動控制層已經經受第一設計熔融溫度或更大并且隔板被浸入在電解質中時，第一多個顆粒熔融從而減少離子流動控制層的孔隙度并且由此抑制離子穿過隔板的流動。

在隔板的一個或更多個實施方式中，多孔主體包含具有大于第一設計熔融溫度的熔融溫度的多孔聚合物。

在隔板的一個或更多個實施方式中，多孔主體包含多孔聚合物和包覆至聚合物上的陶瓷材料。

在隔板的一個或更多個實施方式中，多孔聚合物實質上由聚丙烯組成。

在隔板的一個或更多個實施方式中，多孔聚合物實質上由聚乙烯組成。

在隔板的一個或更多個實施方式中，多孔主體包含陶瓷材料。

在隔板的一個或更多個實施方式中，離子流動控制層是施用至多孔主體的覆層。