[发明专利]充电电池隔膜

说明书

本发明提供一种涂层或薄膜，其布置在可充电电池的隔膜和至少一个电极之间。所述涂层或膜包括多孔层，所述多孔层包括具有至少第一材料和第二材料的层材料，所述第一和第二材料配置成包括多个孔，用于使离子通过其中；第二材料适配成在干燥时减小尺寸，使得多孔层的孔隙率在正常工作温度下得到改善或提高；其中，响应温度变化，层材料经历第一相变，在此期间，所述多孔层的孔闭合，从而减少或阻止离子的进一步通过。

【技术领域】

本发明涉及可充电电池领域，特别地但不排他地，涉及一种用于可充电电池(如锂离子电池)的隔膜。

【背景技术】

已经研发出并广泛使用不同的可充电电池，例如铅酸电池、镍镉(NiCd)电池、镍金属氢化物(NiMH)电池和锂离子(Li离子)电池。在各种类型的可充电电池中，已知锂离子电池由于其相对紧凑的尺寸、重量轻和高能量密度而通常应用于诸如便携式电子设备的消费电子产品。

但是，还已知锂离子电池存在安全风险，甚至可能是危险的，例如在热失控事件期间，可能产生火焰甚至电池爆炸。例如，由于电池的外部冲击或碰撞，导致电池内部短路，从而引起充电电池故障热失控。内部短路可能导致发热，这会使电池隔膜收缩，导致更严重的短路。热失控也可能由充电电池的过充电引起，也会产生过多的热量。传统上，例如可以通过避免由于短路产生热量和/或在充电电池隔膜处提供耐热层来防止、最小化或减少充电电池的热失控。耐热层的透气性差可能会进一步影响电池的性能。

【发明目的】

本发明的一个目的是提供一种用于充电电池的隔膜涂层或薄膜。

本发明的另一个目的是提供一种用于充电电池的隔膜。

本发明的另一个目的是在某种程度上减轻或消除已知的充电电池隔膜涂层或薄膜和隔膜的一个或多个问题。

本发明的另一个目的是提供一种可充电电池，其具有一种新颖的隔膜，该隔膜结构能改善或增强透气性。

上述目的通过主要权利要求特征组合来满足；从属权利要求公开了本发明的其他有利实施例。

本领域技术人员将从以下描述中得出本发明的其他目的。因此，上述目的陈述并非穷尽性的，仅用于说明本发明多个目的中的一些目的。

【发明内容】

通常，本发明提供隔膜涂层或膜，和/或具有这种涂层或膜的隔膜，用于可充电电池，例如但不限于锂离子可充电电池。本发明可以以沉积或涂覆在电池隔膜的一个或多个表面上的涂层的形式提供，和/或以置于或配置在隔膜一个或多个表面和一个或多个电池电极(即阳极或阴极)之间的制备好的薄膜层的形式提供。隔膜是离子可渗透的组分，例如以膜的形式，放置在电池的阳极和阴极之间。特别地，本发明允许隔膜涂层或薄膜在其正常工作情况下具有增强的透气性，并且根据异常的温度变化，提供“自关闭”机制，从而减少或阻止电池的化学反应。

为实现此目的，本发明的涂层或膜可包括多孔层材料，该多孔层材料包含至少第一材料和第二材料，其中，在充电电池的放电和再充电期间，孔在正常工作温度下是开放的，以允许离子电荷载体(例如锂离子)通过，在阳极和阴极之间传输。特别地，在正常工作情况下，多孔层的第二材料在干燥时收缩或减小尺寸，例如，由于在涂层或膜的制备或制造步骤期间除去溶剂如水。第二材料的收缩或尺寸减小导致多孔层的孔径和/或孔的数量增大，这改善或增强了多孔层的孔隙率，因此改善了涂层或膜的透气性。

在异常运行条件下，例如，在充电电池短路期间，其中产生过多的热量，工作温度将升高到达或超过某个预定的阈值温度。根据这种异常的温度变化，由于层材料的温度响应性熔化，多孔层的孔将闭合。结果，减少、最小化或甚至阻止离子通过，从而停止电池的化学反应，因此减少、最小化或防止进一步的热量产生。

涂层或膜还可包括第三材料，用于将多孔层粘合到隔膜和/或电极上，从而减少、最小化或防止与隔膜的热崩离或收缩。