[发明专利]聚内酰胺涂覆的微孔电池隔板膜及相关涂覆配方

说明书

一种改善陶瓷颗粒粘合于微孔隔板膜上的粘合力的方法；针对用于锂离子二次电池的微孔电池隔板的聚内酰胺陶瓷涂层；制作该涂层配方的方法；以及涂布该配方以制造带涂层的微孔电池隔板的方法。当用于可充电锂离子电池时，本发明的涂层具有优异的热和化学稳定性，对微孔底部基底、膜、和/或电极的优异的粘附力，对陶瓷颗粒的改进的粘合性，和/或具有更优异的抗热收缩能力、尺寸完整性、和/或氧化稳定性。

本申请为分案申请，原优先权日是2014年12月29日；原国际申请日是2015年12月29日；原国际申请号为PCT/US2015/067847；进入中国国家阶段的日期是2017年8月14日，国家阶段专利申请号是 201580076112.8；原发明名称是《用于锂离子二次电池的聚内酰胺涂覆的隔板膜及相关涂覆配方》。

相关申请交叉引用

本申请要求2014年12月29日提交的No.62/097,199和2015年1月5日提交的No.62/099,636共同未决美国临时专利申请的优先权及权益，它们都通过全文引用并入本文。

技术领域

本发明致力于锂电池隔板、带涂层的隔板、配方和/或相关方法。根据至少选定的实施方式、方面或目标，提供用于锂离子二次电池的电池隔板的聚内酰胺涂层，和/或制造这种聚内酰胺配方的方法，和/或涂布这种配方以制造带涂层的电池隔板的方法。根据至少特定的选定实施方式、方面或目标，提供用于锂离子二次电池的微孔电池隔板的聚内酰胺陶瓷涂层，和/或制造这种聚内酰胺配方的方法，和/或涂布这种配方以制造带涂层的微孔电池隔板的方法。当用于可充电锂电池，比如二次锂离子电池时，优选的本发明的涂层可具有优异的热和化学稳定性，对微孔底部基底、膜和/或电极优异的粘附力，对陶瓷颗粒改进的粘合性，以及改进的、最佳的、新的或优异的抗热收缩能力、尺寸完整性和/或氧化稳定性。

背景技术

现有技术中存在用于锂离子电池的具有高温熔化完整性的微孔隔板膜。日本专利申请No.JP2014- 141638公开了一种芳香-聚酰胺(芳族聚酰胺)多孔膜，其宣称在无水二次锂离子电池中提供了耐热性。欲作为高温涂层的芳族聚酰胺聚合物粘合剂需要无水溶剂比如N-甲基吡咯烷酮(NMP)以形成涂布溶液。芳族聚酰胺不溶于水。为了在膜上形成多孔涂层，涂布过程包括相分离。另外，由于芳族聚酰胺具有在溶液中聚集的倾向并且难以在多孔膜上形成均匀的涂层，可能需要将芳族聚酰胺与含有极性取代基的聚合物混合。

美国专利公开No.US2014/0141314提出了一种具有在水性介质中的陶瓷颗粒的(甲基)丙烯酸聚合物粘合剂，用作锂离子可充电电池微孔隔板膜的聚合陶瓷涂层的涂覆浆液。但是，特定的丙烯酸酯聚合物粘合剂在特定锂离子电池的电解液中可能易于沿乙烯基聚合物的骨架发生断链，因此在特定的用途中，可能不是高化学稳定的聚合物粘合剂。此外，美国专利公开No.2014/0141314提出，为了使(甲基)丙烯酸聚合物粘合剂/陶瓷涂层在涂覆层的陶瓷颗粒和粘合剂之间具有粘合力，并且还获得聚合物陶瓷涂层对多孔底部膜的粘合力，具有精细的表面不规则的球形陶瓷颗粒可能是优选的，以便当操作膜时，陶瓷颗粒不会剥落。

美国专利公开No.US2011/0229768公开了一种用来修饰微孔隔板膜的方法，其用于锂离子可充电电池微孔隔板膜的聚合陶瓷涂层。这种方法使用由几种亲水和疏水单体以不同的单体比例和组合的混合物聚合而成的聚合物粘合剂。为了制备稳定的乳化涂覆浆液，胶体态的涂覆浆液需要增塑剂、聚乙烯蜡粉和经过表面处理的陶瓷颗粒。将涂覆浆液涂布到微孔隔板膜上的目的在于提高微孔隔板膜的尺寸完整性，减少微孔隔板膜在高温下的收缩，这种收缩可能使阳极和阴极间发生接触，从而导致电池短路。但是，美国专利公开No.US2011/0229768中的带涂层的实施例只获得了150℃下18-24％的热收缩，这种程度的热收缩的减少对在特定的高能可充电锂离子电池中提供高温下所需的安全性来说可能是不够的。

对在锂离子电池特别是电动车和高能及高动力应用中的使用来说，可能非常需要具有低热收缩或无热收缩的带陶瓷涂层的复合隔板膜。对于二次锂离子电池，安全性是最优先考虑的因素。