[发明专利]轻质非织造纤维垫

说明书

非织造纤维垫主要包含B‑玻璃纤维，并且具有约10‑约700微米的厚度和约1‑70g/m²的基重。所述垫通常在高达650℃的温度下热稳定，并且适合用作电池隔膜。

相关申请的交叉引用

本申请对2019年6月20日提交的题目为“轻质非织造纤维垫”的美国临时申请第62/864,244号要求优先权，通过引用将其公开内容整体并入本文。

背景

本公开内容一般涉及非织造纤维垫及其制备方法。尤其，本公开内容描述轻质非织造纤维垫，其提供多孔膜，并且在极端的热事件中抵抗降解和收缩。非织造纤维垫可用作例如电池隔膜。

锂离子电池提供胜过其它电池(如常规铅酸电池)的若干优势。所提供的一些优势包括针对给定的容量，通常比其它电池更轻，输送高的开路电压，低的自放电倍率(self-discharge rate)，减少的电池记忆效应以及减少的有毒垃圾填埋(landfill)。然而，锂离子电池易于出现一些问题和/或安全担忧，例如热失控(thermal runaway)，如果电池过热或过度充电，则可能发生热失控。

当电池变得热不稳定时发生热失控，这可导致电池内的温度峰值，其可能引起电芯和/或电池的灾难性故障。在热失控期间，故障电芯的高热量可传播到电池内的相邻电芯，这可能导致相邻电芯变得热不稳定。可能在电池内引起连锁反应，这可能导致电芯破裂和/或着火，或者在极端情况下爆炸。热失控可以引发自各种来源，包括过度充电，在太大的电压下充电，电芯内部枝晶生长或其它过热或短路事件。

过去十年来，锂离子电池作为便携式电源的广泛使用揭示了对提高系统内的安全性的需求。在锂离子电池中，通常使用聚乙烯或聚丙烯的聚合物隔膜；然而，在电芯过热或热失控的情况下，这些隔膜易于发生热降解。隔膜的故障可能导致直接短路并在电芯中产生爆炸性能量。隔膜的收缩和降解可在电池中引起危险的短路。

因此，持续需要提供提高的安全性的改进的材料和方法，在锂离子电池中尤其如此。

附图简述

包括以下附图来例示本发明的某些方面，并且不应将其视为排他性实施方案。如本领域普通技术人员将想到的并且受益于本公开内容的，所公开的主题能够在形式和功能上有相当多的修改、变化和等同形式。

图1例示了根据本公开内容的实施方案的在BX9纤维的纤维化期间生成的“渣球(shot)”的SEM显微照片；

图2A和图2B分别例示了根据本公开内容的实施方案的实施例1的超薄垫的烧失量以及与标准2325隔膜的比较；

图3A、图3B和图3C分别例示了根据本公开内容的实施方案的实施例1的超薄垫的中值孔尺寸、累积比孔体积(cumulative pore volume)和累积比表面积(cumulativesurface area)；

图4A和4B分别例示了标准2325隔膜的中值孔尺寸和累积比孔体积；

图5例示了根据本公开内容的实施方案的实施例1的超薄垫在不同放电倍率下的容量性能；

图6A例示了用根据本公开内容的实施方案的实施例2的超薄垫制备的电芯在不同倍率下的％充电和％放电；

图6B例示了用普通聚丙烯隔膜制备的电芯在不同倍率下的％充电和％放电；

图7A例示了用根据本公开内容的实施方案的实施例2的超薄垫制备的电芯在C/3下的充电和放电循环之前和之后的循环伏安曲线(cyclic voltammetry)；

图7B例示了用普通聚丙烯隔膜制备的电芯在C/3下的充电和放电循环之前和之后的循环伏安曲线；

图8例示了根据本公开内容的实施方案的实施例2的超薄垫的SEM显微照片；