專利名稱：超高熔溫微孔高溫電池的隔板及其相關方法
技術領域：
本發明涉及非閉合高熔融溫度或超高熔融溫度微孔高溫電池隔板、膜片、復合物等，其優選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，且優選當將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、放電)，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物等的高溫電池、鋰離子電池、電池等。
背景技術：
鋰離子電池的制造商致力于生產能夠在非常高的溫度下正常工作的鋰離子電池。雖然電池隔板是為人熟知的，如由北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC制造和銷售的高品質聚烯烴鋰離子 可再充電電池隔板，但需要用于至少某些極端條件、高溫應用的改進型電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔高溫電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、膜片、復合物、部件等，其優選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，且優選當將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、放電)，需要制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件等的方法，和/或需要包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物等的鋰離子電池、高溫電池、鋰離子可再充電電池、電池等。
發明內容
本發明的至少某些實施方案可解決如下需求用于至少某些極端條件、高溫應用的改進型或新型電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔高溫電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子(L1-離子)充電電池隔板、超高熔融溫度微孔高溫電池隔板、超高熔融溫度微孔高溫鋰離子可再充電電池隔板、電池隔板、膜片、復合物、層、涂層等，其優選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，且優選當將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、充電和/或放電)，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件、層、涂層等的方法，和/或包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物、層、涂層等的鋰離子電池、高溫電池、鋰離子可再充電電池、其它電池等(包括電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)。這種鋰離子電池、高溫電池或其它電池、電池單元、電池組等可具有任意的形狀、尺寸和/或構造，如圓筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度電動汽車(EV))、棱柱形、鈕扣形、封套形、箱形、卷繞形、折疊形、Z-折疊等。本發明至少選定的實施方案涉及高溫或超高溫微孔電池隔板、膜片、復合物、部件、層、涂層等，其優選不僅在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，而且還在將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、充電和/或放電)，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件、層、涂層等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物、層、涂層等的高溫電池。鋰離子電池的制造商致力于獲得能夠在高溫(例如，在約攝氏160度(攝氏度)、優選在約180攝氏度、更優選在約200攝氏度，且最優選在約220攝氏度或更高)下至少部分地正常工作至少一段時間(例如，至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘或以上)的鋰離子可再充電電池。這種部分地正常工作優選包括在高溫下保持電極(陽極和陰極)物理上分開一段時間，并且還優選包括允許或提供電極之間至少部分的離子流動，且更優選允許或提供基本上完全的離子流動。例如，優選隔板的至少ー個層、涂層或部件在約160攝氏度、優選在約180攝氏度、更優選在約200攝氏度且最優選在約220攝氏度或以上保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選15分鐘且更優選60分鐘或以上，并且至少ー個層、涂層或部件在約160攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(例如，在130攝氏度下不閉合)。在另ー實施方案中，可能優選的隔板、層、涂層或部件保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘或以上，并且在約180攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(如，在130攝氏度下不閉合)。在又一實施方案中，可能優選的隔板、層、涂層或部件保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘或以上，并且在約200攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(如，在130攝氏度下不閉合)。在再一實施方案中，可能優選的隔板、層、涂層或部件保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘或以上，并且在約220攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(如，在130攝氏度下不閉合)。為了使鋰離子可再充電電池在高溫下正常工作，包括微孔電池隔板(或其至少ー個或多個層、涂層或部件)在內的電池部件優選在高溫下正常工作，在高溫下不熔化，具有高熔融溫度，包括至少ー個具有高熔融溫度的層、涂層或部件，通過保持電極(陽極和陰扱)物理上分開至少一個短時間段而在高溫下提供至少部分的正常工作，等等。可能優選的高溫隔板具有至少ー個具有優選> 160攝氏度、更優選> 180攝氏度、還更優選> 200攝氏度且最優選> 220攝氏度的高熔融溫度的層、涂層或部件，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸和/或結構完整性，所述一段時間優選為至少5分鐘、更優選為至少15分鐘，且還更優選為至少60分鐘或以上，并且優選在高溫下 允許電極之間至少部分的離子流動達至少一段時間，優選至少5分鐘、更優選至少15分鐘，且還更優選至少60分鐘或以上。