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CN116526070A - 材料化学：在较高充电电压下化学稳定的锂电池隔板 - Google Patents

材料化学：在较高充电电压下化学稳定的锂电池隔板 Download PDF

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CN116526070A
CN116526070A CN202310084241.8A CN202310084241A CN116526070A CN 116526070 A CN116526070 A CN 116526070A CN 202310084241 A CN202310084241 A CN 202310084241A CN 116526070 A CN116526070 A CN 116526070A
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罗尼·E·史密斯
赵万泰
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Abstract

一种使得可充电锂电池隔板在较高充电电压下稳定的方法，属于材料化学技术领域，其中，在电池隔板的独层多孔膜内和在其涂层内，都含有陶瓷材料；所述陶瓷材料嵌入在所述独层多孔膜内，该独层多孔膜内同时还包含非聚乙烯聚合物和/或聚乙烯聚合物；并且在多孔膜的至少一侧设置的涂层是纯陶瓷涂层。根据本发明的电池隔板，其具有优异的抗氧化性、在达到5伏或更高的高压锂电池系统中稳定；可以防止在锂电池中达到至少5伏的高电压下的涓流充电。

Description

材料化学：在较高充电电压下化学稳定的锂电池隔板
本分案申请属于材料化学技术领域，原优先权日是2015年2月25日；原国际申请日是2016年2月25日；原国际申请号为PCT/US2016/019555；进入中国国家阶段日期是2017年10月24日，中国申请号是201680023700.X；原发明名称是《用于高电压可充电锂电池的改进的隔板及相关方法》。
相关申请的引用
本申请要求2015年2月25日提交的序列号为No.62/120,501美国临时专利申请和2015年8月14日提交的申请序列号为No.62/205,202美国临时专利的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本申请。
技术领域
根据至少选定的实施方式，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池，和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式，本公开或本发明涉及改进的或新型的隔板，例如一种用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其可以在达到4.5伏特或优选达到5.0伏或更高的充电电压稳定；例如一种新型或改进的单层或多层或多孔微孔隔膜。根据至少选定的实施方式，本申请或本发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池、电池单元，制造这种膜或基底、隔膜，电池单元、和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、电池单元和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜，隔板，能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种新型或改进的隔膜或隔膜，其在达到至少5伏的电池电压保持稳定，其具有或不具有嵌入的颗粒或材料的例如陶瓷颗粒或材料，如氧化铝、勃姆石和/或钡；和/或其具有或不具有新型聚合物如PVDF或PMP；和/或其具有或不具有一种或多种陶瓷涂层。本发明涉及一种新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，适用于4.5伏，4.7伏或5伏或更高的可再充电或二次锂电池和/或可使电池的能量密度增加和/或具有优异的抗氧化性。根据至少特定的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏或更高的高压锂电池系统中稳定。
背景技术
电动汽车行业的电池制造商正在设计具有更高能量化学物质的创新型电池单元，以延长电动汽车的行驶范围。实现这一目标的两种常见方法是：1)开发新的更高能量的电池化学物质作为增加锂离子电池的化学势的手段，以及2)将目前的锂离子电池的充电电压从4.2至4.5伏特的范围提升到5伏充电电压的行业目标。今天的电动车辆(EDV)使用由磷酸铁锂(LiFePO4)或锰酸锂(LMO)构成的阴极材料。由于基于LiFePO4和LMO化学物质的电池单元的总能量密度相对较低，因此广泛的电池隔板技术适用于这些电池应用。通常，电池化学物质在4.2至4.5伏的范围内是稳定的。电池行业希望增加电池的整体能量密度。一个较高能量化学的例子是镍钴铝(NCA)，LiNi0.8Co0.15A10.05O2，其可将充电电压扩展到5.0伏特。当具有5伏的充电电压容量，电池能够更高地充电以允许额外的能量密度。
