[发明专利]电池隔板

说明书

相关申请

本申请要求2010年10月21日提交的美国临时申请系列号61/405,316的优先权，其公开内容经此引用并入本文。

发明背景

发明领域

本发明涉及电池隔板和用作电池隔板的无纺纤维网幅。

相关领域描述

电池包括位于阳极与阴极之间的隔板以防止阳极与阴极之间的短路。当导电颗粒桥连该隔板或隔板劣化至允许电极接触时发生短路。有效的电池隔板应当在存在于电池中的各种电解质的存在下化学稳定、物理耐久并自由地允许离子在整个电池内流动。

通常，电池隔板已经由常规无纺织物制造，如熔喷型、闪蒸型、干法成网型或湿法成网型。不幸的是，许多衍生自无纺织物的电池隔板已经表现出在至少一种上述合意性质方面的不足。因此，需要在电池环境中化学稳定的、物理耐久的并提供低离子电阻的电池隔板。

发明概述

在本发明的一种实施方案中，提供了包含至少一个无纺网幅层的电池隔板。该无纺网幅层包含多个第一纤维、多个第二纤维和粘合剂。该第一纤维包含水不分散性合成聚合物。该第一和第二纤维具有不同的构造和/或组成。该第一纤维具有小于25毫米的长度和小于5微米的最小横向尺寸。该第一纤维构成该无纺网幅层的至少10重量％。该第二纤维构成该无纺网幅层的至少10重量％。该粘合剂构成该无纺网幅层的至少1重量％和不超过40重量％。

附图概述

在本文中参考下列附图描述本发明的实施方案，其中：

图1a、1b和1c是三种不同构造的纤维的横截面图，特别描述了如何确定与该纤维的尺寸和形状有关的各种测量；

图2是含有色带纤维的无纺网幅的横截面图，特别描述了其中所含的色带纤维的取向。

发明详述

本发明提供具有降低的厚度、降低的离子电阻、更大的渗透性与耐久性的改善组合的电池隔板。本发明的电池隔板在是使用时具有吸收电解质的高容量，同时保持优异的完整性和化学稳定性，使得该隔板在长时间暴露于苛刻的电池环境时不会丧失它们的有益性质。

本发明的电池隔板由水不分散性微纤维构成的至少一个无纺网幅层组成。“无纺网幅”在本文中定义为未经机织或针织操作而直接由纤维制成的网幅。本文中所用的术语“微纤维”意在指最小横向尺寸小于5微米的纤维。本文中所用的“最小横向尺寸”是指通过外部卡钳法垂直于该纤维伸长轴测得的纤维的最小尺寸。本文中所用的“外部卡钳法”是指测量纤维外径的方法，其中测得的尺寸是分隔纤维位于其间且各平行线在纤维通常相对一侧上接触纤维外表面的两条共面平行线的距离。图1a、1b和1c描述了在各种纤维横截面中如何测量这些尺寸。在图1a、1b和1c中，“TDmin”是最小横向尺寸，“TDmax”是最大横向尺寸。

形成所述电池隔板的无纺网幅表现出对电池隔板而言合意的多种性质。例如，该无纺网幅可以具有通过本公开下文中所描述的并同样描述在美国专利号7,112,389(其内容在不与本公开冲突的程度下经此引用并入本文)中的方法测定的至少50、75、90、92、94或96％和/或不超过99、98或97％的孔隙率。该无纺网幅的高孔隙率提供了良好的电解质吸收与保持。此外，该无纺网幅可以具有根据ASTM E1294-89测得的至少0.2、0.5、1、2或3微米和/或不超过15、10、3、2或1微米的平均流量孔径。此外，该无纺网幅可以具有如通过美国专利号5,888,916中所述方法测定的至少40、60、80、90或95％的电解质保持比。

此外，该无纺网幅可以包含根据TAPPI410测得的至少1、4、6或10克/平方米和/或不超过200、150或100克/平方米的基重。如果该电池隔板的基重过高(即高于200克/平方米)，那么离子电阻将过高。如果该电池隔板的基重过低(即低于4克/平方米)，那么离子电阻将过低。该无纺网幅可以具有通过本公开下文中所描述的并同样描述在美国专利号7,112,389(其内容在不与本公开冲突的程度下经此引用并入本文)中的方法测定的至少0.5、1、2、4、6或8毫欧·平方厘米和/或不超过25，20、15或10毫欧·平方厘米的离子电阻。

该无纺网幅可以表现出用作电池隔板的良好的强度与耐久性。例如，该无纺网幅可以具有根据TAPPI403测得的至少1、2、4、6、10、20、40或60psi的Mullen爆破强度。此外，该无纺网幅可以具有根据TAPPI T494测得的至少0.5、1、2、3、4或5千克/15毫米的抗张强度。