可能更優選的高溫隔板具有優選> 180攝氏度且更優選> 250攝氏度的高熔融溫度，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸和/或結構完整性。可能最優選的高溫隔板具有至少ー個包括玻璃化轉變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上(高Tg聚合物)且在電解質中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的聚合物的層、涂層或部件，并且具有至少ー個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺寸和/或結構完整性的層。優選地，高Tg聚合物也應該可溶解在至少ー種溶劑或溶劑混合物中，并且更優選高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶剤，如DMAc。按至少某些實施方案，非常可取的是具有高熔融溫度隔板，所述隔板帶有至少ー個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺寸和/或結構完整性(優選兼而有之)的層、涂層或部件，所述高溫優選> 160攝氏度，更優選> 180攝氏度，還更優選> 200攝氏度，且最優選> 220攝氏度，所述一段時間優選為至少5分鐘，更優選為至少15分鐘，且還更優選為至少60分鐘，并且還優選在約160攝氏度、更優選在180攝氏度、最優選在220攝氏度或以上提供或允許電極之間持續的至少部分的離子流動。這種隔板可被稱為非閉合高溫熔融完整性(HTMI)隔板(NSHTMIS)。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板要么是包括多孔膜片的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上涂有高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物或共混物(在配合填料或顆粒使用時也稱為粘結劑)，要么是獨立式(單或多層片)多孔膜片，其具有至少ー個用高Tg聚合物或共混物(有或沒有填料或顆粒)制成的層。可能優選的是非熱固性高Tg聚合物或共混物。優選地，高Tg聚合物也應該可溶解在至少ー種溶劑或溶劑混合物中，并且更優選高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶剤，如DMAc。可能最優選的高溫隔板具有至少ー個包括玻璃化轉變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上且在電解質中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的高Tg聚合物層，具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平尺寸和/或結構完整性，并且優選提供或允許電極之間至少部分離子流動。優選的高Tg聚合物也應該可溶解在至少ー種溶劑或溶劑混合物中，并且更優選高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性溶剤。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、膜片或復合物，其具有至少ー個層、部件或涂層，所述層、部件或涂層能夠在鋰離子可再充電電池(或電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結構達至少ー個短時間段。此特別可能優選的 隔板、膜片或復合物優選包括至少ー個層、涂層或部件，所述層、涂層或部件優選由一種或多種聚合物組成或包括ー種或多種聚合物，所述聚合物在電解質中具有大于160攝氏度、更優選大于180攝氏度且最優選為至少200攝氏度的有效玻璃化轉變溫度(Tg)。優選地，隔板、膜片或復合物包括具有至少250攝氏度的玻璃化轉變溫度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的組合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合。可能優選的隔板、膜片或復合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)或由所述微孔涂層組成。或者，可能優選的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(單或多層片、單或多層，有或沒有高溫填料和/或顆粒)。又一可能優選的隔板、膜片或復合物可包括至少ー個高Tg聚合物微孔層、涂層或部件(有或沒有高溫填料和/或顆粒)。再一可能優選的隔板、膜片或復合物可包括施加至高Tg聚合物微孔基底膜片或膜(有或沒有高溫填料或顆粒)的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)或由所述微孔涂層組成。又一可能優選的隔板可由電紡絲高Tg聚合物微孔膜片構成。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板是由高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物的電紡絲微孔膜片構成的高熔融溫度電池隔板，所述高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物優選為聚苯并咪唑(PBI)或PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。又一可能優選的隔板可包括ー個或多個電紡絲高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物與另ー種聚合物或多種聚合物的層或涂層。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。又一可能優選的隔板可包括兩個或更多個電紡絲高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物與另ー種聚合物或多種聚合物的層或涂層。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。又一可能優選的隔板可包括至少ー個高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物與另ー種聚合物或多種聚合物的多孔膜片或膜，和至少ー個電紡絲高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物與另ー種聚合物或多種聚合物的層或涂層。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板是非閉合超高熔融溫度微孔電池隔板，其包括至少ー個高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物或高Tg聚合物與另ー種聚合物或多種聚合物的多孔膜片或膜。