因此，需要用于更高能量电池化学物质，用于更高的充电电压和/或用于5伏可再充电锂电池的电池隔板。同时，随着在更高的电压，更高的充电速率，更高的能量和/或类似的条件下工作的锂电池的开发，需要一种耐氧化的锂离子电池的微孔隔膜，其可在高能量电池中起作用，和/或在高电压电池系统中在达到至少5伏的电压下稳定。此外，需要一种薄的高度抗氧化的微孔隔膜，其可以防止在锂电池中达到至少5伏的高电压下的涓流充电。
US9,099,739的电池隔板中具有陶瓷材料，但该陶瓷材料的作用是促进微孔形成，为此，该陶瓷材料必须是混合在基底的聚合物中，并不是“嵌入”基底的聚合物材料中。
现有技术中，从来没有人发现这样的客观规律：在基底材料中“嵌入”陶瓷材料，有助于使得充电电压提升至5伏时仍然可以保持隔板材料稳定、杜绝涓流充电、提高电池容量。
另外，US9,099,739的涂层内除了陶瓷，还含有其他材料。
现有技术中，从来没有人发现这样的客观规律：电池隔板的涂层如果是纯陶瓷材料，即不包含其他成分，也有助于使得充电电压提升至5伏时仍然可以保持隔板材料稳定、杜绝涓流充电、提高电池容量。
现有技术中，从来没有人发现这样的客观规律：电池隔板中，关于“非聚乙烯聚合物”、“聚乙烯聚合物”、“嵌入陶瓷材料”三种原料成分，同时混合在独层的基底膜内，与分别设置在基底膜的不同层内相比，更有助于使得充电电压提升至5伏时仍然可以保持隔板材料稳定、杜绝涓流充电、提高电池容量。
WO2005/114763A1和US9,799,870B2都没有讨论涂层，更没有公开纯陶瓷涂层。现有技术中，基底加涂层的目的一般是协调相互竞争的不同性能，因此，通常不会选择纯陶瓷涂层。WO2005/114763A1的电池隔板包含超高分子量聚乙烯和TiO2,但超高分子量聚乙烯与TiO2是混合关系，并不是TiO2“嵌入”超高分子量聚乙烯的关系。
发明内容
根据至少选定的实施方式，方面或目的，本公开或本发明可以满足上述需要，可以提供一种电池隔板，用于更高能量电池化学物质，用于更高的充电电压和/或用于5伏可充电锂电池；可以提供一种用于锂离子电池的抗氧化微孔隔膜，其可以在高能量电池中起作用，和/或在高电压电池系统中可以在达到至少5伏的电压下稳定；和/或可以提供一种薄的高抗氧化的微孔隔板，其可以防止在锂电池中达到至少5伏的高电压下的涓流充电，和/或在用于锂离子可再充电电池的5伏下具有氧化稳定性。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开或本发明可以提供或涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池、和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式，本公开或本发明涉及改进的或新型的隔板，例如一种用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其稳定至4.5伏，优选至4.7伏特，或更优选达到5.0伏或更高的充电电压；例如一种新型或改进的单或多层或多微孔隔膜。根据至少一些选择的实施方式，本申请或本发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池、电池单元、制造这种膜或基底、隔板、电池单元、和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、电池单元和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选择的实施方式，本发明涉及一种新型或改进的隔膜或隔板，用于在电池中达到5伏时稳定的电池，其具有或不具有嵌入的颗粒或材料，例如陶瓷颗粒或材料，如氧化铝、勃姆石和/或钡；和/或其具有或不具有新型聚合物，例如PVDF或PMP；和/或其具有或不具有一种或多种陶瓷涂层。本发明涉及一种新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，适用于4.5伏、4.7伏或5伏或更高的可再充电或二次锂电池和/或其可提升电池的能量密度和/或具有优异的抗氧化性。根据至少特定的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其可以具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏或更高的高压锂电池系统中稳定。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池、和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进的或新型的隔板，例如用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其在4.5伏、4.7伏特、或5.0伏或更高的充电电压上是稳定的；例如新型或改进的单层或多层或叠层微孔隔膜。
