专利名称：导电的独立式微孔聚合物板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导电的独立式微孔聚合物板的成型，特别是涉及在能量存储装置和其它合适装置制造过程中的使用板材(sheet)。
背景技术：
下述的背景信息，是参照用于能量存储装置中电极加工的实例而给出的。有关本发明的能量存储装置构造细节的具体说明在DavidLinden(主编)，电池手册(Handbook of Batteries)，2nded.，McGraw-Hill，Inc.(1995)中已经作了阐明。对于许多能量存储装置的电极制备，是从形成一种含有呈粉体形式的电化学活性材料、含氟聚合物和溶剂的料浆开始的。所述料浆涂敷到一种作为集电器的金属箔材之上。所述涂敷有电化学活性材料的金属箔，接着经过一个干燥炉以除去溶剂。所述含氟聚合物是用作粘合剂，将所述电化学活性材料固定在一起并形成一种多孔电极。经常地，所述电极经压延以压实涂敷在集电器上的电化学活性材料，该是通过提高所述电化学活性材料的体积分数或敛集率从而降低所述电极的孔隙率而实现的。所述集电器还用作所述电化学活性材料和粘合剂的载体，这是因为这两者之间的结合不具有足够的机械完整性而使其自身站立。所述电极接着被切割成条带，用来缠绕或层叠成组合的能量存储装置。
含氟聚合物，如聚偏氟乙烯，用作聚合物粘合剂已经有多年的历史，这是因为它们相对于许多聚合物、凝胶或液体电解质的电化学和化学不活泼性。但是，如果不是不可能的话，以传统粘合剂用量(2-10wt.％)，用含氟聚合物制备独立的多孔电极是困难的，因为它们的低分子量仅能提供不充分的链缠结。也可采用其它粘合剂如EPDM橡胶和各种类型的聚乙烯，但是它们也不能获得具有独立性能的多微孔板材。所述“独立”是指具有足够机械性能的板，它能允许以板材形式进行如缠绕或退绕之类的操作，以用于能量存储装置部件之中。
一种特定类型的聚乙烯，即超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，可以上述所列的粘合剂用量用来制备具有独立性能的微孔板。聚乙烯的重复单元如下所示(-CH2CH2-)x，其中，x表示在一个单独聚合物链中的重复单元的平均数目。对于聚乙烯用于许多膜和成型部件应用中，x等于约103-104，而对于UHMWPE来说，x等于约105。重复单元数目的不同，是UHMWPE具有较高程度的链缠结和独特性能的原因。
UHMWPE的一种这样的性能是当其在高于其晶体熔点温度加热时，UHMWPE抵抗在其自身重力下的物料流动的能力。这种现象是单个的链滑移过另一个链所需要的长的弛豫时间所引起的结果。UHMWPE具有优良的耐化学性和耐磨损性，并且相对于电极制备中常用的许多含氟聚合物来说，UHMWPE的烃组分具有低得多的骨架密度(0.93g/cc)。这类常用的含氟聚合物包括聚偏氟乙烯(1.77g/cc)和聚四氟乙烯(2.2g/cc)。
UHMWPE常用作用于铅酸电池中隔板的聚合物基体或粘合剂。这类隔板是由含有UHMWPE、沉淀的二氧化硅和加工油的混合物经挤出、压延和抽提而得。所得到的隔板具有许多优点高孔隙率(50-60％)，多枝生长约束的超细孔尺寸，低的电阻、良好的抗氧化性和组合件结构的可密封性。这些隔板通常含有二氧化硅与UHMWPE的重量比在约2.5-3.5之间，或者相应的体积分数比在1.0-1.5的范围之间。这类隔板是设计用来防止阳极与阴极之间的电子传导(即短路)，同时允许经由填充在所述孔隙中的电解质进行离子传导。
尽管UHMWPE是隔板技术的一个组成部分，但它在独立式导电的多孔膜电极的挤出和抽提中的应用还从来没有实现过。本发明希望能够生产这样的可用于能量存储和其它电子装置中的膜电极。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种导电的独立式多微孔聚合物板，它是以相对于聚合物基体具有较高体积分数的导电基体(它由一种电化学活性粉末和一种导电剂所组成的，如果需要的话)所形成的，并具有足够的用于能量存储和其它电子装置应用中的机械性能。
本发明是一种独立式的多微孔聚合物板，它是由一种聚合物基体粘合一种具有导电性能的材料组合物(即导电基体)所构成的。所述聚合物基体优选包括UHMWPE，而所述的材料组合物优选是呈粉末形式。所述UHMWPE具有的分子量可提供足够的分子链缠结，以形成具有独立性能的板材，所述的材料组合物粉末，与用于电池隔板技术中的沉淀二氧化硅相比，具有相对较小的表面积和明显降低的油吸附值。所述板的聚合物基体不超过约0.20的体积分数，聚合物板的空隙或孔隙的体积分数在约0.25-0.8之间。
多个多微孔板可以缠绕或层叠在一个填充有电解质的组合件中，在能量存储装置如电池中用作电极。金属层可施加到所述多微孔板上，在这类装置中用作集电器。
在本发明的一个优选实施方式中，独立的多微孔聚合物板是通过结合UHMWPE、一种呈粉末形式并具有导电性能的材料组合物和一种增塑剂(如矿物油)而制备得到的。UHMWPE和所述材料组合物粉末的混合物与足够量的增塑剂进行混合，并挤压形成一种均匀的粘结物质。吹膜工艺或其它的传统的压延方法可用来成型所述的充油板至它们最终厚度。在一种与用于生产铅酸电池隔板相似的抽提操作中，该油从所述板中去除。接着，将金属层施加到所述抽提板上形成集电器。金属层可为下述方法所形成的金属膜中的一种喷溅沉积、非电沉积、电沉积、等离子体喷雾、或滚动涂敷一种金属料浆到所述的多微孔板之上；或者是一种多孔或非孔金属箔碾压到所述多微孔板上。有些情形中，充足的金属粉末可结合到所述聚合物板中，这样，上述的金属层就变得不必要了。
在本发明的第二个优选实施方式中，一种含有其用量和分子量足以能够提供需要分子链缠结的以形成一种独立多微孔板的UHMWPE的聚合物基体，粘合一种具有导电性能的材料组合物。所得到的导电板可缠绕或层叠在一个组合件中，可在能量存储装置，如电池、电容器、超级电容器或燃料电池中用作许多电极中的一种，所述板的孔隙中填充有一种电解质。这种聚合物基体的一个优点在于，它可用来成型，并可能在阳极、阴极或隔板的相邻层之间提供紧密的接触。
在本发明的第三个优选实施方式中，多个挤出物可用来同时制备阳极、阴极和隔板膜，它们是按照一种连续共挤出方法进行的，或者是在连续方法的末尾一起层压制备的。这种方法可促进相邻阳极、阴极和隔板层之间的整体连贯结合，从而可减少抽提抽提过程中的发生分层的危险性。这种方法还提供了阳极与隔板之间和阴极与隔板之间的紧密接触，而不会毁坏在相邻层界面的孔隙率。将所得到的带有一个或多种集电器的多层条带切割成一定的尺寸，所述的孔隙用电解质填充，制备得到一种能量存储装置。
本发明的其它目的和优点，通过下述优选实施方式的详细描述将会变得更加清楚，它是参考所附的附图进行的。
附图的简要说明
图1和图2，分别地，为按照本发明制备电极所形成的铅酸电池组件的正视图和分解侧视图；图3为表示用来形成本发明电池组件的连续方法的示意图；图4为本发明的电极组件的截面图；图5为装有本发明的电极组件的电化学电池。
优选实施方式的详细描述优选用于本发明的聚合材料，是一种超高分子量的聚烯烃。最优选采用的聚烯烃为一种具有特性粘度至少为10分升/克，优选大于约14-18分升/克的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。相信用于本发明的UHMWPE的特性粘度没有上限限制。目前可商购的UHMWPE具有的特性粘度的上限约为29分升/克。
用于本发明的增塑剂，对于所述聚合物来说，是一种非挥发性的溶剂，并优选在室温下是一种液体。所述增塑剂在室温下对于所述聚合物具有很小或没有溶剂化作用；它是在处于或高于聚合物的软化温度时才发生溶剂化作用。对于UHMWPE来说，所述溶剂化温度可高于约160℃，优选是在约160-220℃的温度范围之间。它最好是采用一种操作油，如石蜡油、环烷油、芳烃油或两种或多种这类油的混合物。合适的操作油的例子包括Shell Oil Company所卖的操作油，如ShellFlexTM3681，GravexTM41，CamexTM945；和Chevron所卖的操作油，如Chevron 500R；和Lyondell所卖的操作油如TuffloTM6056。
用来从所述单个膜或多层膜中抽提吸出所述操作油的任意溶剂，都可用于所述的抽提工艺中，只要该溶剂不对存在于聚合物基体中的电极活性成分有害就可，并且所述溶剂具有这样的沸点，即通过蒸馏可从所述增塑剂中分离出溶剂。这类溶剂包括1，2，2-三氯乙烯、全氯乙烯、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、1，1，2-三氯-1，2，2-三氟乙烷、异丙醇、二乙基醚、丙酮、己烷、庚烷、和甲苯。
在有些情形中，希望选择的操作油能使在抽提吸出操作之后，聚合物板中的任何残留油都不具有电化学活性。
本发明的第一个优选实施方式，是用所述的独立式多微孔膜作为一种组成。所述的“膜(film)”和“板(sheet)”在本发明申请全文中可交互使用，以描述按照本发明所制备的产品，术语“薄板(web)”常常包括膜和板。本发明的实际应用对于具体的薄板厚度不作限定。本发明形成的独立式多微孔聚合物板，是通过结合UHMWPE、电化学活性粉末和导电剂(如炭黑)，如果需要的话，与足够的增塑剂，在适当的温度下，形成均匀粘结板而制备得到的。用来形成这些板的所述电化学活性粉末的变化范围很宽。部分实施例如下实施例1制备含锌板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，2.1g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的锌粉中(颗粒尺寸＜10μm；Aldrich Chemical Co.，56.0g)。用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，9.2g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到装有辊式叶片并由HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。再向混合室中加入另外的操作油(8.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender PrepMill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.7mm，用剥离刀(take-offknife)将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述板冷却到室温，接着用刮刀片从所述板上切割下40mm×60mm的样品。所述样品随后放置到500ml的三氯乙烯浴中，在三氯乙烯浴中用磁搅拌棒循环所述溶剂，从而促进所述ShellFlexTM3681油的抽提吸出。采用新鲜三氯乙烯重复该步骤三次，以确保所述油能全部从所述样品中被抽提吸出。载有三氯乙烯的样品在通风橱中于20℃下干燥5分钟，接着在压力空气炉中于90℃下干燥15分钟。
所得到的多孔板具有0.66mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度。得到其密度为2.91g/cc，根据相应相的骨架密度计算得到孔隙率为49.4％。
下述的三个对比例A、B和C是用来证明所述UHMWPE对成功地制备独立多微孔聚合物板，如实施例1中所述的板的影响。
对比例A将聚偏氟乙烯(Kynar 461；Elf-Atochem，7.5g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的锌粉中(颗粒尺寸＜10μm；Aldrich Chemical Co.，104.3g)。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入二丁基邻苯二甲酸酯(DBP)(Aldrich Chemical Co.，15.0g)。搅拌含DBP的混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到装有辊式叶片并由HAAKE Rheocord 90 torqueRheometer驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在160℃。加入另外的DBP(21.6g)到小型强力混合机中。所得到的混合物混合5分钟，得到一种低粘度油状混合物，它不能被转移到所述的C.W.Brabender PrepMill双辊式滚轧机中。根本无法获得粘结板，尽管所述混合物中含有与实施例1中所列的相同体积分数的聚合物、锌和油。
