用于电化学元件的尺寸稳定的分离器的制作方法

文档序号:35511152发布日期:2023-09-20 20:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于电化学元件的分离器,其中,所述分离器的质量的至少50%由原纤化再生纤维素纤维形成,其中,包括所述原纤化再生纤维素纤维,所述分离器的质量的至少70%且至多100%由纤维素纤维形成,其中,所述分离器被压延,并且其中,根据iso 1924-2:2008在机器方向上的拉伸载荷下,在伸长率不小于0.5%且不大于2.0%时,所述分离器达到其0.1%屈服点。

2.根据权利要求1所述的分离器,其中,所述原纤化再生纤维素纤维的比例为所述分离器的质量的至少55%且至多100%,优选至少60%且至多95%。

3.根据权利要求1或2所述的分离器,其中,所述原纤化再生纤维素纤维由溶剂纺丝再生纤维素纤维形成,优选由纤维形成。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,所述原纤化再生纤维素纤维在原纤化之前的平均线密度为至少0.8g/10000m(0.8dtex)且至多3.0g/10000m(3.0dtex),优选至少1.0g/10000m(1.0dtex)且至多2.5g/10000m(2.5dtex)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,所述原纤化再生纤维素纤维在原纤化之前的平均长度为至少2mm且至多8mm,优选至少3mm且至多6mm。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,包括所述原纤化再生纤维素纤维的纤维素纤维的比例相对于所述分离器的质量为至少75%且至多95%。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,除了所述原纤化再生纤维素纤维之外,所述纤维素纤维还包括非原纤化再生纤维素纤维、纸浆纤维或其混合物。

8.根据权利要求7所述的分离器,其中,所述纸浆纤维来源于针叶木、落叶木、大麻、亚麻、黄麻、苎麻、洋麻、木棉、椰子、马尼拉麻蕉、剑麻、竹子、棉或灰绿针草,或来自再生纸,或由来自这些来源中的一种或多种的纸浆纤维的混合物形成。

9.根据权利要求7或8所述的分离器,其中,所述纤维素纤维是再生纤维素纤维或纸浆纤维的混合物,其中,在所有情况下,所述再生纤维素纤维均包括原纤化再生纤维素纤维和可选的非原纤化再生纤维素纤维,并且其中,在所述分离器的质量的至少50%由原纤化再生纤维素纤维形成、并且所述分离器中的纤维素纤维总共构成所述分离器的质量的至少70%并且至多100%的条件下,所述再生纤维素纤维与纸浆纤维的质量的比率为至少1:1且至多30:1,优选至少2:1且至多20:1。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,所述纸浆纤维至少部分地为微纤化纸浆纤维、纳米纤化纸浆纤维或纸浆纤维,其中所述微纤化纸浆纤维、所述纳米纤化纸浆纤维或所述纸浆纤维的长度加权平均长度为至多0.2mm,优选为至多0.15mm。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,除了所述纤维素纤维之外,所述分离器还包括来自纤维素衍生物、玻璃纤维或塑料纤维的纤维,其中,所述塑料纤维优选由下列形成:聚烯烃,特别是聚乙烯或聚丙烯;聚酯,特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乳酸;聚芳酯,特别是聚(4-羟基苯甲酸-共-6-羟基-2-萘甲酸(4-hydroxybenzoic acid-co-6-hydroxy-2-naphthoic acid));聚醚、聚砜、聚氨酯、聚酰胺、芳族聚酰胺,特别是聚(对苯二甲酰对苯二胺(p-phenylene terephthalamide));聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯,特别是聚丙烯腈或聚(丙烯腈-共-丙烯酸甲酯(acrylonitrile-co-methyl acrylate));聚苯硫醚或聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯(ethylene-co-vinyl acetate))。

12.根据权利要求11的分离器,其中,除纤维素纤维之外,纤维的总比例为所述分离器的质量的至多30%,优选至多20%。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,还包括以下物质或组分中的一种或多种:聚乙烯醇;聚乙二醇;聚偏二氟乙烯;半乳甘露聚糖;淀粉;羧甲基纤维素;甲基纤维素;二醛,特别是乙二醛;或一种或多种无机填料,特别是高岭土、二氧化钛(tio2)、二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、二氧化锆(zro2)或碳酸钙(caco3)。