根据至少选定的实施方式，本申请或本发明涉及用于高电压电化学装置、电池或电池单元的新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料和/或类似物，和/或制造这种膜或基底、隔板、电池单元和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、电池单元和/或电池的方法。
根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种新型或改进的隔膜或电池隔板，其可在高压电池中在至少5伏下工作或稳定。膜优选适用于5伏锂电池的新型或改进的聚合物膜(可选具有嵌入的颗粒)或聚合物微孔膜，和/或其增加电池的能量密度和/或具有的优异的抗氧化性。根据至少具体的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其可以具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏特的高电压电池系统中稳定，在4.5伏、4.7伏、5伏或更高的高压电池系统中更稳定。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本申请或本发明可以解决上述需要或问题，和/或可以提供新型的或改进的或优化的嵌入式颗粒和/或新型聚合物多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池和/或制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种隔膜或基底，隔板和/或电池的方法，特别是嵌入式颗粒和/或新型聚合物多孔膜或基底、隔膜、隔板或复合材料，其可在高压电池中在至少5伏下工作或稳定。
隔膜优选适用于5伏锂电池的和/或提供要增加电池的能量密度的和/或具有优异抗氧化性的新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜。根据至少具体的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔PVDF和/或PMP膜电池隔板，其可具有优异的抗氧化性和/或在4.6伏、4.7伏、5伏或更高的高电压电池系统中稳定。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本申请或本发明可以解决上述需要或问题，和/或可为电池提供新型或改进的隔膜或隔板，其在电池中达到至少5伏特是稳定的。所述膜优选新型的或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，其具有或不具有嵌入的颗粒，适用于5伏特锂电池和/或提供电池所需增加的能量密度和/或具有优异的抗氧化性。根据至少具体的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其具有优异的抗氧化性和/或在达到4.7伏、5伏以上的高电压电池系统中是稳定的。
北卡罗莱纳州夏洛特的Celgard有限责任公司是锂离子电池隔板材料的领先创新者和制造商。作为领先的隔板制造商，Celgard在锂电池隔板领域拥有独特的地位。由此地位，Celgard认为锂电池行业向5.0伏(V)电池系统发展。
随着锂电池行业的发展，阻碍成功的5.0V系统的先前缺口已经开始关闭。例如，先前的障碍诸如电解质性能已经得到改进，能够获得更高电压的电池单元。随着单个电池组件性能的提高，其他系统组件成为追求更高电压电池单元的制约因素。锂电池技术现在正在达到的电压开始暴露出与至少某些隔板有关的限制因素，特别是在新设计的工作环境中的隔离材料的氧化稳定性问题。
根据至少一个实施方式，本申请涉及一种在5.0伏系统中由稳定的聚合物构成的新型隔板。
牌聚烯烃隔板通常是薄的，不透明的，聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)电解膜，其制造成微孔单层或三层PP/PE/PP产品(参见图1)。它们是锂离子电池中最高度设计和关键的组件之一，在阳极和阴极之间提供屏障，同时执行促进离子交换的核心功能。
Celgard隔板具有以下特点：
具有高的化学和热稳定性的均匀亚微米孔结构，
优异的抗酸、碱和其他化学物质的特性，
各种厚度和狭缝宽度的单层和三层产品，和/或
各种专有技术的疏水或亲水特性。
