专利名称：超高熔温微孔高温电池的隔板及其相关方法
技术领域：
本发明涉及非闭合高熔融温度或超高熔融温度微孔高温电池隔板、膜片、复合物等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物等的高温电池、锂离子电池、电池等。
背景技术：
锂离子电池的制造商致力于生产能够在非常高的温度下正常工作的锂离子电池。虽然电池隔板是为人熟知的，如由北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard，LLC制造和销售的高品质聚烯烃锂离子 可再充电电池隔板，但需要用于至少某些极端条件、高温应用的改进型电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、膜片、复合物、部件等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，需要制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或需要包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物等的锂离子电池、高温电池、锂离子可再充电电池、电池等。
发明内容
本发明的至少某些实施方案可解决如下需求用于至少某些极端条件、高温应用的改进型或新型电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、高熔融温度微孔锂离子(L1-离子)充电电池隔板、超高熔融温度微孔高温电池隔板、超高熔融温度微孔高温锂离子可再充电电池隔板、电池隔板、膜片、复合物、层、涂层等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、充电和/或放电)，制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件、层、涂层等的方法，和/或包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物、层、涂层等的锂离子电池、高温电池、锂离子可再充电电池、其它电池等(包括电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等)。这种锂离子电池、高温电池或其它电池、电池单元、电池组等可具有任意的形状、尺寸和/或构造，如圆筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度电动汽车(EV))、棱柱形、钮扣形、封套形、箱形、卷绕形、折叠形、Z-折叠等。本发明至少选定的实施方案涉及高温或超高温微孔电池隔板、膜片、复合物、部件、层、涂层等，其优选不仅在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，而且还在将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、充电和/或放电)，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件、层、涂层等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物、层、涂层等的高温电池。锂离子电池的制造商致力于获得能够在高温(例如，在约摄氏160度(摄氏度)、优选在约180摄氏度、更优选在约200摄氏度，且最优选在约220摄氏度或更高)下至少部分地正常工作至少一段时间(例如，至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟或以上)的锂离子可再充电电池。这种部分地正常工作优选包括在高温下保持电极(阳极和阴极)物理上分开一段时间，并且还优选包括允许或提供电极之间至少部分的离子流动，且更优选允许或提供基本上完全的离子流动。例如，优选隔板的至少ー个层、涂层或部件在约160摄氏度、优选在约180摄氏度、更优选在约200摄氏度且最优选在约220摄氏度或以上保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选15分钟且更优选60分钟或以上，并且至少ー个层、涂层或部件在约160摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(例如，在130摄氏度下不闭合)。在另ー实施方案中，可能优选的隔板、层、涂层或部件保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟或以上，并且在约180摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(如，在130摄氏度下不闭合)。在又一实施方案中，可能优选的隔板、层、涂层或部件保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟或以上，并且在约200摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(如，在130摄氏度下不闭合)。在再一实施方案中，可能优选的隔板、层、涂层或部件保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟或以上，并且在约220摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(如，在130摄氏度下不闭合)。为了使锂离子可再充电电池在高温下正常工作，包括微孔电池隔板(或其至少ー个或多个层、涂层或部件)在内的电池部件优选在高温下正常工作，在高温下不熔化，具有高熔融温度，包括至少ー个具有高熔融温度的层、涂层或部件，通过保持电极(阳极和阴扱)物理上分开至少一个短时间段而在高温下提供至少部分的正常工作，等等。可能优选的高温隔板具有至少ー个具有优选> 160摄氏度、更优选> 180摄氏度、还更优选> 200摄氏度且最优选> 220摄氏度的高熔融温度的层、涂层或部件，并且具有在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触所需的高水平的尺寸和/或结构完整性，所述一段时间优选为至少5分钟、更优选为至少15分钟，且还更优选为至少60分钟或以上，并且优选在高温下 允许电极之间至少部分的离子流动达至少一段时间，优选至少5分钟、更优选至少15分钟，且还更优选至少60分钟或以上。可能更优选的高温隔板具有优选> 180摄氏度且更优选> 250摄氏度的高熔融温度，并且具有在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触所需的高水平的尺寸和/或结构完整性。