14.根据权利要求13所述的分离器,其中,所述无机填料的量为所述分离器的质量的至多30%,优选为至多20%,特别优选为至多15%。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,在根据iso 1924-2:2008的机器方向上的拉伸载荷下,所述分离器在伸长率不小于0.55%且不大于2.0%且优选不小于0.6%且不大于1.0%时达到其0.1%屈服点。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,在根据iso 1924-2:2008的机器方向上的拉伸载荷下,所述分离器在至少0.1kn/m且至多2.0kn/m、优选至少0.15kn/m且至多1.6kn/m的宽度相关拉伸应力下达到其0.1%屈服点。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,在根据iso 1924-2:2008在机器方向上的拉伸载荷下,所述分离器在至少15mpa且至多30mpa、优选至少18mpa且至多28mpa的相对于横截面积的拉伸应力下达到其0.1%屈服点。

18.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 1924-2:2008的在机器方向上至少1gpa且至多8gpa、优选至少2gpa且至多6gpa的杨氏模量。

19.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有至少0.05j/m2且至多0.80j/m2、优选至少0.10j/m2且至多0.60j/m2的关于机器方向上的相对于面积的弹性能量吸收。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有至少4kj/m3且至多15kj/m3、优选至少5kj/m3且至多13kj/m3的在机器方向上的相对于体积的弹性能量吸收。

21.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 1924-2:2008在机器方向上的至少0.3kn/m且至多2.0kn/m、优选至少0.5kn/m且至多1.5kn/m的宽度相关拉伸强度。

22.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 1924-2:2008的至少20mpa且至多60mpa、优选至少30mpa且至多50mpa的在机器方向上相对于横截面积的拉伸强度。

23.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 1924-2:2008在机器方向上至少0.5%且至多5.0%、优选至少1.0%且至多4.0%的断裂伸长率。

24.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,在根据iso 1924-2:2008的横向方向上的拉伸载荷下,所述分离器在伸长率不小于0.4%且不大于2.0%、特别优选不小于0.45%且不大于1.0%时达到其0.1%屈服点。

25.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,在根据iso 1924-2:2008的横向方向上的向拉伸载荷下,所述分离器在至少0.1kn/m且至多0.8kn/m、优选至少0.15kn/m且至多0.6kn/m的宽度相关拉伸应力下达到其0.1%屈服点。

26.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,在根据iso 1924-2:2008的横向方向上的拉伸载荷下,所述分离器在至少8mpa且至多15mpa、优选至少10mpa且至多13mpa的相对于横截面积的拉伸应力下达到其0.1%屈服点。

27.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器根据iso 1924-2:2008在横向方向上具有至少1gpa且至多6gpa、优选至少1.5gpa且至多5gpa的杨氏模量。

28.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有至少0.04j/m2且至多0.25j/m2、优选至少0.05j/m2且至多0.20j/m2的在横向方向上的相对于面积的弹性能量吸收。

29.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有至少1.5kj/m3且至多5.0kj/m3、优选至少2.0kj/m3且至多4.0kj/m3的在横向方向上的相对于体积的弹性能量吸收。

30.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器根据iso 1924-2:2008在横向方向上具有至少0.3kn/m且至多2.0kn/m、优选至少0.5kn/m且至多1.5kn/m的宽度相关拉伸强度。

31.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器根据iso 1924-2:2008具有至少20mpa且至多60mpa、优选地至少30mpa且至多50mpa的在横向方向上的相对于横截面积的拉伸强度。

32.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器根据iso 1924-2:2008在横向方向上具有至少1.0%且至多8.0%、优选至少2.0%且至多7.0%的断裂伸长率。

33.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器在加热至150℃达30分钟后具有至少0.4%且至多1.2%、优选至少0.45%且至多1.0%的收缩率。

34.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 534:2011在单个片材上确定的至少10μm且至多55μm、优选至少12μm且至多35μm的厚度。

35.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 536:2019为至少8g/m2且至多30g/m2、优选至少12g/m2且至多25g/m2的基重。

36.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有至少30%且至多85%、优选至少35%且至多75%的孔隙率μ,其中,所述孔隙率μ根据下式计算:

37.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,平均流动孔径为至少40nm且至多1000nm,优选为至少50nm且至多800nm。