对比例B采用如对比例A所示相同方法，在所述的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中于160℃下，制备一种含有锌粉(颗粒尺寸＜10μm；Aldrich Chemical Co.，104.3g)、聚偏氟乙烯(Kynar 461；Elf-Atochem，7.5g)和二丁基邻苯二甲酸酯(DBP)(Aldrich Chemical Co.，18.3g)的混合物。所得到的混合物混合5分钟，得到一种糊状物，它不能被转移到所述的C.W.Brabender Prep-Mill双辊式滚轧机中。根本无法获得粘结板，尽管这种配方中含有的二丁基邻苯二甲酸酯，较对比例A配方中所含的二丁基邻苯二甲酸酯少了18.3g(即一半)。
对比例C采用如对比例A所示相同方法，在所述的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中于160℃下，制备一种含有锌粉(颗粒尺寸＜10μm；Aldrich Chemical Co.，104.3g)、聚偏氟乙烯(Kynar 461；Elf-Atochem，9.0g)和二丁基邻苯二甲酸酯(DBP)(Aldrich Chemical Co.，18.3g)的混合物，接着将其转移到所述的Brabender Prep-Mill双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在135℃。根本无法获得粘结板，尽管这种配方中含有的聚偏氟乙烯，较对比例B的配方中所含有的聚偏氟乙烯多了1.5g。
实施例2制备含镍板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，2.64g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的镍粉中(颗粒尺寸为3μm；Aldrich ChemicalCo.，56.0g)。用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，12.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到带有辊式叶片并由HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(8.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.4mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提吸出处理。
所得到的多孔板具有0.37mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度。得到其密度为2.12g/cc，根据相应相的骨架密度计算得到孔隙率为67.0％。
实施例3制备含石墨板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，10.0g)和导电炭黑(Super P；MMM碳，5.0g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的石墨粉末中(BG-35；Superior Graphite Co.，85.0g)。采用一种刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，20.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到装有辊子叶片并由HAAKERheocord 90 torque Rheometer驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(80.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill ModelPM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约1.2mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行吸抽提处理。
所得到的多孔板具有1.2mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度。得到其密度为1.12g/cc，根据相应相的骨架密度计算得到孔隙率为42.5％。
实施例4制备含颗粒状碳板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，1.0g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的颗粒状炭粉中(ENSACO 350；MMM碳，10.0g，其表面积约为800m2/g)。用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell OilCo.，25.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到装有辊式叶片并由HAAKE Rheocord 90 torqueRheometer驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(13.4g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.3mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.29mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为0.41g/cc。
实施例5制备含活性炭板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，1.0g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的活性炭粉末中(Norit SX Ultra；NORIT AmericasInc.，10.0g，其表面积约为1150m2/g)。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，12.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKERheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(6.9g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill ModelPM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.3mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.30mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为0.43g/cc。
实施例6制备含锂钴氧化物板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，9.4g)和石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，8.7g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的锂钴氧化物粉末中(OMG Americas Inc.，81.9g)。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，此时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，15.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(12.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在170℃。辊隙调节到约0.4mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.36mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度。得到其密度为1.75g/cc，根据相应相的骨架密度计算得到孔隙率为47.8％。
实施例7制备一种含锂锰氧化物板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，4.9g)和导电炭黑(Super P；MMM Carbon，6.3g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的锂锰氧化物粉末中(Japan Energy Corp.，73.8g)。采用一种刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入Tufflo操作油6056(Lyondell Lubricants，24.2g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKERheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(6.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.BrabenderPrep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.3mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.30mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为1.50g/cc。
实施例8制备含二氧化锰板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，2.6g)和石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，4.0g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的二氧化锰粉末中(碱性电池级；kerr-McGee Chemical LLC.，32.0g)。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，8.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(12.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.4mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.39mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为1.27g/cc。
实施例9制备含铅(II，III)氧化物板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，3.2g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的铅(II，III)氧化物粉末中(Pb3O4；1-2μm；Aldrich Chemical，145.8g)。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell OilCo.，1.5g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(22.8g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.7mm，在辊子温度低于130℃后，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.67mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为3.93g/cc。
实施例10制备含铅(II)氧化物板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，1.4g)、硫酸钡(BaSO4；Aldrich Chemical，2.1g)和导电炭黑(Super P；MMMCarbon，0.2g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的铅(II)氧化物粉末中(PbO；Aldrich Chemical，88.7g)。采用一种刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，1.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊子叶片并采用HAAKERheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(11.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill ModelPM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.8mm，在所述辊温度低于130℃后，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.86mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为4.06g/cc。