可能最优选的高温隔板具有至少ー个包括玻璃化转变温度(Tg)为约250摄氏度或以上(高Tg聚合物)且在电解质中的Tg抑制为约50摄氏度或以下(在电解质中的有效Tg为约200摄氏度或以上)的聚合物的层、涂层或部件，并且具有至少ー个具有足以在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触的高水平尺寸和/或结构完整性的层。优选地，高Tg聚合物也应该可溶解在至少ー种溶剂或溶剂混合物中，并且更优选高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剤，如DMAc。按至少某些实施方案，非常可取的是具有高熔融温度隔板，所述隔板带有至少ー个具有足以在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触的高水平尺寸和/或结构完整性(优选兼而有之)的层、涂层或部件，所述高温优选> 160摄氏度，更优选> 180摄氏度，还更优选> 200摄氏度，且最优选> 220摄氏度，所述一段时间优选为至少5分钟，更优选为至少15分钟，且还更优选为至少60分钟，并且还优选在约160摄氏度、更优选在180摄氏度、最优选在220摄氏度或以上提供或允许电极之间持续的至少部分的离子流动。这种隔板可被称为非闭合高温熔融完整性(HTMI)隔板(NSHTMIS)。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板要么是包括多孔膜片的高熔融温度电池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上涂有高玻璃化转变温度(Tg)聚合物或共混物(在配合填料或颗粒使用时也称为粘结剂)，要么是独立式(单或多层片)多孔膜片，其具有至少ー个用高Tg聚合物或共混物(有或没有填料或颗粒)制成的层。可能优选的是非热固性高Tg聚合物或共混物。优选地，高Tg聚合物也应该可溶解在至少ー种溶剂或溶剂混合物中，并且更优选高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剤，如DMAc。可能最优选的高温隔板具有至少ー个包括玻璃化转变温度(Tg)为约250摄氏度或以上且在电解质中的Tg抑制为约50摄氏度或以下(在电解质中的有效Tg为约200摄氏度或以上)的高Tg聚合物层，具有在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触所需的高水平尺寸和/或结构完整性，并且优选提供或允许电极之间至少部分离子流动。优选的高Tg聚合物也应该可溶解在至少ー种溶剂或溶剂混合物中，并且更优选高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性溶剤。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、膜片或复合物，其具有至少ー个层、部件或涂层，所述层、部件或涂层能够在锂离子可再充电电池(或电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等)中直到250摄氏度保持其物理结构达至少ー个短时间段。此特别可能优选的 隔板、膜片或复合物优选包括至少ー个层、涂层或部件，所述层、涂层或部件优选由一种或多种聚合物组成或包括ー种或多种聚合物，所述聚合物在电解质中具有大于160摄氏度、更优选大于180摄氏度且最优选为至少200摄氏度的有效玻璃化转变温度(Tg)。优选地，隔板、膜片或复合物包括具有至少250摄氏度的玻璃化转变温度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的组合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它们的共混物、混合物及组合。可能优选的隔板、膜片或复合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的单面或双面高Tg聚合物微孔涂层(有或没有高温填料或颗粒)或由所述微孔涂层组成。或者，可能优选的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(单或多层片、单或多层，有或没有高温填料和/或颗粒)。又一可能优选的隔板、膜片或复合物可包括至少ー个高Tg聚合物微孔层、涂层或部件(有或没有高温填料和/或颗粒)。再一可能优选的隔板、膜片或复合物可包括施加至高Tg聚合物微孔基底膜片或膜(有或没有高温填料或颗粒)的单面或双面高Tg聚合物微孔涂层(有或没有高温填料或颗粒)或由所述微孔涂层组成。又一可能优选的隔板可由电纺丝高Tg聚合物微孔膜片构成。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板是由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的电纺丝微孔膜片构成的高熔融温度电池隔板，所述高玻璃化转变温度(Tg)聚合物优选为聚苯并咪唑(PBI)或PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。又一可能优选的隔板可包括ー个或多个电纺丝高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物与另ー种聚合物或多种聚合物的层或涂层。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。又一可能优选的隔板可包括两个或更多个电纺丝高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物与另ー种聚合物或多种聚合物的层或涂层。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。又一可能优选的隔板可包括至少ー个高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物与另ー种聚合物或多种聚合物的多孔膜片或膜，和至少ー个电纺丝高Tg聚合物、高Tg聚合物的共混物或高Tg聚合物与另ー种聚合物或多种聚合物的层或涂层。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板是非闭合超高熔融温度微孔电池隔板，其包括至少ー个高玻璃化转变温度(Tg)聚合物或高Tg聚合物与另ー种聚合物或多种聚合物的多孔膜片或膜。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。在至少选定的隔板或膜片实施方案中，可以将高Tg聚合物涂布到由热塑性聚合物制成的微孔基底膜片上。优选地，高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剤。