在5.0V系统中由稳定的聚合物构成的优选的新型隔板将优选满足或超过基本的隔板性能要求，同时提高5.0V系统的整体隔板性能，作为5.0V锂电池系统的稳定材料，具有良好的机械、热和电化学特性，和/或良好的强度、收缩和孔隙率。
随着电池单元电压增加，典型的隔板材料的氧化稳定性降低，并且隔板材料的这种氧化可能导致电池单元性能随时间恶化。因此，理论上，为了使隔板在5.0伏的锂离子电池中成功工作，防止隔膜发生氧化(降解)是必需的。
根据某些实施方式，本文所述的隔膜涉及由5伏系统稳定的聚合物制成的微孔电池隔膜：
例如，以下树脂或其混合物、共混物或共聚物：
根据至少一些选择的实施方式，本申请涉及一种新型或改进的5.0V系统微孔电池隔膜、隔板、包括这种隔板的电池，以及制造这种隔膜、隔板和/或电池的方法和/或使用这种隔膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本发明涉及一种用于一次电池或二次电池的电池隔板。
根据某些实施方式，本文所述的聚合物微孔膜涉及聚合物微孔膜，在其至少一面涂覆有涂层、陶瓷涂层等。
本发明与现有技术的比较表
与现有技术不同，本发明采用了另外一条开拓性的技术路线，即通过改变锂电池隔板的结构，使得充电电压提升至5伏时仍然可以保持隔板材料稳定、杜绝涓流充电、提高电池容量。为此，在发明将“非聚乙烯聚合物”、“聚乙烯聚合物”、“嵌入陶瓷材料”三种原料成分同时混合在独层基底膜内；额外地再设有纯陶瓷材料的涂层。
根据本发明，在唯一的微孔基底膜内同时具有“非聚乙烯聚合物”、“聚乙烯聚合物”、“内嵌陶瓷材料”三种原料成分；相反，现有技术中，分别设置在基底膜的不同层内，而每一层仅含一种成分。
根据本发明，本发明的涂层内仅含有陶瓷成分，排除其他成分，这也与现有技术中涂层的理念非常不同。
现有技术中，要么在基底中没有内嵌陶瓷，要么在涂层中还有涂层之外的其他多余成分。相反，根据本发明，在基底和涂层两个不同的部位都含有陶瓷，在基底内嵌入陶瓷与陶瓷之外的成分同时存在；而涂层内只含涂层，排除其他成分。根据本发明，可提供一种在较高充电电压下保持稳定电池隔板，其具有现有技术中不存在的特殊产品结构，由此具有优异的抗氧化性、可防止发生涓流充电。
附图说明
图1包括三种隔板产品的表面和横截面SEM图像。
图2是本发明一个实施例的聚(4-甲基戊烯)(PMP)聚合物微孔膜或膜或隔板的表面SEM图像。
具体实施方式
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板，电池单元、电池、和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进的或新型的隔板，例如一种用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其在4.5伏，或优选达到5.0伏或更高的充电电压是稳定的；例如一种新型或改进的单层或多层或层状微孔隔膜。
根据至少一些选择的实施方式，本申请或本发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池，制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔膜和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种用于电池的新型或改进的隔膜或隔板，其在电池中达到至少5伏电压是稳定的。所述膜优选新型的或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，其具有或不具有嵌入的颗粒，适用于5伏特锂电池和/或提供电池的所需增加的能量密度和/或具有优异的抗氧化性。根据至少具体的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔膜，其可以具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏特的高电压电池系统中稳定。
广泛采用的增加锂离子可再充电电池的电池单元能级的方法是增加充电电压，以增加电池单元的整体能量密度。本发明的隔膜优选地可包括或包含具有高温热稳定性的热关闭膜，其被设计成增加高能锂离子电池的总能量密度。本发明的微孔隔膜优选使用新型聚合物和/或嵌入式陶瓷材料在锂离子可再充电电池中实现5伏充电电压容量的下一代技术聚合物隔膜。此外，本发明的微孔隔膜优选支持用于消费电子应用或能够在电动车辆应用中实现扩展驱动范围的高能量锂离子电池的高能量电池的未来发展趋势。
本发明还可以满足用于锂离子可再充电电池中在5伏具有氧化稳定性的聚合物微孔隔膜的需要。本发明的微孔隔膜优选下一代技术的聚合物隔膜，其使用一种新型的嵌入式陶瓷材料来实现锂离子可再充电电池中的5伏充电电压容量。此外，本发明的微孔隔膜更优选下一代技术的非聚烯烃隔膜，其使用一种新型嵌入式陶瓷材料，实现在锂离子可再充电电池中5伏充电电压下的氧化稳定性。