实施例11制备含氢氧化镍板将UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，1.9g)和石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，3.9g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的氢氧化镍粉末中(OMG americas Inc.，20.7g)。采用一种刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，14.8g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(3.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在175℃。辊隙调节到约0.5mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.52mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为0.87g/cc。
实施例12制备含石墨板将UHMWPE(1900 HCM；Montell Polyolefins，2.1g)和导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的石墨粉末中(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)。采用一种刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，15.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊子叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，采用HAAKE Rheocord 90torque Rheometer进行驱动，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(10.9g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.BrabenderPrep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.6mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.58mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度。得到其密度为0.88g/cc，根据相应相的骨架密度计算得到孔隙率为58.2％。
实施例13制备含石墨板实施例13采用如实施例12所述的配方，不同之处在于，在此配方中的聚合物基体是由3∶1重量比的UHMWPE和HDPE组成的，以制备石墨/导电炭黑电极。采用如实施例12所述的相同方法，从含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(SuperP；MMM碳，1.7g)、UHMWPE(1900 HCM；Montell聚烯烃，1.6g)、高密度聚乙烯(HDPE)(1288；Fina Chemical，0.5g)和ShellFlexTM3681操作油(25.9g)的混合物中形成多孔板。在此实例中，所述充油板在135℃下从所述双辊式滚轧机中除去。在经抽提之后，所述多孔板具有0.25mm的厚度，其密度为0.90g/cc。
实施例14制备含石墨板实施例14采用如实施例13所述的配方，不同之处在于，制备石墨/导电炭黑电极过程中，此配方中的聚合物基体是由等重量的UHMWPE和HDPE组成的。采用如实施例12所述的相同方法，从含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、UHMWPE(1900 HCM；MontellPolyolefins，1.05g)、高密度聚乙烯(HDPE)(1288；Fina Chemical，1.05g)和ShellFlexTM3681操作油(25.9g)的混合物中形成多孔板。在此实例中，所述充油板在135℃下从所述双辊式滚轧机中除去。在经抽提之后，所述多孔板具有0.25mm的厚度，其密度为0.88g/cc。
下述的两个对比例D和E是用来证明采用有效量的UHMWPE对于成功制备独立式微孔聚合物板如实施例14所述板的影响。
对比例D将导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、UHMWPE(1900HCM；Montell Polyolefins，0.5g)和高密度聚乙烯(HDPE)(1288；FinaChemical，1.6g)加入到入放置在250ml塑料烧杯的石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)中。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，15.0g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(10.9g)。所得到的混合物混合5分钟，形成一种不可转移到所述C.W.Brabender Prep-Mill双辊式滚轧机的稀薄糊状物。在这种配方中，用低含量的UHMWPE，根本无法获得粘结板。
对比例E采用如对比例D所述的相同方法，在HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中于180℃下，制备一种含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、高密度聚乙烯(HDPE)(1288；Fina Chemical，2.1g)和ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，25.9g)的混合物。所得到的混合物混合5分钟，形成一种不可转移到所述C.W.Brabender Prep-Mill双辊式滚轧机的稀薄糊状物。对于这种其中不含有UHMWPE的配方，根本无法获得粘着板。
实例12、13和14证实本发明包括含有UHMWPE的聚合物基体，所述UHMWPE既可以是一种单一聚合物材料，也可以是包括但不限于高密度聚乙烯(HDPE)的多种聚合物材料中的一种。但是，表1表明，按照实施例12-14所形成的抽提板的评价，说明采用较高UHMWPE含量所制备得到的样品具有较好的机械性能。(表1还表明，在对比例D和E中采用较低含量的UHMWPE不能形成板)。列于表1中的数据是由从每块板中切割下来三个2.5cm×7.5cm条带样品并在Instron machine(Model#4301)上进行评价得到的。全部测试是在十字头速率为50cm/min下进行的。表1中所报导的数值为平均值。
实施例15制备含石墨板将UHMWPE(1900 HCM；Montell Polyolefins，2.1g)、聚偏氟乙烯聚合物(Kynar 2801；Elf-Atochem，0.21g)和导电炭黑粉末(SuperP；MMM Carbon，1.7g)加入到放置于250ml塑料烧杯中的石墨粉末中(BG-35；superior Graphite Co.，46.1g)。采用刮刀对所述粉末进行混合，直到形成一种均匀的混合物，这时加入ShellFlexTM3681操作油(Shell Oil Co.，22.9g)。搅拌含油混合物直到获得一种自由流动状态，接着将所述混合物放置到带有辊式叶片并采用HAAKERheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向混合室中加入另外的操作油(3.0g)。所得到的混合物混合5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill ModelPM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在170℃。辊隙调节到约0.3mm，在降低所述辊子温度到157℃之后，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
所述充油板按实施例1所述方法进行抽提处理。
所得到的多孔板具有0.33mm的厚度，对其进行称重并测定以确定其密度，得到其密度为0.91g/cc。
实施例16制备含石墨板实施例16采用如实施例15所述的配方，不同之处在于在此配方中采用了聚偏氟乙烯均聚物。采用如实施例15所述的相同方法，从一种含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、聚偏氟乙烯(Kynar 741；Elf-Atochem，0.21g)、UHMWPE(1900 HCM；Montell Polyolefins，2.1g)和ShellFlexTM3681操作油(25.9g)的混合物中形成多孔板。在经抽提之后，所述多孔板具有0.38mm的厚度，其密度为0.92g/cc。
实施例17制备含石墨板实施例17采用如实施例15所述的配方，不同之处在于此配方含有另外数量的聚偏氟乙烯共聚物。采用如实施例15所述的相同方法，从含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、聚偏氟乙烯共聚物(Kynar 2801；Elf-Atochem，0.53g)、UHMWPE(1900 HCM；Montell Polyolefins，2.1g)和ShellFlexTM3681操作油(25.9g)的混合物形成的多孔板。在经抽提之后，所述多孔板具有0.26mm的厚度，其密度为0.90g/cc。
实施例18制备含石墨板实施例18采用如实施例15所述的配方，不同之处在于此配方采用聚丙烯腈代替聚偏氟乙烯共聚物。采用如实施例15所述的相同方法，由含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、聚丙烯腈(Aldrich Chemical，0.21g)、UHMWPE(1900 HCM；Montell Polyolefins，2.1g)和ShellFlexTM3681操作油(25.9g)的混合物形成多孔板。在经抽提之后，所述多孔板具有0.36mm的厚度，其密度为0.95g/cc。
实施例19制备含石墨板实施例19采用如实施例15所述的配方，不同之处在于此配方采用聚环氧乙烷代替聚偏氟乙烯共聚物。采用如实施例15所述的相同方法，由含有石墨粉末(BG-35；Superior Graphite Co.，46.1g)、导电炭黑(Super P；MMM Carbon，1.7g)、聚环氧乙烷(Polyox WSRCoagulant；Union Carbide，0.21g)、UHMWPE(1900 HCM；MontellPolyolefins，2.1g)和ShellFlexTM3681操作油(25.9g)的混合物形成多孔板。在经抽提之后，所述多孔板具有0.40mm的厚度，其密度为0.93g/cc。
本发明的第二个优选实施方式是涉及所述独立式微孔聚合物板在能量存储装置中的应用。所述聚合物板特别适用于这类装置之中，这是因为它是独立的、多孔的、导电的，并具有电化学活性。本发明可适用的能量存储装置包括，但不局限于这些电容器、超电容器、电池和燃料电池。
第二个优选实施方式的第一实现方式是所述独立式多微孔聚合物膜在电池中的应用。电池可将化学能转化为电能。有非常多的电化学活性材料可用来形成电池中的阳极和阴极，可参见《电池手册》。这些材料可以包括包括锂镍氧化物、锂钴氧化物和锂锰氧化物的锂嵌入化合物；铅(II)氧化物，铅(II，III)氧化物及铅和氧化铅的混合物；二氧化锰；氧化锌；镍；锌；铅；银；铁；氧化铁；包括镧-镍(LaNi5)的金属氢化物；氧化钴；镍、锌和镉，和钴的氢氧化物；呈纤维、粉末或微珠形式的结晶或无定形含碳材料，其包括天然或合成的石墨、炭黑、焦炭、中碳微珠或活性炭。下述实施例是例证性说明本发明在各种不同类型电池中的应用。
实施例20铅-酸二次电池
1一氧化铅(黄色氧化铅)，Aldrich Chemical Co.