热塑性聚合物包括但不限于聚烯烃，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它们的共混物、混合物或组合。这种聚烯烃微孔基底膜片可得自北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通过北卡罗莱纳州夏洛特 的Celgard，LLC的干拉伸エ艺(称为Celgard 于拉伸エ艺)或者通过韩国的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的湿法エ艺(也称为相分离或萃取エ艺)制造微孔基底膜片。基底膜片可以是单层(一个或多个层片)聚丙烯或聚こ烯，或者是多层膜片，如三层膜片，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)，双层膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。诸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要预处理，以便改变膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂层对基底膜片的一面或两面的粘附性。预处理可包括但不限于涂底料、拉伸、电晕处理、等离子体处理和/或涂层，如在其一面或两面上的表面活性剂涂层。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、膜片或复合物，其具有至少ー个层或涂层，所述层或涂层能够在锂离子可再充电电池(或电池单元、电池组、蓄电池、电容器等)中直到200摄氏度、优选直到250摄氏度保持其物理结构达至少ー个短时间段。此特别可能优选的隔板、膜片或复合物包括至少ー个层，所述层优选由ー种或多种聚合物组成或包括一种或多种聚合物，所述聚合物在电解质中具有大于160摄氏度、更优选大于180摄氏度且最优选为至少200摄氏度的有效玻璃化转变温度(Tg)。优选地，隔板、膜片或复合物包括具有至少250摄氏度的玻璃化转变温度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的组合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它们的共混物、混合物及组合。可能优选的隔板、膜片或复合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的单面或双面高Tg聚合物微孔涂层(有或没有高温填料和/或颗粒)或由所述微孔涂层组成。或者，可能优选的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(有或没有高温填料或颗粒)。又一可能优选的隔板、膜片或复合物可包括至少ー个高Tg聚合物微孔层(有或没有高温填料或颗粒)。再一优选的隔板可包括施加至微孔基底膜片或膜的电纺丝涂布的单面或双面高Tg聚合物微孔涂层或由所述微孔涂层组成。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板是由多孔膜片构成的高熔融温度电池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上帯有高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的电 纺丝纳米纤维涂层，所述高玻璃化转变温度(Tg)聚合物优选为聚苯并咪唑(PBI)或PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物，且优选在两面上均有涂层。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与另ー种聚合物或其它聚合物的共混物，所述另一种聚合物或其它聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度涂布或电纺丝涂布的微孔锂离子可再充电电池隔板或膜片，其能够在锂离子可再充电电池(电池单元、电池组、电池、蓄电池、电容器等)中直到250摄氏度保持其物理结构达至少ー个短时间段。此特别可能优选的隔板或膜片优选具有施加至其至少一面的聚苯并咪唑(PBI)或PBI与另ー种聚合物或其它聚合物的共混物的电纺丝纳米纤维涂层，并且优选在微孔基底膜片的两面上有涂层。优选的电纺丝纳米纤维涂层由直径范围在10至2，000纳米、优选直径范围在20至1，000纳米、更优选直径范围在25至800纳米且最优选直径范围在30至600纳米的纳米级PBI纤维构成。高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板膜片的纳米级PBI电纺丝涂层的优选目标基重为1. 0至8. Og/m2或以上、优选为2. 0至6. Og/m2、更优选为2. 2至5. Og/m2，且最优选为2. 5至5. Og/m2。优选的纤维在通过SEM以5，OOOx放大率观察时是平整的，并且是非多孔性的。电纺丝过程可以在基底微孔膜片的表面上以随机的方式沉积纳米级PBI纤维，类似于分散在表面上的意大利细面条。电纺丝涂布方法可以将高Tg聚合物涂布到微孔多孔膜片、膜、载体、支撑件或带上，而对多孔基底膜片的孔结构或孔隙度没有不利的影响，所述高Tg聚合物如PBI或PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺以及它们的共混物、混合物和/或组合，也就是说，纳米级电纺丝纤维不阻塞基底膜片的孔的主要部分。电纺丝过程提供将纳米级纤维形式的高Tg聚合物施加到微孔基底膜片上的方法，而纳米级纤维本身不需要是多孔的。纤维之间的空间提供电纺丝涂层或层中所需的开ロ或孔隙度。并不需要在电纺丝纳米级高Tg聚合物纤维中形成孔的エ序。在电纺丝过程中，通常将高Tg聚合物或聚合物溶解在溶剂或多种溶剂中。溶剂在电纺丝纤维形成期间蒸发。通常情况下，将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将涂布膜浸在设计用于除去聚合物溶剂的浴中(或其它过程以产生孔)。从制造的观点来看，将高Tg聚合物施加到微孔膜片上或用于形成独立式膜片的优选电纺丝方法可以比其它过程更简单，因为不需要为了在涂层中形成多孔结构而进行浸溃步骤或萃取步骤以除去溶剤。电纺丝可以是将纳米级高Tg聚合物纤维施加到微孔膜片上以制作高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板或膜片的成本较低的制造过程。在至少选定的隔板或膜片实施方案中，可将高Tg聚合物涂布到用热塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，条件是该高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剤。