CN109075297A - 改进的用于微孔膜的沉积或层、改进的膜、改进的锂电池隔板、改进的电池、改进的高压锂电池以及相关的方法 - Google Patents

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Abstract

电化学装置的微孔膜或基底在聚合物多孔膜的至少一侧上具有金属和/或金属氧化物层，其中，所述层使用如气相沉积的沉积方法或技术施加，所述层包含活性金属氧化物的一个或多个相。

Description

改进的用于微孔膜的沉积或层、改进的膜、改进的锂电池隔 板、改进的电池、改进的高压锂电池以及相关的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月29日提交的序列号No.62/314,656的美国临时专利申请的优先权和权益，并且其通过引用完全并入本文。
发明领域
在至少选定的实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进或优化的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、复合膜、电池隔板、复合隔板、具有一个或多个导电层的隔板、电池，和/或相关的制造和/或使用方法。在至少某些实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜和制备这种膜的方法。改进的膜可以包含至少一个多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达5伏或7伏时稳定。在至少某些特定实施方案中，所述多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些选定的实施方案中，所述多相沉积层提供改善的润湿性和/或有利的保湿性。在至少某些其他实施方案中，所述多相沉积层提供改善的机械强度。通过在所述膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，所述改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。所述多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光、脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。根据至少特定的实施方案，本文所述的改进的电池隔板或电池隔膜可以在至少面向阴极的一侧上具有导电沉积层，并且在一些实施方案中可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内，或者可以由一个或更多涂层或处理覆盖。根据至少选定的实施方案，本申请或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，制备这种膜或基底、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。
发明背景
使用含陶瓷和聚合物涂层是改善锂离子电池中常用的微孔膜性能的已知方法。涂层可以施加到隔板的一侧或两侧上。传统的涂层技术包括浸涂、刮刀、凹版印刷、幕帘和喷涂，这些涂层被发现太厚且不均匀。最近，更先进的沉积技术已被应用来尝试提供均匀性并且将涂层厚度从2至6μm减少至几纳米。由于结晶对于决定原位电池性能很重要，金属和金属氧化物都被认为可为隔板提供益处。例如，由于其机械强度、化学稳定性和电化学性质，氧化铝已被掺入许多陶瓷涂层中。氧化铝(矾土)可以以多种结晶相或多晶型(α、γ、η、δ、κ、χ等)存在。已经发现α相是热力学稳定的并且是化学惰性的，使其适用于高温应用。使用化学和物理气相沉积的多种技术可以在多孔膜上形成氧化铝。在高于500℃的温度下氧化铝发生的非晶相变换只能通过物理气相沉积来实现。随着温度的升高，可以存在几种氧化铝多晶型物(γ→δ/θ→α)。由于其有利的特性，纯α相氧化铝在多孔薄膜的陶瓷涂层中是理想的。然而，为了在微孔薄膜上实现电化学和氧化保护性能，更具体地在电池隔板中，纯α相氧化铝层需要几μm厚，通常产生不一致的性能结果。
随着电池能力和容量的不断提高，需要改进隔板，例如，将更高强度与较薄隔板、功能化隔板相结合等。并且还可能需要改善所提供的涂层的最终组成，从而在厚度和电池性能之间取得平衡。
发明内容
在至少选定的实施方案、方面或目的中，本申请或发明可以解决上述需求或问题和/或可以提供新型或改进的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、复合膜、电池隔板、复合材料隔板、具有一个或多个导电层的隔板、电池和/或相关的制造和/或使用方法。在至少某些实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜和制备这种膜的方法。改进的膜可以包含至少一个多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达5伏或7伏时稳定。在至少某些特定实施方案中，多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些选定的实施方案中，所述多相沉积层提供改善的润湿性和/或有利的保湿性。在至少某些其他实施方案中，所述多相沉积层提供改善的机械强度。