2硫酸钡，Aldrich Chemical Co.
3Super P；MMM Carbon4Minium(红色氧化铅)，Aldrich Chemical Co.
5Hi-SilSBG沉淀二氧化硅，PPG Industries，Inc.
6ACC10319E，Allied Color Industries，Inc.
7PetracCZ-81，Synthetic Products Corp.
8IrganoxB-215，Ciba-Geigy Corp.
91900 HCM，Montell USA Inc.
10ShellFlexTM3681，Shell Oil Co.
按照实施例20制备的铅-酸二次电池的组成如表2所示。图1和图2分别表示所得到的铅-酸电池组件的正视图和分解图。表2中所述干燥阳极成分在一个600ml高型烧杯中结合在一起并用刮刀进行混合。在进行混合时，向该混合物中加入油(1g)，同时持续混合。继续混合直到形成自由流动的粉末。将所述自由流动粉体加入到带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向所述小型强力混合机中加入余下的油(11g)。将所得到的混合物混合(compound)约5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在150℃。辊隙调节到约0.67mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
对于阴极重复上述方法，阴极配方有下述例外使用油(1.5g)与存在于600ml高型烧杯中所述干燥成分进行混合，另外的油(22.8g)是加入到所述小型强力混合机中，所述双辊滚轧机的温度为130℃，所述的辊隙设定在约0.8mm。
对于隔板，重复上述方法，但隔板配方有下述例外使用油(12g)与存在于600ml高型烧杯中所述干燥成分进行混合，另外的油(6g)是加入到所述小型强力混合机中，所述双辊滚轧机的温度为173℃，所述的辊隙设定在约0.4mm。
从阳极和阴极板上切割下两个长方形，每个大小都为4cm×6cm。从所述隔板板上切割一个6cm×8cm的长方形。两个集电器，每个大小为4cm×6cm，带有一个2cm×10cm的输出接线片，它们是从延展的铅钙合金(0.065wt％钙)条带上切割下来的。栅格线的尺寸为1mm×1mm，栅格开孔的尺寸为8mm×7mm。
一个栅格是夹在两个充油阳极板之间，所述三层组件是在Model C Carver Laboratory Press中于143℃和压力不大于100kPa条件下进行层压制备得到的。第二栅格是夹在两个充油阴极板之间并在Carver Laboratory Press中于143℃和压力不大于100kPa条件下进行层压而得到的。所述充油隔板膜是夹在上述制备得到的阳极和阴极之间并在Carver Laboratory Press中于143℃和压力不大于100kPa条件下进行层压而得到的。所得到的层压电池叠层在一个2.0升的三氯乙烯烧杯中用磁搅拌棒在200rpm下旋转进行抽提处理。采用新鲜三氯乙烯重复所述抽提步骤三次，以确保所述油被全部吸出。所述载有三氯乙烯的电池叠层在通风橱中于20℃下干燥5分钟，接着于90℃在压力空气炉中干燥15分钟。
将所得到的多孔组件浸渍在一个填充有1.05 sp.gr.H2SO4的容器中。将所述电池叠层和容器放置在一个真空干燥器中，它经抽真空到压力为125mmHg柱一分钟，之后，解除真空。重复这种抽真空解除循环五次。从所述干燥器中取出所述的电池组件，并浸渍在600cc的1.05sp.gr.H2SO4中。所述阳极集电器接线片与HewlettPackard Model 6611C DC电源的负极石墨相连接。所述阴极集电器接线片连接到正极石墨上。所述电池是在0.12安培下经23.8小时形成的。轻轻倒出成型的组成电解质(1.05sp.gr.H2SO4)，并用1.28sp.gr.H2SO4替代。所述电池接受一个简短的最终充电，0.12安培下进行0.25小时。在停留0.25小时之后，开路电压为2.22伏特。所述电池在0.3amp下放电至终止电压1.75伏，得到0.411安培-小时。
实施例21LMO石墨二次电池
1BG-35，Superior Graphite Co.
2Super P；MMM Carbon3LiMn2O4，Japan Energy Corporation4Areosil R812S，Degussa Corporation51900 HCM，Montell USA Inc.
6ShellFlexTM3681，Shell Oil Co.
按照实施例21制备的LMO石墨二次电池的组分如表3所示。所述UHMWPE和油(64.6g)都列在表3中所述阳极成分中，它们在一个600ml高型烧杯中用刮刀进行混合，直到形成一种料浆。将所述料浆转移到一种带有辊式叶片并采用HAAKE Rheocord 90torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。大约在所述料浆被加入到小型强力混合机三分钟之后，形成一种凝胶，可由转矩峰显示。列于表3中余下的干燥阳极成分，在600ml高型烧杯中组合并用刮刀进行混合。大约在所述凝胶化转矩峰之后五分钟，将混合的干燥阳极成分加入到小型强力混合机中。这种混合物混合大约五分钟，得到一种均匀的粘结物质。
将这种物质转移到C.W.Brabender Prep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在175℃。辊隙调节到约0.3mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。从这种阳极膜上切割一个8cm×8cm正方形，并放置在铝箔盖板之间，将它转移到Carver Laboratory Press中并于143℃下，在压力约为2500kPa时压制成厚度为0.10mm。所述膜可允许冷却到室温，除去所述的铝箔盖板。
上述方法可用于表3中用UHMWPE(14g)和油(69.1g)的阴极配方。对于这种情形，从双辊式滚轧机得到的阴极膜可在CarverLaboratory Press中在压力约为2500kPa时，压制成厚度为0.15mm。
列在表3的隔板配方中的所有成分，它们在一个600ml高型烧杯中用刮刀进行混合，直到形成一种料浆。将所述料浆转移到一种带有辊子叶片并采用HAAKE Rheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。大约在所述料浆引入到小型强力混合机三分钟之后，形成一种凝胶，可由转矩峰显示。这种混合物混合大约五分钟，得到一种均匀的粘结物质。采用上述的双辊式滚轧机、LaboratoryPress和方法，从这种物质中制备得到0.05mm的隔板膜。
从两个阳极和阴极膜上切割下一个4cm×6cm的长方形。从所述隔板膜上切割一个6cm×8cm的长方形。从延展的铜箔(由ExmetCorporation生产的2Cu6-410F)上切割带有一个1.5cm×6cm的输出接线片的4cm×6cm的阳极集电器。这种箔的厚度为0.05mm，绞合厚度为0.18mm。从延展的铝箔，2AL6040F(Exmet Corporation生产)上切割一个4cm×6cm的阴极集电器，它带有一个1.5cm×6cm的输出接线片。这种箔的厚度为0.05mm，绞合厚度为0.18mm。