热塑性聚合物包括但不限于聚烯烃，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它们的共混物、混合物或组合。这种聚烯烃微孔基底膜片可得自北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通过北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard，LLC的干拉伸エ艺(称为Celgard 干拉伸エ艺)或者通过韩国的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的湿法エ艺(也称为相分离或萃取エ艺)制造微孔基底膜片。基底膜片可以是单层(一个或多个层片)聚丙烯或聚こ烯，或者是多层膜片，如三层膜片，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)，双层膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。诸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要预处理，以便改变膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂层或纳米级电纺丝纤维对基底膜片的一面或两面的粘附性。预处理可包括但不限于涂底料、拉伸、电晕处理、等离子体处理和/或涂层，如在其一面或两面上的表面活性剂涂层。发明详沭本发明的至少某些实施方案可解决如下需求用于至少某些极端条件、高温应用的改进型或新型电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、超高熔融温度微孔高温电池隔板、超高熔融温度微孔高温锂离子可再充电电池隔板、电池隔板、膜片、复合物、层、涂层等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，并优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、充电和/或放电)，制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件、层、涂层等的方法，和/或包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物等的锂离子电池、高温电池、锂离子可`再充电电池、其它电池等(包括电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等)。这种锂离子电池、高温电池或其它电池、电池单元、电池组等可具有任意形状、尺寸和/或构造，如圆筒形、扁平形、矩形、大尺度(如大尺度电动汽车(EV))、棱柱形、钮扣形、封套形、箱形、折叠形、卷绕形等。本发明至少其它选定的实施方案涉及高温或超高温微孔电池隔板、膜片、复合物、部件、层、涂层等，其优选不仅在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，而且还在将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物、涂层、层等的高温电池。锂离子电池的制造商致力于获得能够在高温(例如，在约摄氏160度(摄氏度)、优选在约180摄氏度、更优选在约200摄氏度、最优选在约220摄氏度或更高)下至少部分地正常工作至少一段时间的锂离子可再充电电池。这种部分地正常工作优选包括在高温下保持电极(阳极和阴极)物理上分开一段时间，并且还优选包括允许或提供电极之间至少部分的离子流动，更优选允许或提供基本上完全的离子流动。例如，优选隔板的至少ー个层在约160摄氏度、优选在约180摄氏度、更优选在约200摄氏度、最优选在约220摄氏度或以上保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选15分钟且更优选60分钟或以上，并且至少ー个层在约160摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(其在130摄氏度下不闭合)。在另ー实施方案中，可能优选的隔板保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟，并且在约180摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(其在130摄氏度下不闭合)。在另ー实施方案中，可能优选的隔板保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟，并且在大约200摄氏度下允许电极之间至少部分的离子流动(其在130摄氏度下不闭合)。在另ー实施方案中，可能优选的隔板保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少5分钟、优选至少15分钟，且更优选至少60分钟或以上，并且在约220摄氏度或以上允许电极之间至少部分的离子流动(其在130摄氏度下不闭合)。为了使锂离子可再充电电池在高温下正常工作，包括微孔电池隔板(或其至少ー个层或涂层)在内的电池部件优选在高温下正常工作，在高温下不熔化，具有高熔融温度，包括至少ー个具有高熔融温度的层或部件，通过保持电极(阳极和阴极)物理上分开至少一个短时间段而在高温下提供至少部分的正常工作，等等。可能优选的高温隔板具有至少ー个具有优选> 160摄氏度、更优选> 180摄氏度、还更优选> 200摄氏度且最优选> 220摄氏度的高熔融温度的层或部件，并且具有在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触所需的高水平的尺寸和/或结构完整性，所述一段时间优选为至少5分钟、优选为至少15分钟，且更优选为至少60分钟，并且优选在高温下允许电极之间至少部分的离子流动达至少一段时间。可能更优选的高温隔板具有优选> 180摄氏度且更优选> 250摄氏度的高熔融温度，并且具有在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触所需的高水平的尺寸和/或结构完整性。可能最优选的高温隔板具有至少ー个包括玻璃化转变温度(Tg)为约250摄氏度或以上(高Tg聚合物)且在电解质中的Tg抑制为约50摄氏度或以下(在电解质中的有效Tg为约200摄氏度或以上)的聚合物的层，并且具有至少ー个具有足以在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触的高水平尺寸或结构完整性的层。优选地，高Tg聚合物也应该可溶解在至少ー种溶剂或溶剂混合物中，并且更优选高Tg聚合物可溶于至少ー种中等 挥发性的溶剂,如DMAc。