[發明專利]化學改進的微孔隔膜、可充電鋰離子電池及相關方法

在審

• 申請號: 202211412909.9
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN115764170A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 長青王·亞當斯;邁克爾·比爾曼;張正銘
• 申請（專利權）人: 賽爾格有限責任公司
• 主分類號: H01M50/491
• 分類號: H01M50/491;H01M50/449;H01M50/457;H01M50/417;H01M50/403;H01M10/0525
• 代理公司: 北京王景林知識產權代理事務所(普通合伙) 11320
• 代理人: 王景林;任秀英

1.一種微孔電池隔膜，其采用電離子輻射能量使得高溫機械強度損失最小化，其中，

所述微孔電池隔膜使用低能量的電子束輻射進行改性；

所述低能量的電子束輻射只能在50-150kGy或70-120kGy范圍內在唯一的施加步驟中一次性施加劑量，以在非結晶區之間產生自由基(而現有技術相反，是為了形成交聯；輻射劑量過大會導致隔膜刺穿強度的損失，導致隔板質量不合格；輻射劑量過小則收縮率不能得到改善)；

所述低能量的電子束輻射的最小劑量提升至50kGy或70kGy，而最大劑量降低至150kGy或120kGy。

2.一種微孔電池隔膜，其采用電離子輻射能量使得高溫機械強度損失最小化，其中，

所述微孔聚乙烯隔膜的適用厚度降低至小于14μm；

所述微孔聚乙烯隔膜的適用含量是包含90％或更多的聚乙烯、其共混物或共聚物，所述聚乙烯的分子量等于或小于800,000；

所述微孔聚烯烴電池隔膜只在預定低能量范圍內(不在預定范圍外操作)使用低能量的電子束輻射進行改進或改性；所述低能量的電子束輻射在50-150kGy或70-120kGy范圍內，最低劑量為50或70kGy，而最大劑量為150或120kGy；所述低能量的電子束輻射在唯一的施加步驟中采用一次性劑量進行施加；

所述微孔隔膜的熱關斷的起始發生溫度降低至≤138℃；

所述微孔隔膜在120℃下1小時的機器方向熱收縮率降低至≤7.5％；

所述微孔隔膜在120℃下1小時的橫向熱收縮率降低至≤1％；和/或

與沒有被電子束輻射的微孔隔膜相比，與碳酸丙烯酯(碳酸亞丙酯)的接觸角減少20％。

3.如權利要求1或2所述的隔膜，其中，所述微孔隔膜是單層膜、多層膜、單層結構、或多層結構。

4.如權利要求1或2所述的隔膜，其中，所述電子束輻射的劑量施加條件是：加速電壓為180kV,線速度為50英尺/分鐘，薄膜在氮氣氣氛中處理，氧氣含量保持在10ppm以下。

5.如權利要求1或2所述的隔膜，其中，所述微孔薄膜由聚烯烴制備，所述聚烯烴是半結晶聚合物。

6.如權利要求1或2所述的隔膜，其中，隔膜變得越薄，使得更多的電極材料被設計到電池單元中。

7.一種制備如權利要求1或2所述的隔膜的方法，其中，

電子束輻射劑量控制在50-150kGy或70-120kGy，以使得關斷溫度降低(即：降低熔融溫度而不是提高熔融溫度)、關斷窗口擴展、因輻射造成的機械強度損失最?。槐苊廨椛鋭┝窟^大，否則會導致隔膜刺穿強度的損失，導致隔板質量不合格；避免輻射劑量過小，否則收縮率不能得到改善；或者

聚合材料的電子束輻射導致自由基的產生，自由基導致聚合材料中的降解和/或交聯現象，電子束處理通過產生交聯的聚合物間結合，以影響聚合物的無定形區域，電子束處理通過鏈斷裂在聚合物鏈的更可用部分上產生自由基，影響聚合物的結晶區域。

8.如權利要求5所述的隔膜，其中，所述聚烯烴是聚乙烯，所述聚乙烯微孔隔膜使用濕法工藝制造。

9.如權利要求1或2所述的隔膜，其中，所述隔膜在電阻≥1000Ω-cm²時，熱關斷窗口從≤138℃擴展至≥155℃，從≤138℃擴展至≥160℃，或從≤138℃擴展至≥170℃。

10.一種可再充電鋰離子電池，其包括如權利要求1或2所述的微孔聚烯烴電池隔膜。

11.一種制備更可潤濕的聚乙烯電池隔板的方法，其中，所述方法包括提供聚乙烯電池隔板并用低能量的電子束輻射處理所述隔板；用所述低能量的電子束輻射進行所述處理的劑量范圍是50-150kGy或70-120kGy，最低劑量提升至50或70kGy，而最大劑量下調至150或120kGy，

所述低能量的電子束輻射在唯一的施加步驟采用一次性劑量施加；或者

優選地，所述微孔聚乙烯隔膜包含90％或更多的聚乙烯、其共混物或共聚物，所述聚乙烯的分子量等于或小于800,000。