通过在膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光，脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。根据至少特定实施方案，本文所述的改进的电池隔板或电池隔膜可以在至少面向阴极的一侧上具有导电沉积层，并且在一些实施方案中可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内，或者可以由一个或更多涂层或处理覆盖。根据至少选定的实施方案，本申请或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，制备这种膜或基底、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。
根据至少选定的实施方案、方面或目的，本申请或发明可以解决上述需求或问题和/或可以提供新型或改进或优化的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、电池隔膜、电池隔板、电池、电池单元和/或相关的制造和/或使用方法。在至少某些实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜和制备这种膜的方法。改进的膜可以在其至少一侧上包含至少一个多相金属或金属氧化物沉积层，并且在电池中可以在高达7伏时稳定。在至少某些特定实施方案中，所述多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些选定的实施方案中，所述多相沉积层提供改善的润湿性和/或有利的保湿性。在至少某些其他实施方案中，所述多相沉积层提供改善的抗氧化性和/或机械强度。通过在膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。所述多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光、脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。根据至少特定实施方案，本文所述的改进的电池隔板或电池隔膜可以具有导电或非导电沉积，例如至少在面向阴极的一侧上具有导电层，并且在一些实施方案中可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内。根据至少选定的实施方案，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、抗氧化沉积层、抗氧化膜、电化学装置、电池、电池单元，制备这种膜或基底、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。
根据至少选定的实施方案、方面或目的，本申请或发明可以解决上述需求或问题和/或可以在多孔膜上提供超薄多相金属或金属氧化物沉积层，改进的充电/放电容量，优异的电荷转移，以及在电化学电池中在高达7伏时的稳定性。
根据某些实施方案，本文所述的隔膜涉及具有超薄多相金属氧化物沉积层的微孔隔膜，其中沉积层的厚度为5μm或更小，优选1μm或更小，更优选500nm或更小。
在至少某些实施方案中，本文所述的隔膜可包含沉积层，所述沉积层包括多相金属氧化物，包括但不限于α-相氧化铝和勃姆石(或软水铝石或氧化铝氢氧化物(γ-AlO(OH))矿石，铝矿石或铝土矿的组分)。
根据至少选定的实施方案、方面或目的，本申请或发明可以解决上述需求或问题和/或可以在多孔膜上提供超薄多相金属或金属氧化物沉积层，在所述超薄多相金属或金属氧化物沉积层之上或至少一部分上具有一个或更多沉积、处理、层、材料或涂层。
根据某些实施方案，本文所述的隔膜涉及微孔隔膜，所述微孔隔膜在其至少一个表面上具有导电、半导电或非导电沉积层，在所述沉积层之上或至少一部分上具有一层或多层导电、半导电或不导电的沉积、处理、层、材料或涂层。
在至少某些实施方案中，本文所述的隔膜可在其至少一个表面上包含沉积层，所述沉积层包含多相金属氧化物，包括但不限于α-相氧化铝和勃姆石(或软水铝石或氧化铝氢氧化物(γ-AlO(OH))矿物，铝矿石或铝土矿的组分)，在所述沉积层之上或至少一部分上具有一层或多层导电、半导电或非导电沉积、处理、层、材料或涂层。
本发明的抗氧化或抗氧化性的沉积层在锂电池的微孔膜或基底上，例如在二次锂电池、锂离子电池或锂聚合物电池的隔膜或隔板上，可以至少在隔膜面向阴极的一侧上，其中该层在隔膜和阴极的界面处可以是超薄的，并且在高压电池系统中可以在高达7伏的电压下稳定，和/或可以提供超薄的高抗氧化微孔隔板，其可以防止锂电池中高达7伏的高电压下的涓流充电，和/或提供改进的充电容量和/或传输速率。
根据至少某些选定的实施方案，本发明涉及一种用于电池的隔板，其具有超薄的多相沉积、层或涂层，其提供氧化保护，保持或改善的孔隙率，保持或改善的机械强度，保持或改善关断行为，和/或保持或改善的含水量。优选使用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、脉冲激光沉积(PLD)、原子层沉积(ALD)或超短脉冲激光沉积(USPLD)、大气压蒸发涂层(ECAP)、溅射和/或电子束将沉积、层或涂层施加到隔板上，可能更优选通过物理气相沉积(PVD)、脉冲激光沉积(PLD)、超短脉冲激光沉积(USPLD)或类似方法进行施加。
附图简要说明