按至少某些实施方案，非常可取的是具有高熔融温度隔板，所述隔板带有至少ー个具有足以在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触的高水平尺寸或结构完整性(优选兼而有之)的层，所述高温优选> 160摄氏度，更优选> 180摄氏度，还更优选> 200摄氏度，且最优选> 220摄氏度，所述一段时间优选为至少5分钟，优选为至少15分钟，且更优选为至少60分钟，并且还优选在约160摄氏度、更优选在180摄氏度、最优选在220摄氏度提供或允许电极之间持续的至少部分的离子流动。这种隔板可被称为非闭合高温熔融完整性(HTMI)隔板(NSHTMIS)。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板要么是包括多孔膜片的高熔融温度电池隔板，所述多孔膜片在其至少一面上涂有高玻璃化转变温度(Tg)聚合物或共混物(在配合填料或颗粒使用时也称为粘结剂)，要么是独立式(单或多层片)多孔膜片，其具有至少ー个用高Tg聚合物或共混物制成的层。可能优选的是非热固性高Tg聚合物或共混物。优选地，高Tg聚合物也应该可溶解在至少ー种溶剂或溶剂混合物中，并且更优选高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剂，如DMAc。
可能最优选的高温隔板具有至少ー个包括玻璃化转变温度(Tg)为约250摄氏度或以上且在电解质中的Tg抑制为约50摄氏度或以下(在电解质中的有效Tg为约200摄氏度或以上)的高Tg聚合物的层，并且具有在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触所需的高水平尺寸或结构完整性。优选的高Tg聚合物也应该可溶解在至少ー种溶剂或溶剂混合物中，并且优选高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剤。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、膜片或复合物，其具有至少ー个层或涂层，所述层或涂层能够在锂离子可再充电电池(电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等)中直到250摄氏度保持其物理结构达至少ー个短时间段。此特别可能优选的隔板、膜片或复合物包括至少ー个层、涂层或部件，所述层、涂层或部件优选由一种或多种聚合物组成或包括一种或多种聚合物，所述聚合物在电解质中具有大于160摄氏度、更优选大于180摄氏度且最优选为至少200摄氏度的有效玻璃化转变温度(Tg)。优选地，隔板、膜片或复合物包括具有至少250摄氏度的玻璃化转变温度(Tg)的聚合物、共混物或聚合物的组合，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它们的共混物、混合物及组合。可能优选的隔板、膜片或复合物可包括施加至微孔基底膜片或膜的单面或双面高Tg聚合物微孔涂层(有或没有高温填料或颗粒)或由所述微孔涂层组成。或者，可能优选的隔板或膜片可以是自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片(有或没有高温填料或颗粒)。又一可能优选的隔板、膜片或复合物可包括至少ー个高Tg聚合物微孔层或涂层(有或没有高温填料或颗粒)。再一可能优选的隔板、膜片或复合物可包括施加至高Tg聚合物微孔基底膜片或膜(有或没有高温填料或颗粒)的单面或双面高Tg聚合物微孔涂层(有或没有高温填料或颗粒)或由所述微孔涂层组成。再一可能优选的隔板可由高Tg聚合物电纺丝微孔膜片组成。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板是由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的电纺丝聚合物微孔膜片构成的高熔融温度电池隔板，所述高玻璃化转变温度(Tg)聚合物优选为聚苯并咪唑(PBI)或PBI与其它聚合物 或多种聚合物的共混物。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物，所述其它聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。在至少选定的隔板或膜片实施方案中，可将高Tg聚合物涂布到由热塑性聚合物制成的微孔基底膜片上，条件是该高Tg聚合物可溶于至少ー种中等挥发性的溶剤。热塑性聚合物包括但不限于聚烯烃，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和/或它们的共混物、混合物或组合。这种聚烯烃微孔基底膜片可得自北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard，LLC。可例如通过北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard，LLC的干拉伸エ艺(称为Ce丨gard 干拉伸エ艺)或者通过韩国的Celgard Korea Inc、日本的Asahi和日本的Tonen的湿法エ艺(也称为相分离或萃取エ艺)制造微孔基底膜片。基底膜片可以是单层(一个或多个层片)聚丙烯或聚こ烯，或者是多层膜片，如三层膜片，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)，双层膜片(PP/PE或PE/PP)，等等。诸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要预处理，以便改变膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂层对基底膜片的一面或两面的粘附性。预处理可包括但不限于涂底料、拉伸、电晕处理、等离子体处理和/或涂层，如在其一面或两面上的表面活性剂涂层。本发明的至少某些实施方案可解决如下需求用于至少某些极端条件、高温应用的改进型或新型电池隔板、非闭合高熔融温度微孔电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、非闭合高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、电池隔板、膜片、复合物等。本发明至少选定的实施方案涉及非闭合高熔融温度微孔电池隔板、膜片、复合物、部件等，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物等的电池。本发明至少其它选定的实施方案涉及非闭合超高温微孔电池隔板、膜片、复合物、部件等，其优选在将电池于升高的温度下保持长时间段(2小时或以上)时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物、部件等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片、复合物等的高温电池。本发明的至少某些目的涉及用于至少某些极端条件、高温应用的电池隔板、非闭合高熔融温度微孔电池隔板、非闭合高熔融温度微孔高温电池隔板、高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、电池隔板、隔板膜片等，制造、测试和/或使用这种隔板、膜片等的方法，和/或包括ー个或多个这种隔板、膜片等的电池、高温电池、锂离子可再充电电池、其它电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等。这种电池、电池单元、电池组等可具有任意的形状、尺寸和/或构造，如圆筒形、扁平形、矩形、大尺度、大尺度电动汽车(EV)、棱柱形、钮扣形、封套形、箱形等。