所述集电器、充油板和隔板按下述顺序进行层叠铜集电器、阳极膜、隔板、阴极膜和铝集电器。这种层叠接着在Model C CarverLaboratory Press中于143℃下，压力不大于100kPa条件下进行层压。所述层压的电池叠层，在一个高型600ml的三氯乙烯烧杯中，采用磁搅拌棒以100rpm旋转进行抽提处理。采用新鲜三氯乙烯重复所述抽提步骤三次，以确保所述油全部被吸出。所述负载有三氯乙烯的电池叠层在通风橱中于20℃下干燥5分钟，接着于90℃在压力空气炉中干燥15分钟。
由一个12mm UHMWPE块制造一个电池箱和开缝盖。内部电池尺寸大约为1mm×70mm×100mm。所述抽提充油电池组件的阳极集电器接线片和阴极集电器接线片经所述盖狭缝插入并用环氧树脂固定就位，这样，当所述电池盖固定就位时，所述电池组件与所述电池腔底部接触。所述电池组件，附带有电池盖、电池箱、台架、支撑棒、固定夹、2cc磨砂玻璃注射器和100mm 20量规SS吸液管，在一个压力空气炉中于110℃下干燥16小时。
5.0级氮气从2个H形气体汽缸中经一个由6mm多流管组成的多歧管、二个Matheson Model 3102C-580双段调节器和一个GilmontModel GF-5521-1700流量计输入到一个Manostat Model 41-905-000手套箱(glove)和空气闭锁装置中。所述手套箱中水分含量，采用一种Labcraft数字湿度计进行测量。工厂密封的一升烧瓶，EMIndustries，Inc.，SelectipurLP30(EC∶DMC＝1∶1 w/w，1M LiPF6)的六氟磷酸锂电解液，放入到所述手套箱中，用5.0级氮气以大约每分钟16.5升速率净化1小时。这可降低所述手套箱中的露点到-40℃。将所述电池组件、附带的电池盖、电池箱、支架、支撑棒、固定夹、2cc磨砂玻璃注射器和100mm 20量规SS吸液管，从所述压力空气炉中转移到手套箱空气闭锁装置中。
在所述手套箱中，所述电池箱通过采用所述的支架、支撑棒和固定夹呈直立方向被固定。采用所述的注射器和吸液管，将约5ml的LP30电解液转移到所述的电池箱中。将所述的电池组件插入到所述电池箱中。所述阳极集电器接线片，采用经过手套箱壁的导线经由气体密封连接，连接到Hewlett Packard Model 6611 C DC电源的负极端。所述阴极集电器接线片采用相似方式连接到电源的正极端。所述电源的电压极限设定在4.2伏特，电流极限设定在0.0121安培。在随后的时间里，所述氮气流逐渐降低到3.2l/min.。这可充分地维持手套箱中的露点在-40℃。
在3.93小时后，充电的电池电压逐渐提高到4.2伏特。充电电流逐渐降低，在8.18小时之后，充电终止，电流大约为0.0005安培。所述电池在0.0121安培下放电3.78小时，以切断2.7伏特的电压。所述第一个三次充电放电循环的数据列在下述的表4之中。
实施例22碱性二氧化锰原电池
1锌尘＜10μm，98％；Aldrich Chemical Co.
2电解二氧化锰AB级，Kerr-McGee Chemical LLC3BG-35，Superior Graphite Co.
41900 HCM，Montell USA Inc.
5ShellFlexTM3681，Shell Oil Co.
按照实施例21制备的碱性二氧化锰原电池的组成如表5所示。将表5中所述干阳极成分在一个600ml高型烧杯中混合，并用刮刀进行混合。在连续的混合中，向混合物中加入油(12g)。继续混合直到形成一种自由流动粉末。
将这种自由流动粉末放置到带有辊式叶片并采用HAAKERheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向所述小型强力混合机中加入余下的油(5.2g)。这种混合物混合大约五分钟后，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.BrabenderPrep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在175℃。辊隙调节到约0.3mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。从这种阳极膜上切割一个8cm×8cm正方形，并放置在铝箔覆盖板之间，将它转移到Carver Laboratory Press中并于143℃下，在压力约为2500kPa时压制成厚度为0.13mm。所述膜可允许冷却到室温，除去所述的铝箔覆盖板。
重复上述方法用于所述的阴极配方，不同之处在于所述油(15g)与所述干燥成分进行混合，另外的油(5g)加入到所述小型强力混合机中，所述双辊式滚轧机的辊隙设定在约0.6mm，不采用Carver Laboratory Press压制。
从阳极和阴极膜上各切割下一个4cm×6cm的长方形。从一个无纺布聚酰胺隔板(BG06836；0.13mm厚度；Hollingsworth & VoseCo.)上切割一个6cm×8cm的长方形。从延展的铜箔(由ExmetCorporation生产的2CU6-4/OF)上切割一个4cm×6cm的阳极集电器，它带有一个2cm×10cm的输出接线片。这种箔的厚度为0.05mm，绞合厚度为0.18mm。从延展的镍箔，3Ni4-4-OA(ExmetCorporation生产)上切割一个4cm×6cm的阴极集电器，它带有一个2cm×10cm的输出接线片。这种箔的厚度为0.08mm，绞合厚度为0.1mm。
所述充油板、集电器和隔板按下述顺序进行层叠阳极膜、铜集电器、隔板、镍集电器和阴极膜。这种叠层接着在一种Model CCarver Laboratory Press中于143℃和压力不大于100kPa条件下进行层压。所述层压的电池叠层，在一个高型600ml的三氯乙烯烧杯中，采用磁搅拌棒以100rpm旋转进行抽提处理。采用新鲜三氯乙烯重复所述抽提步骤三次，以确保所述油全部被抽出。所述负载有三氯乙烯的电池叠层在通风橱中于20℃下干燥5分钟，接着于90℃在压力空气炉中干燥15分钟。
将所得到的多孔部件浸渍在250ml装有33wt.％氢氧化钾和约0.4wt％由一种芳族聚乙二醇醚所组成的非离子表面活性剂的液态溶液的广口瓶中。将所述电池叠层部件和广口瓶放置到一个真空干燥器中，它经抽真空到压力为125mmHg柱一分钟，之后，解除真空。重复这种抽真空解除循环五次。将所述饱和电池叠层部件放置在一个75cm×125cm聚乙烯袋中，这样所述电流集电器就可从所述袋中伸出来。这种电池的开路电压为1.39伏特。所述电池可以一小时的休止周期进行一连串的10分钟定电阻放电。开始电压和结束电压和电流如表6所示。
这种优选实施方式的第二种执行，是所述独立式多微孔膜在一种双层(超)电容器中的应用。下述实施例将对本发明在双层电容中的应用进行例证性说明。
实施例23炭黑，Ensaco 350 GR电容器
1Ensaco 350 GR，Erachem Europe
2Hi-SilSBG沉淀氧化硅，PPG Industries，Inc.
3ACC10319E，Allied Color Industries，Inc.
4PetracCZ-81，Synthetic Products Corp.
5IrganoxB-215，Ciba-Geigy Corp.
61900 HCM，Montell USA Inc.
7ShellFlexTM 3681，Shell Oil Co.