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。在至少選定的隔板或膜片實施方案中，可以將高Tg聚合物涂布到由熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片上。優選地，高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶剤。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它們的共混物、混合物或組合。這種聚烯烴微孔基底膜片可得自北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通過北卡羅萊納州夏洛特 的Celgard，LLC的干拉伸エ藝(稱為Celgard 于拉伸エ藝)或者通過韓國的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的濕法エ藝(也稱為相分離或萃取エ藝)制造微孔基底膜片。基底膜片可以是單層(一個或多個層片)聚丙烯或聚こ烯，或者是多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚こ烯/聚丙烯/聚こ烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。諸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要預處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層對基底膜片的一面或兩面的粘附性。預處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、膜片或復合物，其具有至少ー個層或涂層，所述層或涂層能夠在鋰離子可再充電電池(或電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)中直到200攝氏度、優選直到250攝氏度保持其物理結構達至少ー個短時間段。此特別可能優選的隔板、膜片或復合物包括至少ー個層，所述層優選由ー種或多種聚合物組成或包括一種或多種聚合物，所述聚合物在電解質中具有大于160攝氏度、更優選大于180攝氏度且最優選為至少200攝氏度的有效玻璃化轉變溫度(Tg)。優選地，隔板、膜片或復合物包括具有至少250攝氏度的玻璃化轉變溫度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的組合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合。可能優選的隔板、膜片或復合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料和/或顆粒)或由所述微孔涂層組成。或者，可能優選的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(有或沒有高溫填料或顆粒)。又一可能優選的隔板、膜片或復合物可包括至少ー個高Tg聚合物微孔層(有或沒有高溫填料或顆粒)。再一優選的隔板可包括施加至微孔基底膜片或膜的電紡絲涂布的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層或由所述微孔涂層組成。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板是由多孔膜片構成的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上帯有高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物的電 紡絲納米纖維涂層，所述高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物優選為聚苯并咪唑(PBI)或PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物，且優選在兩面上均有涂層。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與另ー種聚合物或其它聚合物的共混物，所述另一種聚合物或其它聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度涂布或電紡絲涂布的微孔鋰離子可再充電電池隔板或膜片，其能夠在鋰離子可再充電電池(電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結構達至少ー個短時間段。此特別可能優選的隔板或膜片優選具有施加至其至少一面的聚苯并咪唑(PBI)或PBI與另ー種聚合物或其它聚合物的共混物的電紡絲納米纖維涂層，并且優選在微孔基底膜片的兩面上有涂層。優選的電紡絲納米纖維涂層由直徑范圍在10至2，000納米、優選直徑范圍在20至1，000納米、更優選直徑范圍在25至800納米且最優選直徑范圍在30至600納米的納米級PBI纖維構成。高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板膜片的納米級PBI電紡絲涂層的優選目標基重為1. 0至8. Og/m2或以上、優選為2. 0至6. Og/m2、更優選為2. 2至5. Og/m2，且最優選為2. 5至5. Og/m2。優選的纖維在通過SEM以5，OOOx放大率觀察時是平整的，并且是非多孔性的。電紡絲過程可以在基底微孔膜片的表面上以隨機的方式沉積納米級PBI纖維，類似于分散在表面上的意大利細面條。電紡絲涂布方法可以將高Tg聚合物涂布到微孔多孔膜片、膜、載體、支撐件或帶上，而對多孔基底膜片的孔結構或孔隙度沒有不利的影響，所述高Tg聚合物如PBI或PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺和聚酰胺酰亞胺以及它們的共混物、混合物和/或組合，也就是說，納米級電紡絲纖維不阻塞基底膜片的孔的主要部分。電紡絲過程提供將納米級纖維形式的高Tg聚合物施加到微孔基底膜片上的方法，而納米級纖維本身不需要是多孔的。纖維之間的空間提供電紡絲涂層或層中所需的開ロ或孔隙度。并不需要在電紡絲納米級高Tg聚合物纖維中形成孔的エ序。在電紡絲過程中，通常將高Tg聚合物或聚合物溶解在溶劑或多種溶劑中。溶劑在電紡絲纖維形成期間蒸發。通常情況下，將聚合物施加到微孔基底膜片上的浸涂或凹涂方法可能需要將涂布膜浸在設計用于除去聚合物溶劑的浴中(或其它過程以產生孔)。從制造的觀點來看，將高Tg聚合物施加到微孔膜片上或用于形成獨立式膜片的優選電紡絲方法可以比其它過程更簡單，因為不需要為了在涂層中形成多孔結構而進行浸潰步驟或萃取步驟以除去溶剤。電紡絲可以是將納米級高Tg聚合物纖維施加到微孔膜片上以制作高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板或膜片的成本較低的制造過程。在至少選定的隔板或膜片實施方案中，可將高Tg聚合物涂布到用熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，條件是該高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶剤。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它們的共混物、混合物或組合。這種聚烯烴微孔基底膜片可得自北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通過北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC的干拉伸エ藝(稱為Celgard 干拉伸エ藝)或者通過韓國的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的濕法エ藝(也稱為相分離或萃取エ藝)制造微孔基底膜片。基底膜片可以是單層(一個或多個層片)聚丙烯或聚こ烯，或者是多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚こ烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。諸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要預處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層或納米級電紡絲纖維對基底膜片的一面或兩面的粘附性。預處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。發明詳沭本發明的至少某些實施方案可解決如下需求用于至少某些極端條件、高溫應用的改進型或新型電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔高溫電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、超高熔融溫度微孔高溫電池隔板、超高熔融溫度微孔高溫鋰離子可再充電電池隔板、電池隔板、膜片、復合物、層、涂層等，其優選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，并優選當將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、充電和/或放電)，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件、層、涂層等的方法，和/或包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物等的鋰離子電池、高溫電池、鋰離子可`再充電電池、其它電池等(包括電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)。這種鋰離子電池、高溫電池或其它電池、電池單元、電池組等可具有任意形狀、尺寸和/或構造，如圓筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度電動汽車(EV))、棱柱形、鈕扣形、封套形、箱形、折疊形、卷繞形等。本發明至少其它選定的實施方案涉及高溫或超高溫微孔電池隔板、膜片、復合物、部件、層、涂層等，其優選不僅在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，而且還在將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、放電)，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物、涂層、層等的高溫電池。鋰離子電池的制造商致力于獲得能夠在高溫(例如，在約攝氏160度(攝氏度)、優選在約180攝氏度、更優選在約200攝氏度、最優選在約220攝氏度或更高)下至少部分地正常工作至少一段時間的鋰離子可再充電電池。這種部分地正常工作優選包括在高溫下保持電極(陽極和陰極)物理上分開一段時間，并且還優選包括允許或提供電極之間至少部分的離子流動，更優選允許或提供基本上完全的離子流動。例如，優選隔板的至少ー個層在約160攝氏度、優選在約180攝氏度、更優選在約200攝氏度、最優選在約220攝氏度或以上保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選15分鐘且更優選60分鐘或以上，并且至少ー個層在約160攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(其在130攝氏度下不閉合)。在另ー實施方案中，可能優選的隔板保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘，并且在約180攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(其在130攝氏度下不閉合)。在另ー實施方案中，可能優選的隔板保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘，并且在大約200攝氏度下允許電極之間至少部分的離子流動(其在130攝氏度下不閉合)。在另ー實施方案中，可能優選的隔板保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少5分鐘、優選至少15分鐘，且更優選至少60分鐘或以上，并且在約220攝氏度或以上允許電極之間至少部分的離子流動(其在130攝氏度下不閉合)。為了使鋰離子可再充電電池在高溫下正常工作，包括微孔電池隔板(或其至少ー個層或涂層)在內的電池部件優選在高溫下正常工作，在高溫下不熔化，具有高熔融溫度，包括至少ー個具有高熔融溫度的層或部件，通過保持電極(陽極和陰極)物理上分開至少一個短時間段而在高溫下提供至少部分的正常工作，等等。可能優選的高溫隔板具有至少ー個具有優選> 160攝氏度、更優選> 180攝氏度、還更優選> 200攝氏度且最優選> 220攝氏度的高熔融溫度的層或部件，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸和/或結構完整性，所述一段時間優選為至少5分鐘、優選為至少15分鐘，且更優選為至少60分鐘，并且優選在高溫下允許電極之間至少部分的離子流動達至少一段時間。可能更優選的高溫隔板具有優選> 180攝氏度且更優選> 250攝氏度的高熔融溫度，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平的尺寸和/或結構完整性。可能最優選的高溫隔板具有至少ー個包括玻璃化轉變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上(高Tg聚合物)且在電解質中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的聚合物的層，并且具有至少ー個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺寸或結構完整性的層。優選地，高Tg聚合物也應該可溶解在至少ー種溶劑或溶劑混合物中，并且更優選高Tg聚合物可溶于至少ー種中等 揮發性的溶劑,如DMAc。