本发明的至少某些目的涉及非闭合高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、膜片等，其优选不仅在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，而且还在将电池于升高的温度下保持一段时间时提供阳极与阴极之间的离子转移，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片等的锂离子可再充电电池。本发明至少其它选定的目的涉及高、非常高或超高温微孔电池隔板、膜片等，其优选不仅在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，而且还在将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供离子转移和电池功能，涉及制造、测试和/或使用这种隔板、膜片等的方法，和/或涉及包括ー个或多个这种隔板、膜片等的高温电池。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度微孔电池隔板或膜片，其能够在电池、电池单元、电池组、蓄电池、电容器等中直到250摄氏度保持其物理结构。此特别可能优选的隔板或膜片优选由ー种或多种聚合物组成，所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)大于165摄氏度，包括更优选玻璃化转变温度(Tg)大于180摄氏度的聚合物、共混物或组合，最优选玻璃化转变温度(Tg)大于250摄氏度，如但不限于聚咪唑、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酰胺、聚砜、芳族聚酯、聚酮和/或它们的共混物、混合物及组合。可能优选的隔板或膜片可由施加至微孔基底膜片的单面或双面高Tg聚合物涂层组成，或者更优选可以为自持式高Tg聚合物微孔隔板、膜或膜片。可将高Tg聚合物涂布到由热塑性聚合物制成的微孔基底膜片或膜上，并且优选高Tg聚合物可溶于至少一种中等挥发性的溶剤。热塑性聚合物包括但不限于聚烯烃，如聚こ烯、聚丙烯、聚甲基戊烯和它们的共混物、混合物或组合。基底膜片可以是单层(一个或多个层片)或多层膜片，如三层膜片，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)，双层膜片(PP/PE 或 PE/PP)，等等。诸如聚丙烯的ー些基底膜片或膜可能需要预处理，以便改变膜片的表面特性并提高高Tg聚合物涂层对基底膜片的粘附性。预处理可包括但不限于，涂底料、拉伸、电晕处理、等离子体处理和/或涂层，如在其一面或两面上的表面活性剂涂层。又一可能优选的隔板可由多孔膜片组成，所述多孔膜片由电纺丝纳米纤维组成。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板是由多孔膜片构成的高熔融温度电池隔板，所述多孔膜片由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的电纺丝纳米纤维组成，所述高玻璃化转变温度(Tg)聚合物优选为聚苯并咪唑(PBI)或PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物，所述其它聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物和/或组合。按至少一个实施方案，本发明的ー个目的是提供能够在高温电池中直到250摄氏度或以上保持其物理结构的超高熔融温度微孔隔板。按至少选定的优选实施方案，可以在涂布溶液中通过涂布槽模、刮片、迈耶棒或者直接或反向凹版型辊施加高Tg聚合物。可通过将高Tg聚合物溶解在合适的溶剂中来制备涂布溶液，所述合适的溶剂例如为ニ甲基こ酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮、1，4_ ニ噁烷、丙酮等。涂布溶液可进ー步含有以下中的ー种或多种1)对于高Tg聚合物的非溶剂；2)交联齐[I,如ニ卤化物、ニ醒或酰ニ氯(aciddichloride) ；3)用以提高涂层均勻性的表面活性剂；4)无机颗粒，如A1203、TiO2, CaCO3> BaSO4、碳化硅、氮化硼；或5)有机聚合物，如粉状PTFE或其它化学惰性的、小的(优选小于2微米、更优选小于I微米)、干燥和高熔融温度。施加高Tg聚合物之后，可以将膜片浸在胶凝浴中。胶凝浴可由単一浴构成，所述単一浴由非溶剂或非溶剂的 混合物组成，或者胶凝浴可由一系列包括溶剂和ー种或多种非溶剂的混合物的浴构成。在涂布操作由一系列浴构成的情况下，最后的浴应优选由非溶剂或非溶剂的混合物构成。应该指出的是，应该使涂布模与胶凝浴之间的距离最小化，以便防止涂料混合物与空气接触。浴可处于室温、低于室温或处于高温。胶凝浴步骤用来将高Tg聚合物沉淀到基底膜片上、除去聚合物溶剂(或多种溶齐U)并在高Tg聚合物涂层或层中产生多孔结构。浴组成的选择和浴的温度控制聚合物的沉淀速率以及形成在基底膜片、膜或载体上的多孔涂层或层的孔隙度和孔结构。然后，可以将涂布的膜片、膜或载体在烘箱中干燥，并且可以在拉幅机上干燥以防止膜的收缩或卷曲。最終高Tg聚合物涂层或层厚度可优选为1-20 ym，且涂布的微孔膜片或隔板总厚度优选为5-40 u m。在至少某些可能优选的实施方案中，可能优选的是在聚烯烃微孔膜片的至少一面、优选两面上具有至少约4 u m、优选至少约6 u m、更优选至少约8 u m的涂层以形成HTMI隔板。按至少选定的实施方案，可能优选的发明性隔板是包括多孔膜片、涂层或层的高熔融温度电池隔板，所述多孔膜片、涂层或层由高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的纺丝纤维、优选电纺丝纳米纤维组成，所述高玻璃化转变温度(Tg)聚合物优选为聚苯并咪唑(PBI)或PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物。