实现5伏充电电压容量的一个重要组成部分是电池隔膜。传统的现有隔板材料如聚烯烃目前被用作4.2至4.5伏的锂离子可充电电池中的电池隔膜。优选地，聚烯烃隔膜，如使用具有热关闭功能和具有高达165℃的热稳定性的聚丙烯微孔隔膜作为4.2至4.5伏的锂离子可再充电电池中的电池隔膜。更优选地，具有热关闭功能和高达180℃的高温稳定性的如美国专利6,432,586(通过引用并入本文)中描述的具有陶瓷涂层或层的聚烯烃隔板用于4.2至4.5伏锂离子充电电池。
本发明更好地体现在用于高能量锂离子电池的微孔隔膜中，其在5伏充电电压下是稳定的。本发明的隔膜可以优选地实施在隔板或膜中，隔板或膜由具有高温热稳定性的热关闭膜构成，其设计成增加高能锂离子电池的总能量密度。本发明的微孔隔膜优选是下一代技术聚合物隔膜，其使用新型的嵌入式陶瓷材料来实现锂离子可再充电电池中的5伏充电电压容量。
可以将具有5伏充电电压容量的电池单元充电到更高水平以允许额外的能量密度。实现5伏充电电压容量的一个重要组成部分是电池隔膜。传统的现有的隔板材料如聚烯烃可以用作4.2至4.5伏的锂离子可再充电电池中的电池隔膜。优选地，本发明的一种聚烯烃隔膜，例如采用具有热关闭功能和具有高达165℃的热稳定性的聚丙烯微孔隔膜作为4.2至4.5伏的锂离子可再充电电池中的电池隔膜。更优选地，本发明的一种具有陶瓷涂层或层的聚烯烃隔板，如美国专利6,432,586中所描述的，其具有热关闭功能和高达180℃的高温稳定性，用于4.2至4.5伏锂离子充电电池。
而且，本发明的隔膜优选为使用新型的嵌入式陶瓷材料在锂离子可再充电电池中实现5伏充电电压容量的聚烯烃隔膜。并且，本发明的隔膜为使用新型嵌入式陶瓷材料在锂离子可再充电电池中实现5伏充电电压容量的非聚烯烃隔膜。
而且，可能优选的本发明的微孔隔膜支持用于消费电子应用和能够在电动车辆应用中实现扩展驱动范围的高能量锂离子电池的未来发展趋势。
本发明可能优选一种用于高能量锂离子电池的微孔隔膜，其在5伏充电电压下是稳定的。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板，例如用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其可稳定于4.5伏，或优选高达5.0伏或更高的充电电压，例如新型或改进的单层或多层或层状微孔隔膜。
本发明优选用于高能量可再充电锂电池的微孔隔膜，其可在可再充电电池的指定的、规定的或预期的数量的重复充放电循环期间在电池中足够稳定或有效。应当考虑可达到5伏的可再充电锂电池在使用过程的重复充放电循环中能够保持有效的隔板的性能。因此，隔板应在可再充电电池(在特定电池的合理寿命期间)的指定的、规定的或预期的数量的重复充放电循环期间有效或起作用。优选的隔板应该防止由阳极接触阴极引起的短路，电池的灾难性的硬短路，电池的热失控，或者在电池使用期间的重复充放电循环期间的电池的严重安全问题，这样将会得到一种有用的可再充电电池，其在整个重复充电-放电循环中能够保持有效，至少对于给定电池应用的预期充电周期数内是完全有效的，一般来说可再充电电池通常以循环寿命来表示，(可充电电池，包括锂离子电池的“循环寿命”可以定义为“在指定的条件下，在未达到其指定的寿命终止容量或负载电压前，可充电电池能够承受的由放电、充电和休息阶段组成的循环的次数”。)
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池、和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板，例如用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其可稳定于4.5伏，或优选达到5.0伏或更高的充电电压，例如新型或改进的单层或多层或层状微孔隔膜。
根据至少选定实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池、和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板，例如用于高能量和/或高压锂离子电池的隔板，其可稳定于4.5伏，或优选达到5.0伏或更高的充电电压，例如新型或改进的单层或多层或层状微孔隔膜。根据至少某些选定的实施方式，本申请或本发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池，制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔膜和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种用于电池的新型或改进的隔膜或隔板，其在电池中在至少5伏电压时稳定。所述膜优选是新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，其适用于5伏锂电池和/或提供电池的所需增加的能量密度和/或具有优异抗氧化性。