按至少某些實施方案，非常可取的是具有高熔融溫度隔板，所述隔板帶有至少ー個具有足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸的高水平尺寸或結構完整性(優選兼而有之)的層，所述高溫優選> 160攝氏度，更優選> 180攝氏度，還更優選> 200攝氏度，且最優選> 220攝氏度，所述一段時間優選為至少5分鐘，優選為至少15分鐘，且更優選為至少60分鐘，并且還優選在約160攝氏度、更優選在180攝氏度、最優選在220攝氏度提供或允許電極之間持續的至少部分的離子流動。這種隔板可被稱為非閉合高溫熔融完整性(HTMI)隔板(NSHTMIS)。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板要么是包括多孔膜片的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上涂有高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物或共混物(在配合填料或顆粒使用時也稱為粘結劑)，要么是獨立式(單或多層片)多孔膜片，其具有至少ー個用高Tg聚合物或共混物制成的層。可能優選的是非熱固性高Tg聚合物或共混物。優選地，高Tg聚合物也應該可溶解在至少ー種溶劑或溶劑混合物中，并且更優選高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶劑，如DMAc。
可能最優選的高溫隔板具有至少ー個包括玻璃化轉變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上且在電解質中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質中的有效Tg為約200攝氏度或以上)的高Tg聚合物的層，并且具有在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸所需的高水平尺寸或結構完整性。優選的高Tg聚合物也應該可溶解在至少ー種溶劑或溶劑混合物中，并且優選高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶剤。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、膜片或復合物，其具有至少ー個層或涂層，所述層或涂層能夠在鋰離子可再充電電池(電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結構達至少ー個短時間段。此特別可能優選的隔板、膜片或復合物包括至少ー個層、涂層或部件，所述層、涂層或部件優選由一種或多種聚合物組成或包括一種或多種聚合物，所述聚合物在電解質中具有大于160攝氏度、更優選大于180攝氏度且最優選為至少200攝氏度的有效玻璃化轉變溫度(Tg)。優選地，隔板、膜片或復合物包括具有至少250攝氏度的玻璃化轉變溫度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的組合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合。可能優選的隔板、膜片或復合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)或由所述微孔涂層組成。或者，可能優選的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(有或沒有高溫填料或顆粒)。又一可能優選的隔板、膜片或復合物可包括至少ー個高Tg聚合物微孔層或涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)。再一可能優選的隔板、膜片或復合物可包括施加至高Tg聚合物微孔基底膜片或膜(有或沒有高溫填料或顆粒)的單面或雙面高Tg聚合物微孔涂層(有或沒有高溫填料或顆粒)或由所述微孔涂層組成。再一可能優選的隔板可由高Tg聚合物電紡絲微孔膜片組成。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板是由高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物的電紡絲聚合物微孔膜片構成的高熔融溫度電池隔板，所述高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物優選為聚苯并咪唑(PBI)或PBI與其它聚合物 或多種聚合物的共混物。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物，所述其它聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。在至少選定的隔板或膜片實施方案中，可將高Tg聚合物涂布到由熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，條件是該高Tg聚合物可溶于至少ー種中等揮發性的溶剤。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它們的共混物、混合物或組合。這種聚烯烴微孔基底膜片可得自北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通過北卡羅萊納州夏洛特的Celgard，LLC的干拉伸エ藝(稱為Ce丨gard 干拉伸エ藝)或者通過韓國的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的濕法エ藝(也稱為相分離或萃取エ藝)制造微孔基底膜片。基底膜片可以是單層(一個或多個層片)聚丙烯或聚こ烯，或者是多層膜片，如三層膜片，例如聚丙烯/聚こ烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚こ烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。諸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要預處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層對基底膜片的一面或兩面的粘附性。預處理可包括但不限于涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。本發明的至少某些實施方案可解決如下需求用于至少某些極端條件、高溫應用的改進型或新型電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔高溫電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、電池隔板、膜片、復合物等。本發明至少選定的實施方案涉及非閉合高熔融溫度微孔電池隔板、膜片、復合物、部件等，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物等的電池。