虽然PBI可能是优选的，但也可以使用PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物，所述其它聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯的共聚物以及它们的共混物、混合物、和/或组合物。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度涂布或电纺丝涂布的微孔锂离子可再充电电池隔板或膜片，其能够在锂离子可再充电电池(电池单元、电池组、电池、蓄电池、电容器等)中直到250摄氏度保持其物理结构。此特别可能优选的隔板或膜片优选由聚苯并咪唑(PBI)或PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物的电纺丝纳米纤维构成。电纺丝方法可结合高Tg聚合物，如PBI或PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺以及它们的共混物、混合物、和/或组合物。另一可能优选的发明性隔板是电纺丝涂布的微孔电池隔板，其在至少一面上具有高玻璃化转变温度(Tg)聚合物的电纺丝纳米纤维涂层，所述高玻璃化转变温度(Tg)聚合物优选为聚苯并咪唑(PBI)，并且优选在两面上(在多孔基底膜两面上)有涂层。虽然PBI可能是优选的，但也可使用PBI与其它聚合物或多种聚合物的共混物，所述其它聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺 、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏ニ氟こ烯、和聚偏ニ氟こ烯的共聚物、以及它们的共混物、混合物、和/或组合物。电纺丝过程可用于产生40-2，OOOnm范围内的聚合物纳米纤维。电纺丝过程利用电场将聚合物溶液从毛细管尖端拉至收集器。将电压施加于聚合物溶液，这使得聚合物溶液的细流被拉向接地的收集器。细流干燥形成聚合纤维，所述聚合纤维在收集器上积造成三维纤维性网结构。电纺丝可用于将纳米纤维聚合物涂层施加到诸如微孔膜片、膜、载体等的基材上。按选定的实施方案，本发明的至少ー个目的是提供高熔融温度电纺丝涂布的微孔锂离子可再充电电池隔板或膜片，其能够在锂离子可再充电电池(电池单元、电池组、电池、蓄电池、电容器等)中直到250摄氏度保持其物理结构达至少ー个短时间段。此特别可能优选的隔板或膜片优选具有施加至其至少一面上的聚苯并咪唑(PBI)或PBI与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物的电纺丝纳米纤维涂层，并且优选在微孔基底膜片或膜的两面上有涂层。电纺丝纳米纤维涂层优选由纳米级PBI纤维构成，所述纳米级PBI纤维直径在10至2，000纳米范围内、优选直径在20至1000纳米范围内、更优选直径在25至800纳米范围内且最优选直径在30至600纳米范围内。高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板膜片的纳米级PBI电纺丝涂层的优选目标基重为1. 0至8. Og/m2、优选为2. 0至6. Og/m2、更优选为2. 2至5. Og/m2,且最优选为2. 5至5. Og/m2。电纺丝过程可以随机方式将纳米级PBI纤维沉积到基底微孔膜片、膜或复合物上，在基底微孔膜片上建立三维纳米级纤维性网结构。当通过SEM以5，OOOx放大率观察吋，纤维优选具有光滑的表面外观，并且优选是非多孔的，也就是说，纤维不具有任何孔或洞。电纺丝涂布方法可以将高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与另ー种聚合物或多种聚合物的共混物，所述另ー种聚合物或多种聚合物如聚芳酰胺、聚酰亚胺和聚酰胺酰亚胺以及它们的共混物、混合物和/或组合，而且对多孔基底膜片的孔结构或孔隙度没有不利的影响，也就是说，纳米级电纺丝纤维不堵塞基底膜片的孔。电纺丝过程提供了将纳米级纤维形式的高Tg聚合物施加到微孔基底膜片上的方法，而纳米级纤维本身无需是多孔的。纤维之间的空间可提供所需的孔隙度。因此，并不需要在电纺丝纳米级高Tg聚合物纤维中形成孔的另外エ序。在优选的电纺丝过程中，将高Tg聚合物或聚合物溶解在溶剂或多种溶剂中。溶剂在电纺丝纤维的形成期间蒸发。通常情况下，将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将涂布膜浸在设计用于除去或萃取聚合物溶剂的浴中，此浸溃步骤在涂层中形成多孔结构。从制造的观点来看，将高Tg聚合物施加到微孔膜片上的优选电纺丝方法可以更为简单，因为事实上不需要萃取或浸溃步骤以除去溶剂和在涂层中形成孔。实施例1将13um Ce丨gard EK1321PE微孔膜片涂以4 ii m涂布层，所述涂布层由聚苯并咪唑(可得自 Rock Hill, SC 的 PBI Performance Products,在 DMAc 中的26 涂料)和Degussa气相氧化招20nm直径颗粒构成。涂布溶液制备方式是,首先将氧化招颗粒在180摄氏度烘箱中干燥过夜以去除水分。然后，制备干氧化铝颗粒在DMAc中的25重量％浆料。最终涂料组成为7%聚苯并咪唑(PBI)、28%氧化铝和65% DMAc0用槽模将涂料施加成单面涂层，并将涂布的膜片在80-100摄氏度烘箱中干燥不到15分钟的一段时间。实施例2将13um Celgard EK1321 PE微孔膜片涂以7 y y m涂布层，所述涂布层由聚苯并咪唑(可得自 Rock Hill,SC 的PBI Performance Products)和 Degussa 气相氧化招 20nm直径颗粒构成。涂布溶液制备方式是，首先，将氧化铝颗粒在180摄氏度烘箱中干燥过夜以去除水分。然后，制备干氧化铝颗粒在DMAc中的25重量％浆料。最终涂料组成为7%聚苯并咪唑(PBI)、28%氧化铝和65% DMAc0用槽模将涂料施加成单面涂层，并将涂布的膜片在80-100摄氏度烘箱中干燥不到15分钟的一段时间。实施例3用DMAc将13. 3% PBI涂料稀释到7°ん采用反向凹涂方法将此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321PE微孔膜`片，接着将涂布的膜片浸入室温水浴里。将膜片在80-100摄氏度烘箱中干燥6-10分钟。水浴被设计成循环浴以便使DMAc的浓度最低。设计膜片涂布路径以使得膜片的涂布面在浴中时不与辊发生接触。在浴中的浸溃时间为至少I分钟。实施例4用DMAc将13. 3% PBI涂料稀释到7°ん采用反向凹涂方法将此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321 PE微孔膜片，接着将涂布的膜片浸入在水中33%丙ニ醇的室温浴里。将膜片在80-100摄氏度烘箱中干燥6-10分钟。设计膜片涂布路径以使得膜片的涂布面在浴中时不与辊发生接触。在浴中的浸溃时间为至少I分钟。实施例5用DMAc将26 % PBI涂料稀释到10 %。使用刮片将此涂布溶液施加至13um Celgard EK1321 PE微孔膜片。接着将涂布的膜片浸入室温丙酮浴里面3-5分钟。将膜片100摄氏度烘箱中干燥5分钟。实施例6用由聚芳酰胺溶解在DMAc中混以Degussa气相氧化招20nm颗粒构成的衆料涂布16um聚こ烯Celgard 隔板膜片。采用凹涂方法施加涂层。