按照实施例23制备的炭黑，Ensaco 350 GR电容器的组成如表7所示。表7中所述干燥电极成分在一个600ml高型烧杯中结合在一起并用刮刀进行混合。在用刮刀进行混合时，向该混合物中加入油(28g)。在经彻底混合后，混合物形成一种自由流动的粉末。
将所述自由流动粉末放置到一种带有辊式叶片并采用HAAKERheocord 90 torque Rheometer进行驱动的HAAKE Rheomix 600小型强力混合机中，以80RPM进行旋转并设定在180℃。向所述小型强力混合机中加入余下的油(14g)。所得到的混合物混合约5分钟，得到一种均匀的粘结物质。将这种物质转移到C.W.BrabenderPrep-Mill Model PM-300，双辊式滚轧机中，以15rpm进行旋转，并设定在170℃。辊隙调节到约0.4mm，采用剥离刀将所得到的聚合物板从所述辊上取下。
对于隔板配方，是重复上述方法，但存在下述不同之处使用油(12g)与存在于600ml高型烧杯中的干燥成分进行混合，另外的油(6g)是加入到所述小型强力混合机中，所述双辊滚轧机的温度为173℃，所述的辊隙设定在约0.4mm。从所述隔板板材上切割一个8cm×8cm的正方形。将它放置在铝箔盖板之中，并转移到一种Model C Carver Laboratory Press中于143℃和压力不大于2500kPa条件下压至厚度为0.10mm。所述膜允许冷却到室温，除去所述的铝箔盖板。
从所述电极板上切割下两个4cm×6cm长方形。从所述隔板膜上切割下一个6cm×8cm的长方形。从延展的钛箔，2Ti3.5-4/OA(Exmet Corporation制造)上切割下两个带有一个2cm×10cm的输出接线片的4cm×6cm的电流集电器。这种箔的厚度为0.05mm，其绞合厚度为0.09mm。所述集电器、充油板和隔板膜是按下述顺序进行层叠的集电器、电极板、隔板膜、电极板和集电器。这种叠层接着在一种Model C Carver Laboratory Press中于143℃和压力不大于100kPa条件下进行层压。所述层压电容部件在一个高形600m1的三氯乙烯烧杯中用磁搅拌棒在100rpm下旋转进行抽提处理。采用新鲜三氯乙烯重复所述抽提步骤三次，以确保所述油全部被抽出。所述负载有三氯乙烯的电容器在通风橱中于20℃下干燥5分钟，接着于90℃在压力空气炉中干燥15分钟。
所得到的多孔电容器部件浸没在一个含有1.28 sp.gr.H2SO4电解液的250ml样品广口瓶中。所述电容器部件和广口瓶放置在一个真空干燥器中，它经抽真空到压力为125mmHg柱一分钟，之后，解除真空。重复这种抽真空解除循环五次。将所述饱和电容器放置到一个75mm×125mm的聚乙烯袋中，这样，所述的电流集电器就可从所述袋中伸出。
所述电容集电器接线片与Hewlett Packard Model 6611C DC电源的接线端相连接。所述电源电压极限设定在1.2伏特，所述电流极限设定在1安培。初始电流为71毫安，在10分钟后，按指数衰减到19毫安。在10分钟后，拆除所述电源，记录下电容器的开路电压。初始断路电压为0.98伏特，在电源拆除10分钟后，降低到0.65伏特。尽管不可能获得以法拉计的计量电容所需要的装置，但是，上述的行为与工作电容器是一致的。
本发明的第三个优选实施方式，是一种连续共挤出方法，在其中，多种挤出物是用来同时制备一种包括单独阳极、阴极和隔板层的多层膜。所得到的带有电流集电器的多层膜被切割成一定的尺寸，并填充有电解液，以制备一种能量存储装置。图3图示说明了一种用来形成本发明的电极部件的连续共挤出方法。该图示说明的方法采用三种挤出物和一种共挤出模。
挤出机10具有一个含有一个进料部件11的计量区，通过该区，存在于一种非挥发性增塑剂中的聚合物悬浮液进料到所述的挤出机中。挤出机10具有一个含有第二进料部件111的第二计量区，通过该区，一种阳极活性物质进料到所述的第二(下游)计量区中。
挤出机12具有一个含有一个进料部件13的计量区，通过该区，存在于一种非挥发性增塑剂中的聚合物和填充物的悬浮体进料到所述的挤出机中。挤出机14具有一个含有一个进料部件15的计量区，通过该区，存在于一种非挥发性增塑剂中的聚合物悬浮体进料到所述的挤出机中。挤出机14具有一个含有第二进料部件115的第二计量区，通过它，一种阴极活性物质可进料到所述的第二(下游)计量区中。
挤出机10、12和14，优选地，它们是带有混合和输送区的双螺杆挤出机。这种双螺杆挤出机具有螺杆，它们可以是同向旋转的，也可以是反向旋转的。挤出机中采用的温度是保证所述聚合物能被增塑剂溶解的温度，但不得高至在挤出机的停留期间会引起所述料浆组分中的任意成分发生降解。尽管双螺杆挤出机是优选的，但是，能对各种不同料浆施加热量和剪切的其它装置也可采用，例如，作为例子，一种Farrel连续混合机。
所述的阳极挤出物经由一个加热管道16从挤出机10被传送到共挤出模20中；所述隔板挤出物经由一个加热管道17从挤出机12被传送到共挤出模20中；并且所述阴极挤出物经由一个加热管道18从挤出机14被传送到共挤出模20中。熔体泵(melt pumps)可用来将所述的挤出物从挤出机10、12和/或14供给共挤出模20中。
共挤出模20可为一种板材挤出模，也可为一种吹塑薄膜模。如果是形成一种吹塑薄膜，则在抽提所述增塑剂之前，管结构可切开成为一个较宽的单一厚度的薄板。
尽管图中没有说明，但是，如果是采用板挤出模，则希望所得到的三层前体膜30，经过两个或多个压延辊的辊隙，以帮助控制膜厚度和其它性能。另一种替代方案是，所述热的前体膜30，可浇注到用来控制膜度和其它性能的淬灭辊和一连串的预拉伸辊上。
另外，三层前体膜30，不管在吹塑薄膜模中形成，正如从板挤出模和压延机组(calender stack)形成压延膜，还是如从板挤出模和淬灭辊形成熔体浇注膜，它通过拉幅架能在所述机器和/或交叉机器方向进行吹塑，以改进膜厚度和其它性能。
由共挤出模20所形成的三层膜30，采用或者是没有采用不同的中间步骤进行改进，它可沿着阳极集电器81和阴极集电器83，进料到层压辊84和85的辊隙中，以形成最终的电池结构。呈长胶片形式(roll stock form)的所述电流集电器，从松开位置80和82提供给所述层压辊。
包括有所述三层母体膜30的一种五层电池结构86，环绕辊40进料并进入一个放置在槽44中的抽提浴42中。所述五层电池结构接着绕辊46经过并离开槽44。含有三层前体膜30的所述五层电池结构86的部分，基本上使全部含有的增塑剂被抽提浴42中的溶剂所除去。抽提后的五层电池结构绕辊60经过并进入到一个干燥区88，在此所述溶剂经蒸发除去。
所述抽提的不含有溶剂的五层电池结构89传送到控制湿度装置90中，在其中，所述电池结构切割成段，这些切割段组装成分立的电池，引入电解液，并进行其它最终的装配操作。在所述结构切割成段时，所述连续电池生产的连续部分就结束了。
所述抽提步骤业已经采用槽44的实施方式作了简要的说明。但是，这种抽提步骤优选是在一种与US4648417所述抽提器相似的抽提器中进行的。在抽提之后，所得到的多层电池结构可进一步进行压延处理以控制孔隙率和层厚度(不论是电流集电器是否存在，这都是正确的)。
所述连续生产的多(三)层电池组件30(抽提步骤之前)和多(五)层电化学电池结构89，分别如图4和图5所示。可以看出，电池结构89由阳极电流集电器81、阳极层52、隔板层54、阴极层56和阴极集电器83所组成。
