[發(fā)明專利]化學(xué)改進的微孔隔膜、可充電鋰離子電池及相關(guān)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211412909.9
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN115764170A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 長青王·亞當斯;邁克爾·比爾曼;張正銘
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11320
• 代理人: 王景林;任秀英

一種在化學(xué)領(lǐng)域改進的微孔電池隔膜，采用電離子輻射能量使得高溫機械強度損失最小化，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(nèi)在唯一的施加步驟中一次性施加劑量；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。現(xiàn)有技術(shù)采用電離子輻射是為了提高膜的熔融溫度，而本發(fā)明采用電離子輻射是為了降低膜的熔融溫度，因此，電離子輻射在本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)揮的作用恰恰相反。現(xiàn)有技術(shù)中電離子輻射的劑量范圍幾乎沒有限制，導(dǎo)致劑量過大產(chǎn)生次品，而劑量過小，產(chǎn)品收縮性不佳。本發(fā)明具有較低的起始關(guān)斷溫度，擴展的熱關(guān)斷窗口，以及在較高溫度下的物理、尺寸和/或機械完整性。

本申請為分案申請，屬于化學(xué)或材料技術(shù)領(lǐng)域。原優(yōu)先權(quán)日是2015年4月10日；原國際申請日是2016年4月8日；原國際申請?zhí)枮镻CT/US2016/026576；2017年11月14日進入中國國家階段，中國申請?zhí)柺?01680027871.X；原發(fā)明名稱是《改進的微孔膜、隔板、鋰電池及相關(guān)方法》。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2015年4月10日提交的同系列待審的序列號為No.62/145,549的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)至少選定的實施方案，本申請或本發(fā)明涉及新的或改進的隔膜、隔板、包括這種隔板的電池、制備這種膜和/或隔板的方法和/或使用這種膜和/或隔板的方法。根據(jù)至少某些實施方案，本發(fā)明涉及電離輻射處理的微孔聚烯烴、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、共聚物和/或聚合物共混物[例如，包含PE和另一種聚合物的共聚物或共混物，例如聚丙烯(PP)]膜、微孔膜、隔膜、電池隔板和/或用于二次或可再充電鋰電池的微孔電池隔板和/或制造和/或使用電離輻射處理的膜、微孔膜、隔膜、電池隔板和/或微孔電池隔板的方法。本發(fā)明的微孔膜或電池隔板可以為可再充電鋰電池提供較低的熱關(guān)斷起始溫度，可具有擴展的熱關(guān)斷窗口，其中物理、尺寸和機械完整性在較高溫度下得到保持，可具有更好的抗氧化性，可提高電池安全性能，可提供經(jīng)處理的聚乙烯、聚丙烯或聚烯烴隔膜，可以提供經(jīng)處理的干法工藝產(chǎn)品，其具有接近或超過濕法工藝產(chǎn)品的性能，可提具有較高溫度性能的供經(jīng)處理的聚乙烯、聚丙烯或聚烯烴隔膜，可以提供具有聚丙烯基產(chǎn)品高溫性能的經(jīng)處理的聚乙烯隔膜，可以提供具有聚丙烯基多層或三層產(chǎn)品(僅舉例來說，由兩層聚丙烯層及之間的聚乙烯或聚丙烯層制成的三層膜，或由兩層聚乙烯層及之間的聚丙烯或聚乙烯層制成的三層膜)高溫性能的經(jīng)處理的聚乙烯隔膜，可能具有降低的熱收縮，從而獲得改善的熱穩(wěn)定性和高溫物理完整性，這對保持電池系統(tǒng)中陰極和陽極的分離，改善高溫、高能量、高充電速率和/或高電壓功能，提高安全性和/或避免可再充電或次級鋰電池中的短路或熱失控事件和/或前述內(nèi)容的組合都是重要的。

背景技術(shù)

電離輻射可以包括高速、高能，亞原子粒子，離子或小原子等。不希望受理論束縛，當電離輻射通過或碰撞材料時，電離輻射可以從原子或分子中去除電子。電離的原子或分子可以進行輻射分解并形成自由基以引發(fā)進一步的化學(xué)反應(yīng)。電離輻射的一種形式是電子束或電子束輻射。電子束輻射能量可以是高(5至10MeV)，中等(500keV至5MeV)或低(80至500keV)。

有必要改進各種聚合物材料的性質(zhì)并提高聚合物的機械、熱和/或化學(xué)性質(zhì)并擴大聚合物的應(yīng)用范圍。此外，電子束劑量的水平在改性和改進諸如聚烯烴的聚合物的機械、熱和/或化學(xué)性能的性能方面可能是重要的，聚烯烴通常用于可再充電電池的微孔聚烯烴電池隔膜中，例如各種鋰電池，如鋰金屬和/或鋰離子電池。

聚烯烴，例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，是半結(jié)晶聚合材料，其通常用于制造用于可再充電鋰電池中的電池隔板的微孔隔膜。不希望受理論束縛，聚烯烴材料的電子束輻射可能會破壞形成自由基的C-C(4.25eV)和C-H(3.60eV)鍵，這可能引發(fā)鏈斷裂與交聯(lián)的競爭過程。鏈斷裂與交聯(lián)的主導(dǎo)性由聚合物的分子量，立構(gòu)規(guī)整度和結(jié)晶度以及電子束加工條件如壓力、溫度、惰性氣氛和電子束劑量決定。