根据至少具体实施方式，本文所述的电池隔膜是涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其可以具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏特的高电压电池系统中稳定，在4.5伏、4.7伏、5伏或更高的高压电池系统中更稳定。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本申请或本发明可以解决上述需要或问题，和/或可提供新的或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池、制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法和/或使用这种膜或基底、隔板和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种用于电池的新型或改进的隔膜或隔板，其在电池中在至少5伏时稳定。所述膜优选是新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，其适用于5伏锂电池和/或提供电池的所需增加的能量密度和/或具有优异抗氧化性。根据至少具体的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其可以具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏特的高电压电池系统中稳定，在4.5伏、4.7伏、5伏或更高的高压电池系统中更稳定。
根据某些实施方式，本文所述的隔膜涉及由5伏系统稳定的聚合物制成的微孔电池隔膜：
例如，下列树脂或其混合物、共混物或共聚物：
优选具有超过200℃的熔点Tm和超过250℃的玻璃转化温度Tg：
根据至少选定的实施方式，本申请涉及一种新型或改进的微孔电池隔膜、隔板、包括这种隔板的电池、制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本发明涉及用于一次电池或二次电池的电池隔板。
根据某些实施方式，本文所述的聚合物微多孔膜涉及涂覆有涂层、陶瓷涂层等的聚合物微孔膜。
根据至少一些选择的实施方式，本申请或本发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池，制造这种膜或基底、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种用于电池的新型或改进的隔膜或隔板，其在电池中在至少5伏电压时稳定。所述膜优选是新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，其适用于5伏锂电池和/或提供电池的所需增加的能量密度和/或具有优异抗氧化性。根据至少具体的实施方式，本文所述的电池隔膜是涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其可以具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏特的高电压电池系统中稳定，或在4.5伏、4.7伏、5伏或更高的高压电池系统中稳定。
具有嵌入颗粒或材料，例如陶瓷颗粒或材料，如氧化铝、勃姆石、钡和/或硫酸钡的新型或改进的隔膜或隔板也可以具有新型聚合物，例如PVDF或PMP，和/或一种或多种陶瓷涂层。优选的嵌入颗粒可以选自下列中的一种或多种：颗粒或材料，陶瓷颗粒或材料、氧化铝、勃姆石、钡和/或硫酸钡、X射线可检测元素、金属、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、X射线荧光材料、金属盐、金属硫酸盐或其混合物，任何前述金属选自Zn、Ti、Mn、Ba、Ni、W、Hg、Si、Cs、Sr、Ca、Rb、Ta、Zr、Al、Pb、Sn、Sb、Cu、Fe和/或其组合、共混物或混合物。
根据至少选定的实施方式、方面或目的，本公开或本发明涉及改进或新型的隔板、电池单元、电池，和/或制造和/或使用方法。根据至少某些实施方式，本公开或本发明涉及改进的或新型的隔板，例如一种用于高能量和/或高压锂离子电池，其可以在达到4.5伏特或优选达到5.0伏或更高的充电电压保持稳定；例如一种新型或改进的单层或多层或多孔微孔隔膜。根据至少选定的实施方式，本申请或本发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池、电池单元，制造这种膜或基底、隔膜、电池单元和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、电池单元和/或电池的方法。根据至少某些实施方式，本申请涉及新的或改进的微孔膜、电池隔膜、隔板、能量存储装置、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本发明涉及一种新型或改进的隔膜或隔膜，其在达到至少5伏的电池电压保持稳定，其具有或不具有嵌入的颗粒或材料，例如陶瓷颗粒或材料，如氧化铝、勃姆石和/或钡；和/或其具有或不具有新型聚合物如PVDF或PMP；和/或其具有或不具有一种或多种陶瓷涂层。本发明涉及一种新型或改进的聚合物膜或聚合物微孔膜，适用于4.5伏，4.7伏或5伏或更高的可再充电或二次锂电池和/或可使电池的能量密度增加和/或具有优异的抗氧化性。根据至少特定的实施方式，本文所述的电池隔膜涉及单或多层或复合微孔膜电池隔板，其具有优异的抗氧化性和/或在达到5伏或更高的高压锂电池系统中是稳定的。