尽管本发明的形成多层电池结构的方法，优选是以连续操作方法通过共挤出阳极、隔板和阴极；层压电流集电器；抽提增塑剂；和除去抽提溶剂而实现的，但是，它种操作也可单独进行，或者是以不同的组合进行。如果所述阳极、隔板和阴极层是单独形成的，则优选地，在所述增塑剂的溶剂抽提之前，它们将可相互之间进行层压并层压到它们相应的电流集电器上，以促进相邻层之间的粘着接合。但是，在一个单独操作中，希望从这些层的一个或多个中抽提所述增塑剂，然后层压抽提后的层。如果所述阳极、阴极和隔板层是单独形成的，则希望使每个挤出机的相应的挤出物经过一个压延辊层叠装置(calender roll stack)，以帮助控制膜厚度和其它参数。一种合适的压延辊层叠装置公开在US4734229中。在溶剂抽提所述增塑剂之后，所述电池组件被传送到一个控制湿度的环境中，它是本领域技术人员公知的。
如果所述阳极、阴极和隔板膜是单独成型的，或者是以多层膜成型，则这种膜或这些膜可以所述机器方向、与机器交叉方向、或者是这两种方向，进行取向(伸展)，这是在从所述膜中增塑剂的溶剂抽提步骤之前或之后，但在层压到电流集电器之前进行的。
当这种电化学电池组件形成之后，将所述的薄板切割成一定的尺寸，包装，并组合成电池。所述组合电池组件接着填充电解质并密封，都是采用本领域的公知技术进行的。
本发明所述的阳极母体，优选包括一种增塑剂、一种含有UHMWPE的聚合物基体和一种碳材料。天然或合成的石墨是一种优选的碳材料。其它的含碳材料也可采用，包括炭黑、灯黑、焦炭、碳纤维或中炭，或其混合物。所述阳极还含有其它次要的成分。
本发明所述的阴极母体优选包括一种增塑剂、一种含有UHMWPE的聚合物基体和一种阴极填充物，最后这种物质是与锂离子形成一种阴极插入复合物的化合物与一种导电材料的混合物。这种阴极材料在本领域是公知的。具体例子包括钴、锰、钼、钒、铬和铜的氧化物；钛、钼和铌的硫化物；锂氧钴氧化物(例如，LiCoO2和LiCoVO4)；和锂氧锰氧化物(例如，LiMn2O4)；锂氧镍氧化物(例如，LiNiO2和LiNiVO4)；和它们的混合物。其它的例子包括公开在US5429890中的LixMn2O4(尖晶石)的阴极活性材料混合物。这种混合物可包括LixMn2O4(尖晶石)和至少一种选自LixNiO2和LixCoO2的锂氧金属氧化物材料，其中0＜x≤2。
US5778515中公开了这种阴极材料可与一种导电材料如石墨、粉末炭、粉末镍颗粒、导电聚合物等进行进行混合。在本发明成型的阴极中，优选地含有这类导电材料。
所述隔板母体是由一种增塑剂、含有UHMWPE的聚合物基体和如沉淀二氧化硅、发烟二氧化硅、化学改性的沉淀二氧化硅、化学改性的发烟二氧化硅或磷酸锂的一种填充物或多种填充物所形成的。优选的填充物为发烟的憎水性二氧化硅。这类氧化硅的例子包括Degussa Areosil R812S和J.M.Huber Cab-Osil TS-530。
实施例24阳极母体组合物制备一种两组份阳极母体组合物，该是通过形成聚合物和增塑剂与阳极活性材料的混合物的悬浮体而制备的。
所述聚合物增塑剂悬浮体是在一个15升圆筒中采用一种Lightning Model Paratrol A混合机于800rpm旋转速度下制备得到的。所述悬浮体的组成如下由ShellflexTM3681环烷烃操作油(2154.3g)(Shell Oil生产)和Montel 1900HTMUHMWPE(232.5g)(Montel生产)。在两种组分加入之后，在室温下连续混合10分钟。在初始混合结束后，保持混合速率在500rpm以防止分离。
所述阳极活性材料混合物在一种Littleford Model W-10混合机中进行制备的。所述阳极活性材料的组成如下BG-35TM石墨(5118.5g)(Superior Graphite Co.生产)和Super PTM炭黑(189.2g)(MMM Carbon生产)。先加入所述的石墨，接着加入所述的炭黑。在室温下以1000rpm的旋转速度混合3分钟。当UHMWPE/增塑剂悬浮体和所述阳极母体成分按实施例27所示配料到一起时，就可确定最终的阳极膜组分。
实施例25阴极母体组合物制备一种两组份阴极母体组合物，该是通过形成一种聚合物和增塑剂及极活性材料混合物的悬浮体而制备的。
所述聚合物增塑剂悬浮体是在一个15升圆筒中采用一种Lighming Model Paratrol A混合机于1000rpm旋转速度下制备得到的。所述悬浮体的组成，按加入到混合圆筒中的顺序，由ShellflexTM3681环烷烃操作油(3636g)(Shell Oil生产)和Montel 1900HTMUHMWPE(377g)(Montel生产)组成。
所述阴极活性材料混合物在一种Littleford Model W-10混合机中进行制备的。所述阴极活性材料的组成，按照加入到该混合机的顺序，含有Super PTM炭黑(954g)(MMM Carbon生产)和锂-锰氧化物粉末(11240.2g)(Japan Energy Corporation)。在这些成分全部加入后，在室温下以1000rpm的旋转速度混合3分钟。当UHMWPE/增塑剂悬浮体和所述阴极前体组成按实施例27所示配料到一起时，就可确定最终的阴极膜组成。
实施例26隔板母体组成制备一种隔板母体组合物料浆，是在一个15升圆筒中采用一种Lighming Model Paratrol A混合机于800rpm旋转速度下制备得到的。所述料浆的组成，按照加入到该混合圆筒的顺序，含有ShellflexTM3681环烷烃操作油(2359.6g)(Shell Oil生产)；Montel1900HTMUHMWPE(243.6g)(Montel生产)和Aerosil R812STM憎水发烟氧化硅(312.8g)(Degussa生产)。在这些成分全部加入后，连续混合10分钟。所有的混合是在室温下进行的。在初始混合结束后，保持混合速率在500rpm以防止分离。
实施例27形成单独的膜在实施例24中制备的聚合物和增塑剂悬浮体配料到一个双螺杆挤塑机的进料口中，该挤塑机采用一种改进的Ktron型K-SFS-24/6重力送料机，控制Cole-Parmer Masterflex Model77300-50蠕动泵。一个15升的圆筒安装在含有所述阳极料浆的测压电池(load cell)上，为所述蠕动泵供料。一种Lightning Lab MasterModer PH-1混合机安装在所述圆筒上，并以500rpm进行旋转维持所述料浆处于悬浮状态。所述聚合物和增塑剂悬浮体以19.4g/min的速率配料到进料口中。
在实施例24中制备的所述阳极活性材料混合物，配料到位于所述第一进料口下游250mm处的第二进料口中。所述的极活性材料混合物，采用一种Ktron型K-SFS 24/6重力进料机，以43g/min的速率配料到所述第二进料口中。
所述挤出机为一种同向旋转双螺杆挤塑机(Betol MachineryLTD生产)，其辊身直径为40mm，长度与直径之比为30∶1。所述挤出机辊身温度为180℃，所述螺杆转速为46rpm，挤出机停留时间为4分钟。
所述挤出机的挤出物进料到板模中，其宽度为40mm，模孔为0.1mm。将从该模中挤出的板切割成长度为60mm的小块。
对于在实施例25中制备的所述聚合物和增塑剂悬浮体和阴极活性材料混合物，重复上述的方法，不同之处在于所述的聚合物和增塑剂悬浮体是以33.7g/min的速率进行配料的，所述阴极活性材料混合物是以93.1g/min进行配料的，所述挤出机螺杆转速为69rpm，所述模孔为0.15mm。
对于在实施例26中制备的所述隔板料浆，重复上述的方法，不同之处在于所述隔板料浆是以24.7g/min的速率配料到第一挤出机进料口，所述第二进料口是关闭的，所述挤出机螺杆转速为30rpm，所述模孔为0.05mm，将从所述模中挤出的板切割成80mm长度的小块。
实施例28电池组件的形成一个阳极集电器制成80mm×40mm的长方形，是从0.04mm厚的MicroGridTM延展铜箔(Delker Corporation生产，Part No.1.5Cu6-077F)上切割下来的。