权利要求
1.一种非闭合高熔融温度或超高熔融温度微孔的电池隔板、隔板膜片等，其在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，并且包括以下中的至少其一一种或多种高Tg聚合物复合物、层或涂层、施加至微孔基底膜片的单面或双面高Tg聚合物涂层、自持式高Tg聚合物微孔隔板或膜片，或自持式高Tg聚合物电纺丝微孔隔板或膜片。
2.根据权利要求1所述的电池隔板或隔板膜片，其中，当将电池于升高的温度下保持一段时间时，所述电池隔板或隔板膜片继续提供电池功能(离子转移、充电、和/或放电)的实质程度。
3.一种使用一个或多个根据权利要求1所述的非闭合电池隔板的方法，包括将所述隔板置于高温电池的阳极与阴极之间，以在将所述电池于升高的温度下保持一段时间时防止所述阳极与阴极之间接触。
4.一种锂离子可再充电电池，包括一个或多个根据权利要求1所述的非闭合电池隔板。
5.一种电池隔板，用于至少特定的极端条件、用于高温应用、或用作高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板、隔板膜片等，包括 至少一个由一种或多种聚合物组成的膜片、膜、复合物、涂层、或层，所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)大于165摄氏度、优选大于180摄氏度、更优选为至少250摄氏度，并且可选择地溶于至少一种中等挥发性的溶剂。
6.根据权利要求5所述的电池隔板，其中，在将电池于升高的温度下保持一段时间时，所述隔板防止阳极与阴极之间接触。
7.根据权利要求5所述的电池隔板，其中，所述隔板能够在例如约160摄氏度或以上、优选约180摄氏度或以上、或者更高的高温条件下至少部分地正常工作至少一个短时间段，其中，所述部分地正常工作既包括保持所述电极(阳极和阴极)物理上分开并且也包括允许离子在所述电极之间流动。
8.根据权利要求5所述的电池隔板，其中，所述隔板是非闭合HTMI隔板。
9.一种具有高水平尺寸或结构完整性的非闭合高温熔融完整性(HTMI)隔板，包括 至少一个由一种或多种高Tg聚合物组成的膜片、膜、复合物、涂层、或层，所述聚合物的高玻璃化转变温度(Tg)大于165摄氏度、优选大于180摄氏度、更优选为至少250摄氏度，并且优选可溶于至少一种中等挥发性的溶剂。
10.根据权利要求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独立式多孔膜片和在至少一面上涂有高玻璃化转变温度(Tg)聚合物或共混物的多孔膜片。
11.根据权利要求9所述的HTMI隔板，其中，所述隔板是在锂离子可再充电电池、电池单元、电池组、电池、蓄电池、电容器等中直到250摄氏度能够保持其物理结构的超高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板或膜片。
12.根据权利要求9所述的HTMI隔板，其中，所述隔板是在锂离子可再充电电池、电池单元、电池组、电池、蓄电池、电容器等中直到160摄氏度能够保持其物理结构的高熔融温度微孔锂离子可再充电电池隔板或膜片。
13.根据权利要求9所述的HTMI隔板，其中，将所述高Tg聚合物涂到由热塑性聚合物制成的微孔基底膜片或膜上，所述热塑性聚合物选自聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯，以及它们的共混物、混合物、或组合。
14.根据权利要求13所述的HTMI隔板，其中，诸如聚丙烯之类的基底膜片或膜可任选经预处理，以便改变所述膜片或膜的表面特性，并提高所述高Tg聚合物涂层对所述基底膜片的粘附性，且其中所述预处理可包括涂底料、拉伸、电晕处理、等离子体处理、和/或涂层，如在其一面或两面上的表面活性剂涂层。
15.根据权利要求9所述的HTMI隔板，其中，所述高Tg聚合物是聚苯并咪唑(PBI)。
16.一种高熔融温度电池隔板，包括至少一个膜片、膜、复合物、层、涂层、或部件，其具有高水平的尺寸或结构完整性，足以在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，所述升高的温度优选> 160摄氏度、更优选> 180摄氏度、还更优选> 200摄氏度，且最优选> 220摄氏度，所述一段时间优选至少5分钟、更优选至少15分钟，且还更优选至少60分钟，并且还优选在约160摄氏度、更优选在180摄氏度、最优选在220摄氏度提供或允许所述电极之间持续的至少部分的离子流动达一段时间，优选至少5分钟、更优选至少15分钟，且还更优选至少60分钟。
17.根据权利要求16所述的高熔融温度电池隔板，其中，所述至少一个膜片、膜、复合物、层、涂层、或部件包括至少一种聚合物，所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为约250摄氏度或以上(高Tg聚合物)且在电解质中的Tg抑制为约50摄氏度或以下(在电解质中的有效Tg为约200摄氏度或以上)，并且所述高Tg聚合物也可溶解在至少一种溶剂或溶剂混合物中，且优选所述高Tg聚合物可溶于至少一种中等挥发性的溶剂，如DMAc。
18.—种制造、测试、和/或使用根据权利要求16所述的高熔融温度电池隔板的方法。
19.一种高温电池、锂离子电池、可再充电电池等，包括根据权利要求16所述的高熔融温度电池隔板。
全文摘要
本发明公开或提供了非闭合高熔融温度或超高熔融温度微孔电池隔板、高熔融温度隔板、电池隔板、膜片、复合物等，其优选在将电池于升高的温度下保持一段时间时防止阳极与阴极之间接触，并且优选当将电池于升高的温度下保持一段时间时继续提供相当水平的电池功能(离子转移、放电)，用于制造、测试和/或使用这种隔板、膜片、复合物等的方法，和/或包括一个或多个这种隔板、膜片、复合物等的电池、高温电池、和/或锂离子可再充电电池。
文档编号H01M2/16GK103053046SQ201180037930
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年8月2日
发明者石烈, C·格伦·温斯利, 吉尔·V·沃森 申请人:赛尔格有限责任公司