本發明至少其它選定的實施方案涉及非閉合超高溫微孔電池隔板、膜片、復合物、部件等，其優選在將電池于升高的溫度下保持長時間段(2小時或以上)時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、放電)，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片、復合物等的高溫電池。本發明的至少某些目的涉及用于至少某些極端條件、高溫應用的電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔電池隔板、非閉合高熔融溫度微孔高溫電池隔板、高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、電池隔板、隔板膜片等，制造、測試和/或使用這種隔板、膜片等的方法，和/或包括ー個或多個這種隔板、膜片等的電池、高溫電池、鋰離子可再充電電池、其它電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等。這種電池、電池單元、電池組等可具有任意的形狀、尺寸和/或構造，如圓筒形、扁平形、矩形、大尺度、大尺度電動汽車(EV)、棱柱形、鈕扣形、封套形、箱形等。
本發明的至少某些目的涉及非閉合高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、膜片等，其優選不僅在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，而且還在將電池于升高的溫度下保持一段時間時提供陽極與陰極之間的離子轉移，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片等的鋰離子可再充電電池。本發明至少其它選定的目的涉及高、非常高或超高溫微孔電池隔板、膜片等，其優選不僅在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，而且還在將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供離子轉移和電池功能，涉及制造、測試和/或使用這種隔板、膜片等的方法，和/或涉及包括ー個或多個這種隔板、膜片等的高溫電池。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度微孔電池隔板或膜片，其能夠在電池、電池單元、電池組、蓄電池、電容器等中直到250攝氏度保持其物理結構。此特別可能優選的隔板或膜片優選由ー種或多種聚合物組成，所述聚合物的玻璃化轉變溫度(Tg)大于165攝氏度，包括更優選玻璃化轉變溫度(Tg)大于180攝氏度的聚合物、共混物或組合，最優選玻璃化轉變溫度(Tg)大于250攝氏度，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它們的共混物、混合物及組合。可能優選的隔板或膜片可由施加至微孔基底膜片的單面或雙面高Tg聚合物涂層組成，或者更優選可以為自持式高Tg聚合物微孔隔板、膜或膜片。可將高Tg聚合物涂布到由熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片或膜上，并且優選高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發性的溶剤。熱塑性聚合物包括但不限于聚烯烴，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和它們的共混物、混合物或組合。基底膜片可以是單層(一個或多個層片)或多層膜片，如三層膜片，例如，聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚こ烯/聚丙烯/聚こ烯(PE/PP/PE)，雙層膜片(PP/PE 或 PE/PP)，等等。諸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要預處理，以便改變膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂層對基底膜片的粘附性。預處理可包括但不限于，涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。又一可能優選的隔板可由多孔膜片組成，所述多孔膜片由電紡絲納米纖維組成。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板是由多孔膜片構成的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片由高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物的電紡絲納米纖維組成，所述高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物優選為聚苯并咪唑(PBI)或PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物，所述其它聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物和/或組合。按至少一個實施方案，本發明的ー個目的是提供能夠在高溫電池中直到250攝氏度或以上保持其物理結構的超高熔融溫度微孔隔板。按至少選定的優選實施方案，可以在涂布溶液中通過涂布槽模、刮片、邁耶棒或者直接或反向凹版型輥施加高Tg聚合物。可通過將高Tg聚合物溶解在合適的溶劑中來制備涂布溶液，所述合適的溶劑例如為ニ甲基こ酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮、1，4_ ニ噁烷、丙酮等。涂布溶液可進ー步含有以下中的ー種或多種1)對于高Tg聚合物的非溶劑；2)交聯齊[I,如ニ鹵化物、ニ醒或酰ニ氯(aciddichloride) ；3)用以提高涂層均勻性的表面活性劑；4)無機顆粒，如A1203、TiO2, CaCO3> BaSO4、碳化硅、氮化硼；或5)有機聚合物，如粉狀PTFE或其它化學惰性的、小的(優選小于2微米、更優選小于I微米)、干燥和高熔融溫度。施加高Tg聚合物之后，可以將膜片浸在膠凝浴中。膠凝浴可由単一浴構成，所述単一浴由非溶劑或非溶劑的 混合物組成，或者膠凝浴可由一系列包括溶劑和ー種或多種非溶劑的混合物的浴構成。在涂布操作由一系列浴構成的情況下，最后的浴應優選由非溶劑或非溶劑的混合物構成。應該指出的是，應該使涂布模與膠凝浴之間的距離最小化，以便防止涂料混合物與空氣接觸。浴可處于室溫、低于室溫或處于高溫。膠凝浴步驟用來將高Tg聚合物沉淀到基底膜片上、除去聚合物溶劑(或多種溶齊U)并在高Tg聚合物涂層或層中產生多孔結構。浴組成的選擇和浴的溫度控制聚合物的沉淀速率以及形成在基底膜片、膜或載體上的多孔涂層或層的孔隙度和孔結構。然后，可以將涂布的膜片、膜或載體在烘箱中干燥，并且可以在拉幅機上干燥以防止膜的收縮或卷曲。最終高Tg聚合物涂層或層厚度可優選為1-20 ym，且涂布的微孔膜片或隔板總厚度優選為5-40 u m。在至少某些可能優選的實施方案中，可能優選的是在聚烯烴微孔膜片的至少一面、優選兩面上具有至少約4 u m、優選至少約6 u m、更優選至少約8 u m的涂層以形成HTMI隔板。