在不脱离其精神和基本属性的情况下，本发明可以以其他形式实施，并且因此，应指出所附权利要求书而不是前述说明书，表示本发明的范围。此外，本文公开的本发明可以在缺少任何未在本文中具体公开的要素的情况下实施。

Claims (10)

1.一种使得可充电锂电池隔板在较高充电电压下稳定的方法，其中，
在电池隔板的独层多孔膜内和在其涂层内，都含有陶瓷材料；
所述陶瓷材料嵌入在所述独层多孔膜内，该独层多孔膜内同时还包含非聚乙烯聚合物和/或聚乙烯聚合物；并且
在多孔膜的至少一侧设置的涂层是纯陶瓷涂层，
优选地，所述电池隔板可以具有两个或多个相互层叠的如上一层多成分的所述独层多孔膜。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述非聚乙烯聚合物选自：聚(4-甲基戊烯)、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚三氟氯乙烯、聚酰胺66、乙烯/乙烯醇共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、和聚氧甲烯。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚乙烯聚合物选自高密度聚乙烯、等规聚丙烯和超高分子量聚乙烯。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷材料选自陶瓷颗粒、氧化铝、勃姆石、钡、硫酸钡、X射线可检测元素、金属、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、X射线荧光材料、金属盐、金属硫酸盐或其混合物。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述金属选自Zn、Ti、Mn、Ba、Ni、W、Hg、Si、Cs、Sr、Ca、Rb、Ta、Zr、Al、Pb、Sn、Sb、Cu、Fe及其混合物。
6.如权利要求1所述的方法，其中，至少一个所述独层多孔膜内包括：
非聚乙烯聚合物，其嵌入陶瓷材料；
聚乙烯聚合物，其嵌入陶瓷材料；
非聚乙烯聚合物和聚乙烯聚合物，其中，非聚乙烯聚合物嵌入陶瓷材料；或者
非聚乙烯聚合物和聚乙烯聚合物，其中，聚乙烯聚合物嵌入陶瓷材料。
7.如权利要求1所述的方法，其中，
所述电池隔板在电池充电超过4.5伏特时是稳定的，所述电池隔板在电池充电达到4.6伏特时是稳定的，所述电池隔板在电池充电达到5.0伏特时是稳定的，或者，所述电池隔板在电池充电超过5.0伏特时是稳定的；
所述电池隔板为一种单层微孔膜、双层微孔膜、三层微孔膜、或多层微孔膜；
所述电池隔板用于高能量锂离子电池的微孔隔膜，其在达到5伏充电电压时稳定；
所述电池隔板为具有高温热稳定性的热关闭膜，其被设计为有助于增加高能量锂离子电池的整体能量密度；
所述电池隔板为使用嵌入式陶瓷材料来实现锂离子可充电电池的5伏充电电压容量的聚合物隔膜；
所述电池隔板为微孔隔膜，其支持用于消费者电子应用的高能量电池的未来发展趋势，或能够在电动车辆应用中实现扩展驱动范围的高能量锂离子电池；
所述电池隔板具有热关闭功能；
所述电池隔板具有高达165℃的温度稳定性；
所述电池隔板具有≥180℃的温度稳定性；和/或
所述电池隔板是锂二次电池隔板，其在电池单元电压达到或等于5.0伏的锂离子电池中抗氧化性稳定；电池单元电压是锂电池单元中的两个电极之间的电位差的量度。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述多孔膜是微孔膜，该微孔膜用作电化学装置、电容器、超级电容器、双层电容器、一次电池、或二次电池的组件。
9.一种可充电锂电池或者一种电动车辆，其中，包括如权利要求1-8其中之一所述的电池隔板。
10.一种在较高充电电压下保持稳定的电池隔板，其中，所述电池隔板包括基底和涂层；至少一个基底层是独层多孔膜，其中同时含有非聚乙烯聚合物(A)和聚乙烯聚合物(B)至少其中之一以及内嵌陶瓷材料(C)；并且所述涂层由纯陶瓷材料(D)制成；所述基底(A+B+C)和所述涂层(D)相互层合在一起；由此所述电池隔板具有双陶瓷层结构。
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