一个阳极集电器制成80mm×40mm的长方形，是从0.05mm厚的MicroGridTM延展铝箔(Delker Corporation生产，Part No.2A16-077F)上切割下来的。
用于所述多层电池组件的层合，是通过将在实施例27中形成的阳极板放置到所述阳极集电器之上而形成的，这样，集电器的20mm×40mm部分保持未覆盖状态，以充当电流接线片。在实施例27中形成的隔板薄片，放置在所述阳极板上面，这样，所述隔板就可均匀地覆盖在所述阳极板的所有侧面上。在实施例27中形成的阴极板，放置在所述隔板板之上，这样，所述隔板板就可均匀地覆盖在所述阴板板的所有侧面上。所述阴极集电器放置在所述阴极板之上，这样，该集电器就有20mm×40mm的部分是保持未覆盖状态，可以充当电流接线片。经此层合得到的多层电池在一种Model c CarverLab Press中于2psi压力和250℃的温度下层压60秒。
层压后的电池组件在通风橱中于500ml三氯乙烯中在室温下进行抽提处理20分钟。在所述电池组件从所述抽提溶剂中取出后，在通风橱中于室温下蒸发1小时以除去残余的三氯乙烯。在抽提步骤之后，残余的增塑剂约为所述多层电池组件的7重量％，不包括所述电流集电器。电流导线是以不锈钢线点焊到每个电流接线上的形式而提供的。
所述抽提处理后的多层电池组件，在60℃下干燥6小时，并转移到用干燥氮气净化过的手套箱中。使所述电池组件自由地吸收由1mol/L的六氟磷酸锂溶于体积比为50∶50的二甲基碳酸酯和乙烯基碳酸酯混合物的溶液所组成的电解液。经电解液饱和后的电池组件，放置到一种聚酯薄膜(Mylar)袋中，有电流导线自所述袋中伸出到外部。所述袋是通过热密封所述电流导线穿过的所述袋上的开口侧而得以使之气密的。
从所述手套箱中取出该电池，将其阳极集电器接线片连接到Hewlett Packard Model 6611 C DC的负极端。所述阴极集电器接线片采用相似方式连接到电源的正极端。所述电源的电压极限设定在4.2伏特，电流极限设定在0.0121安培。在3.93小时后，充电电池的电压逐渐提高到4.2伏特。充电电流逐渐降低，电流大约为0.0005安培时终止充电。所述电池在0.0121安培下放电，以切断2.7伏特的电压。电池的性能与实施例21表4中的性能相似。
对于本领域的技术人员来说，不远离本发明的基本原理而对本发明上述实施方式的细节可以作出许多改进，是显而易见。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书确定。
权利要求
1.一种独立式微孔聚合物薄板，包括聚合物基体，其粘合具有导电性能的材料组分，所述聚合物基体包括一种超高分子量的聚烯烃，其分子量提供足够的分子链缠结，以形成具有独立性能并带有孔隙的多微孔薄板，所述微孔薄板中的聚合物基体不超过约0.20的体积分数，并且所述微孔薄板孔隙的体积分数在约0.20-0.8之间。
2.权利要求1所述的聚合物薄板，还包括施加在所述聚合物薄板上的金属层，以形成一种金属化的电流集电器。
3.权利要求1所述的聚合物薄板，其中所述具有导电性能的材料组分包括电化学活性粉末。
4.权利要求1所述的聚合物薄板，其中所述的具有导电性能的材料组分包括结合有导电剂的电化学活性粉末。
5.权利要求1所述的聚合物薄板，其中所述的聚合物基体是挤出的超高分子量聚烯烃薄板。
6.权利要求5所述的聚合物薄板，其中所述的超高分子量聚烯烃是超高分子量聚乙烯。
7.权利要求5所述的聚合物薄板，其中所述的超高分子量聚烯烃以足够量与聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯共聚物、聚环氧乙烷和聚丙烯腈中的一种或多种混合，从而在引入液态电解质之后形成凝胶状的电解质。
8.在一种具有多电极并缠绕或层叠在填充有电解质的组合件中的能量存储装置中，其改进之处包括一种膜电极，其包括一种聚合物基体，该聚合物基体粘合具有导电性能的材料组分，所述聚合物基体包括提供足够分子链缠结的一定数量和分子量的超高分子量聚烯烃，形成具有独立性能的多微孔薄板。
9.权利要求8所述的能量存储装置，其中所述具有导电性能的材料组分包括一种电化学活性粉末。
10.权利要求9所述的能量存储装置，其中所述的电化学活性粉末包括包括锂镍氧化物、锂钴氧化物和锂锰氧化物的锂嵌入化合物；铅(II)氧化物，铅(II，III)氧化物，及铅和铅氧化物的混合物；二氧化锰；氧化锌；镍；锌；铅；银；铁；氧化铁；包括镧-镍(LaNi5)的金属氢化物；氧化钴；镍、锌和镉的氢氧化物，和钴；结晶或无定形含碳材料，呈纤维、粉末或微珠形式存在，包括天然或合成的石墨、炭黑、焦炭、中碳微珠或活性炭。
11.权利要求8所述的能量存储装置，还包括施加到所述聚合物薄板上的金属层，为所述能量存储装置形成一种金属化电流集电器。
12.权利要求11所述的能量存储装置，其中所述金属层包括金属栅格、带孔的金属板、金属膜和金属箔中的一种。
13.权利要求11所述的能量存储装置，其中所述金属层包括通过在所述的多微孔薄板上喷溅沉积、非电沉积、电沉积、等离子体喷雾、或滚动涂敷金属料浆形成的金属膜中的一种；或者层压到所述多微孔薄板上的多孔或非孔金属箔。
14.权利要求8所述的能量存储装置，其中所述膜电极是挤出多孔超高分子量聚烯烃薄板，其粘合所述具有导电性能的材料。
15.权利要求8所述的能量存储装置，其中所述超高分子量聚烯烃是超高分子量聚乙烯。
16.以多层薄板形式形成的电极组件，包括一个隔板层，放置在阳极层和阴极层之间并粘着地接合到阳极层和阴极层上；所述隔板层，是以一种挤出薄板由超高分子量聚烯烃形成的；和由超高分子量聚烯烃和具有导电性能的材料组分的混合物形成的以挤出薄板形式的每个阳极层和阴级层。
17.权利要求16所述的电极组件，其中所述隔板层还包括非导电的填充物。
18.权利要求16所述的电极组件，还包括一对电流集电器层，每个集电器层接合到一个不同的所述阳极和阴极层上，形成一种电化学电池。
19.权利要求16所述的电极组件，其中所述的在所述隔板层与每个阳极和阴极层之间的粘着接合，是通过挤出或层压之一而得以实现的。
20.一种共挤出方法，用来同时制备以多层薄板形式形成的由阳极、阴极和隔板层构成的整体电极组件，包括将超高分子量聚烯烃、增塑剂和阳极活性材料输入到阳极挤出机中，以形成阳极挤出物层；将超高分子量聚烯烃、增塑剂和阴极活性材料输入到阴极挤出机中，以形成阴极挤出物层；将超高分子量聚烯烃、增塑剂和非导导材料填充物输入到隔板挤出机中，以形成隔板挤出物层；和在相邻的所述阳极、阴极和隔板挤出物层之间形成一种粘结接合，以形成多层薄板，其中所述隔板挤出物层位于阳极和阴极挤出物层之间。
21.权利要求20所述的方法，其中所述粘结接合的形成包括共挤出所述阳极、阴极和隔板挤出物层。
22.权利要求20所述的方法，其中所述粘结接合的形成包括将所述阳极、阴极和隔板挤出物层层压到一起。
23.权利要求21所述的方法，还包括将一对电流集电器层的不同的一个接合到每个所述阳极挤出物层和所述阴极挤出物层上，以形成一种电化学电池。
全文摘要
一种独立多微孔聚合物板(52,56),是由一种聚合物基体粘合和导电基体所组成的。所述聚合物基体优选包括UHMWPE,而所述导电基体优选是呈粉末形式的。所述UHMWPE具有的分子量足够提供分子链缠结,以形成具有独立性能的板。多层多板(30)可经缠绕或层叠在一个填充有电解液的组合件中,以用作能量存储装置(86)如电池中的电极。在这类装置中,金属层(81,83)可施加到所述多微孔板上,作为电流集电器。
文档编号H01G9/00GK1341282SQ00803972
公开日2002年3月20日 申请日期2000年2月18日 优先权日1999年2月19日
发明者J·伊曼纽尔, J·杨, R·W·派卡拉 申请人:阿姆泰克研究国际公司