38.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,平均流动孔径的标准偏差为至少3nm且至多300nm,优选为至少3nm且至多200nm。

39.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,所述分离器具有根据iso 5636-5:2013测定的至少10s且至多450s、优选为至少20s且至多300s的gurley透气性。

40.一种电化学元件,包括两个电极、电解质和根据前述权利要求中的任一项所述的分离器,其中,所述电化学元件优选由电容器、混合电容器、超级电容器或蓄电池形成,其中,所述电化学元件特别优选为锂离子电池。

41.一种用于制造分离器的方法,包括以下步骤:

42.根据权利要求41所述的方法,其中,在步骤a或步骤b的至少部分期间,用于产生所述网张力的所述纤维网在所述机器方向上的拉伸载荷是所述纤维网直接在步骤b之前在所述机器方向上的宽度相关拉伸强度的至少25%且至多40%,优选为至少25%且至多35%。

43.根据权利要求41或42所述的方法,其中,步骤a中的所述纤维网的制造在造纸机中进行,并且包括以下步骤a.1至a.5:

44.根据权利要求43所述的方法,其中,在步骤a.5期间在所述造纸机的干燥部或步骤a.4期间在所述造纸机的压榨部,所述纤维网受到所述网张力。

45.根据权利要求41至44中的任一项所述的方法,其中,在步骤a或b中在产生所述网张力的拉伸载荷下的所述纤维网的平均水分含量为至少4%且至多15%,优选为至少5%且至多12%,其中所述拉伸载荷在直接在步骤b之前所述纤维网在所述机器方向上的宽度相关拉伸强度的20%与50%之间。

46.根据权利要求41至45中的任一项所述的方法,其中,在步骤a或b中在产生所述网张力的拉伸载荷下的所述纤维网的平均水分含量为至少8%且至多15%,其中所述拉伸载荷在直接在步骤b之前所述纤维网在所述机器方向上的宽度相关拉伸强度的20%与30%之间。

47.根据权利要求41-46中的任一项所述的方法,其中,在步骤b中,所述纤维网通过至少2个且至多14个、优选至少3个且至多10个辊隙,其中,步骤b中的所有辊隙或所述辊隙中的至少部分中的机械压力为至少80kn/m且至多400kn/m,优选为至少160kn/m且至多320kn/m。

48.根据权利要求41至47中的任一项所述的方法,其中,步骤b中的压延通过多个辊进行,其中,步骤b中所有或部分这些辊的平均温度为至少25℃且至多140℃,优选为至少50℃且至多140℃,特别优选为至少80℃且至多140℃。

49.根据权利要求41至48中的任一项所述的方法,其中,选择步骤a中的纤维素纤维的量和组成,使得步骤c中的所述分离器通过原纤化再生纤维素纤维形成其质量的至少55%且至多100%,优选为至少60%且至多95%。

50.根据权利要求41至49中的任一项所述的方法,其中,所述原纤化再生纤维素纤维由溶剂纺丝再生纤维素纤维形成,优选由纤维形成。

51.根据权利要求41至50中的任一项所述的方法,其中,所述原纤化再生纤维素纤维在原纤化之前的平均线密度为至少0.8g/10000m(0.8dtex)且至多3.0g/10000m(3.0dtex),优选至少1.0g/10000m(1.0dtex)且至多2.5g/10000m(2.5dtex),和/或

52.根据权利要求41至51中的任一项所述的方法,其中,步骤c中,包括所述原纤化再生纤维素纤维,所述分离器的纤维素纤维的比例相对于所述分离器的质量为至少75%且至多95%。

53.根据权利要求41-52中任一项的方法,其中,步骤c中的分离器是根据权利要求1-39中任一项所述的分离器。


技术总结
本发明示出了用于电化学元件的分离器,其中分离器的质量的至少50%由原纤化再生纤维素纤维形成,其中包括原纤化再生纤维素纤维,分离器的质量的至少70%且至多100%由纤维素纤维形成,并且其中分离器被压延,并且其中根据ISO 1924‑2:2008在机器方向上的拉伸载荷下,在伸长率不小于0.5%且不大于2.0%时,分离器达到其0.1%屈服点。本发明还公开了一种制造这种分离器的方法。

技术研发人员:斯文·普拉佩特,迪特马尔·沃尔格尔
受保护的技术使用者:德尔福特集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1