按至少選定的實施方案，可能優選的發明性隔板是包括多孔膜片、涂層或層的高熔融溫度電池隔板，所述多孔膜片、涂層或層由高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物的紡絲纖維、優選電紡絲納米纖維組成，所述高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物優選為聚苯并咪唑(PBI)或PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物。雖然PBI可能是優選的，但也可以使用PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物，所述其它聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它們的共混物、混合物、和/或組合物。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度涂布或電紡絲涂布的微孔鋰離子可再充電電池隔板或膜片，其能夠在鋰離子可再充電電池(電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結構。此特別可能優選的隔板或膜片優選由聚苯并咪唑(PBI)或PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物的電紡絲納米纖維構成。電紡絲方法可結合高Tg聚合物，如PBI或PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺和聚酰胺酰亞胺以及它們的共混物、混合物、和/或組合物。另一可能優選的發明性隔板是電紡絲涂布的微孔電池隔板，其在至少一面上具有高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物的電紡絲納米纖維涂層，所述高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物優選為聚苯并咪唑(PBI)，并且優選在兩面上(在多孔基底膜兩面上)有涂層。雖然PBI可能是優選的，但也可使用PBI與其它聚合物或多種聚合物的共混物，所述其它聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺 、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚偏ニ氟こ烯、和聚偏ニ氟こ烯的共聚物、以及它們的共混物、混合物、和/或組合物。電紡絲過程可用于產生40-2，OOOnm范圍內的聚合物納米纖維。電紡絲過程利用電場將聚合物溶液從毛細管尖端拉至收集器。將電壓施加于聚合物溶液，這使得聚合物溶液的細流被拉向接地的收集器。細流干燥形成聚合纖維，所述聚合纖維在收集器上積造成三維纖維性網結構。電紡絲可用于將納米纖維聚合物涂層施加到諸如微孔膜片、膜、載體等的基材上。按選定的實施方案，本發明的至少ー個目的是提供高熔融溫度電紡絲涂布的微孔鋰離子可再充電電池隔板或膜片，其能夠在鋰離子可再充電電池(電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等)中直到250攝氏度保持其物理結構達至少ー個短時間段。此特別可能優選的隔板或膜片優選具有施加至其至少一面上的聚苯并咪唑(PBI)或PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物的電紡絲納米纖維涂層，并且優選在微孔基底膜片或膜的兩面上有涂層。電紡絲納米纖維涂層優選由納米級PBI纖維構成，所述納米級PBI纖維直徑在10至2，000納米范圍內、優選直徑在20至1000納米范圍內、更優選直徑在25至800納米范圍內且最優選直徑在30至600納米范圍內。高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板膜片的納米級PBI電紡絲涂層的優選目標基重為1. 0至8. Og/m2、優選為2. 0至6. Og/m2、更優選為2. 2至5. Og/m2,且最優選為2. 5至5. Og/m2。電紡絲過程可以隨機方式將納米級PBI纖維沉積到基底微孔膜片、膜或復合物上，在基底微孔膜片上建立三維納米級纖維性網結構。當通過SEM以5，OOOx放大率觀察吋，纖維優選具有光滑的表面外觀，并且優選是非多孔的，也就是說，纖維不具有任何孔或洞。電紡絲涂布方法可以將高Tg聚合物涂布到微孔多孔膜片上，所述高Tg聚合物如PBI或PBI與另ー種聚合物或多種聚合物的共混物，所述另ー種聚合物或多種聚合物如聚芳酰胺、聚酰亞胺和聚酰胺酰亞胺以及它們的共混物、混合物和/或組合，而且對多孔基底膜片的孔結構或孔隙度沒有不利的影響，也就是說，納米級電紡絲纖維不堵塞基底膜片的孔。電紡絲過程提供了將納米級纖維形式的高Tg聚合物施加到微孔基底膜片上的方法，而納米級纖維本身無需是多孔的。纖維之間的空間可提供所需的孔隙度。因此，并不需要在電紡絲納米級高Tg聚合物纖維中形成孔的另外エ序。在優選的電紡絲過程中，將高Tg聚合物或聚合物溶解在溶劑或多種溶劑中。溶劑在電紡絲纖維的形成期間蒸發。通常情況下，將聚合物施加到微孔基底膜片上的浸涂或凹涂方法可能需要將涂布膜浸在設計用于除去或萃取聚合物溶劑的浴中，此浸潰步驟在涂層中形成多孔結構。從制造的觀點來看，將高Tg聚合物施加到微孔膜片上的優選電紡絲方法可以更為簡單，因為事實上不需要萃取或浸潰步驟以除去溶劑和在涂層中形成孔。實施例1將13um Ce丨gard EK1321PE微孔膜片涂以4 ii m涂布層，所述涂布層由聚苯并咪唑(可得自 Rock Hill, SC 的 PBI Performance Products,在 DMAc 中的26 涂料)和Degussa氣相氧化招20nm直徑顆粒構成。涂布溶液制備方式是,首先將氧化招顆粒在180攝氏度烘箱中干燥過夜以去除水分。然后，制備干氧化鋁顆粒在DMAc中的25重量％漿料。最終涂料組成為7%聚苯并咪唑(PBI)、28%氧化鋁和65% DMAc0用槽模將涂料施加成單面涂層，并將涂布的膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥不到15分鐘的一段時間。實施例2將13um Celgard EK1321 PE微孔膜片涂以7 y y m涂布層，所述涂布層由聚苯并咪唑(可得自 Rock Hill,SC 的PBI Performance Products)和 Degussa 氣相氧化招 20nm直徑顆粒構成。涂布溶液制備方式是，首先，將氧化鋁顆粒在180攝氏度烘箱中干燥過夜以去除水分。然后，制備干氧化鋁顆粒在DMAc中的25重量％漿料。最終涂料組成為7%聚苯并咪唑(PBI)、28%氧化鋁和65% DMAc0用槽模將涂料施加成單面涂層，并將涂布的膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥不到15分鐘的一段時間。實施例3用DMAc將13. 3% PBI涂料稀釋到7°ん采用反向凹涂方法將此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321PE微孔膜`片，接著將涂布的膜片浸入室溫水浴里。將膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥6-10分鐘。水浴被設計成循環浴以便使DMAc的濃度最低。設計膜片涂布路徑以使得膜片的涂布面在浴中時不與輥發生接觸。在浴中的浸潰時間為至少I分鐘。實施例4用DMAc將13. 3% PBI涂料稀釋到7°ん采用反向凹涂方法將此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321 PE微孔膜片，接著將涂布的膜片浸入在水中33%丙ニ醇的室溫浴里。將膜片在80-100攝氏度烘箱中干燥6-10分鐘。設計膜片涂布路徑以使得膜片的涂布面在浴中時不與輥發生接觸。在浴中的浸潰時間為至少I分鐘。實施例5用DMAc將26 % PBI涂料稀釋到10 %。使用刮片將此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321 PE微孔膜片。接著將涂布的膜片浸入室溫丙酮浴里面3-5分鐘。將膜片100攝氏度烘箱中干燥5分鐘。實施例6用由聚芳酰胺溶解在DMAc中混以Degussa氣相氧化招20nm顆粒構成的衆料涂布16um聚こ烯Celgard 隔板膜片。采用凹涂方法施加涂層。
權利要求
1.一種非閉合高熔融溫度或超高熔融溫度微孔的電池隔板、隔板膜片等，其在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，并且包括以下中的至少其一一種或多種高Tg聚合物復合物、層或涂層、施加至微孔基底膜片的單面或雙面高Tg聚合物涂層、自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片，或自持式高Tg聚合物電紡絲微孔隔板或膜片。
2.根據權利要求1所述的電池隔板或隔板膜片，其中，當將電池于升高的溫度下保持一段時間時，所述電池隔板或隔板膜片繼續提供電池功能(離子轉移、充電、和/或放電)的實質程度。
3.一種使用一個或多個根據權利要求1所述的非閉合電池隔板的方法，包括將所述隔板置于高溫電池的陽極與陰極之間，以在將所述電池于升高的溫度下保持一段時間時防止所述陽極與陰極之間接觸。
4.一種鋰離子可再充電電池，包括一個或多個根據權利要求1所述的非閉合電池隔板。
5.一種電池隔板，用于至少特定的極端條件、用于高溫應用、或用作高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板、隔板膜片等，包括 至少一個由一種或多種聚合物組成的膜片、膜、復合物、涂層、或層，所述聚合物的玻璃化轉變溫度(Tg)大于165攝氏度、優選大于180攝氏度、更優選為至少250攝氏度，并且可選擇地溶于至少一種中等揮發性的溶劑。
6.根據權利要求5所述的電池隔板，其中，在將電池于升高的溫度下保持一段時間時，所述隔板防止陽極與陰極之間接觸。
7.根據權利要求5所述的電池隔板，其中，所述隔板能夠在例如約160攝氏度或以上、優選約180攝氏度或以上、或者更高的高溫條件下至少部分地正常工作至少一個短時間段，其中，所述部分地正常工作既包括保持所述電極(陽極和陰極)物理上分開并且也包括允許離子在所述電極之間流動。
8.根據權利要求5所述的電池隔板，其中，所述隔板是非閉合HTMI隔板。
9.一種具有高水平尺寸或結構完整性的非閉合高溫熔融完整性(HTMI)隔板，包括 至少一個由一種或多種高Tg聚合物組成的膜片、膜、復合物、涂層、或層，所述聚合物的高玻璃化轉變溫度(Tg)大于165攝氏度、優選大于180攝氏度、更優選為至少250攝氏度，并且優選可溶于至少一種中等揮發性的溶劑。
10.根據權利要求9所述的HTMI隔板，包括以下中至少其中之一用高Tg聚合物或共混物制成的獨立式多孔膜片和在至少一面上涂有高玻璃化轉變溫度(Tg)聚合物或共混物的多孔膜片。
11.根據權利要求9所述的HTMI隔板，其中，所述隔板是在鋰離子可再充電電池、電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等中直到250攝氏度能夠保持其物理結構的超高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板或膜片。
12.根據權利要求9所述的HTMI隔板，其中，所述隔板是在鋰離子可再充電電池、電池單元、電池組、電池、蓄電池、電容器等中直到160攝氏度能夠保持其物理結構的高熔融溫度微孔鋰離子可再充電電池隔板或膜片。
13.根據權利要求9所述的HTMI隔板，其中，將所述高Tg聚合物涂到由熱塑性聚合物制成的微孔基底膜片或膜上，所述熱塑性聚合物選自聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯，以及它們的共混物、混合物、或組合。
14.根據權利要求13所述的HTMI隔板，其中，諸如聚丙烯之類的基底膜片或膜可任選經預處理，以便改變所述膜片或膜的表面特性，并提高所述高Tg聚合物涂層對所述基底膜片的粘附性，且其中所述預處理可包括涂底料、拉伸、電暈處理、等離子體處理、和/或涂層，如在其一面或兩面上的表面活性劑涂層。
15.根據權利要求9所述的HTMI隔板，其中，所述高Tg聚合物是聚苯并咪唑(PBI)。
16.一種高熔融溫度電池隔板，包括至少一個膜片、膜、復合物、層、涂層、或部件，其具有高水平的尺寸或結構完整性，足以在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，所述升高的溫度優選> 160攝氏度、更優選> 180攝氏度、還更優選> 200攝氏度，且最優選> 220攝氏度，所述一段時間優選至少5分鐘、更優選至少15分鐘，且還更優選至少60分鐘，并且還優選在約160攝氏度、更優選在180攝氏度、最優選在220攝氏度提供或允許所述電極之間持續的至少部分的離子流動達一段時間，優選至少5分鐘、更優選至少15分鐘，且還更優選至少60分鐘。
17.根據權利要求16所述的高熔融溫度電池隔板，其中，所述至少一個膜片、膜、復合物、層、涂層、或部件包括至少一種聚合物，所述聚合物的玻璃化轉變溫度(Tg)為約250攝氏度或以上(高Tg聚合物)且在電解質中的Tg抑制為約50攝氏度或以下(在電解質中的有效Tg為約200攝氏度或以上)，并且所述高Tg聚合物也可溶解在至少一種溶劑或溶劑混合物中，且優選所述高Tg聚合物可溶于至少一種中等揮發性的溶劑，如DMAc。
18.—種制造、測試、和/或使用根據權利要求16所述的高熔融溫度電池隔板的方法。
19.一種高溫電池、鋰離子電池、可再充電電池等，包括根據權利要求16所述的高熔融溫度電池隔板。
全文摘要
本發明公開或提供了非閉合高熔融溫度或超高熔融溫度微孔電池隔板、高熔融溫度隔板、電池隔板、膜片、復合物等，其優選在將電池于升高的溫度下保持一段時間時防止陽極與陰極之間接觸，并且優選當將電池于升高的溫度下保持一段時間時繼續提供相當水平的電池功能(離子轉移、放電)，用于制造、測試和/或使用這種隔板、膜片、復合物等的方法，和/或包括一個或多個這種隔板、膜片、復合物等的電池、高溫電池、和/或鋰離子可再充電電池。
文檔編號H01M2/16GK103053046SQ201180037930
公開日2013年4月17日 申請日期2011年7月29日 優先權日2010年8月2日
發明者石烈, C·格倫·溫斯利, 吉爾·V·沃森 申請人:賽爾格有限責任公司