图1包括本发明实施例1(EX 1)涂覆或改性的2500微孔膜(未涂覆面)的表面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为5,000x。
图2包括涂覆有2um Al2O3的图1的实施例12500微孔膜的涂覆面表面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为5,000x。
图3包括涂覆有2um Al2O3的图2的实施例12500微孔膜的涂覆表面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为20,000x。
图4包括涂覆有2um Al2O3的实施例1微孔膜2500微孔膜的横截面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为1,500x。
图5包括涂覆有2um Al2O3的图4的实施例12500微孔膜的部分横截面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为10,000x。
图6包括涂覆有20nm Al2O3的实施例22500微孔膜的涂覆面表面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为5,000x。
图7包括涂覆有2nm Al2O3的的实施例22500微孔膜的涂覆表面的扫描电子显微照片(SEM)图像，放大倍数为20,000x。
图8包括涂覆有2um Al2O3的实施例1(EX1)的XRD分析图，显示与作为对比例2(CE2)的另一种PVD产物相比，α相Al2O3和勃姆石(黑色或顶线)的峰。
图9包括涂覆有2um Al2O3的实施例1(EX1)的FTIR分析图，显示与其它PVD产物(CE1、CE2)相比α相Al2O3和勃姆石(黑色或底线)的峰。
图10A和10B分别是示例性的PVD处理的膜和PVD处理的膜上具有陶瓷涂层的表面图像之前和之后。
图11是图10B的示例性陶瓷涂覆的PVD处理的膜或薄膜的示意性端视图或横截面视图。
图12A和12B分别是图10B的示例性陶瓷涂覆的PVD处理的膜或薄膜在2,700x放大率和20,000x放大率下的横截面SEM图像。
发明详述
在至少选定的实施方案、方面或目的中，本申请或发明可以解决上述需求或问题和/或可以提供新型或改进的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、复合膜、电池隔板、复合材料隔板、具有一个或多个导电层的隔板、电池和/或相关的制造和/或使用方法。在至少某些实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜和制备这种膜的方法。改进的膜可以包含至少一个多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达5伏或7伏时稳定。在至少某些特定实施方案中，所述多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些选定的实施方案中，所述多相沉积层提供改善的润湿性和/或有利的保湿性。在至少某些其他实施方案中，所述多相沉积层提供改善的机械强度。通过在膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。所述多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光，脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。根据至少特定实施方案，本文所述的改进的电池隔板或电池隔膜可以在至少面向阴极的一侧上具有导电沉积层，并且在一些实施方案中可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内，或者可以由一个或更多涂层或处理覆盖。根据至少选定的实施方案，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜或基底、隔板，隔膜、复合材料、电化学装置、电池、电池单元、制备这种膜或基底，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。
在至少选定的实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜和制备这种膜的方法。改进的膜可以优选包括至少一种多相金属或金属氧化物沉积层，其优选在电池中在高达7伏稳定。在至少某些实施方案中，所述多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些选定的实施方案中，所述多相沉积层提供改善的润湿性和有利的保湿性(较少的水)。在至少某些实施方案中，所述多相沉积层提供改善的机械强度。通过沉积多相金属或金属氧化物基质(优选具有更多α相Al2O3和勃姆石，或具有更多无定形成分)，膜可以具有改善的阻抗/电荷转移、改善的介电击穿和改善的安全性。参见图1-9。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。参见图1-5、8和9。所述多相沉积优选通过沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上，其优选利用外部能量源，例如激光、脉冲激光、或超短脉冲激光沉积，使用激光靶向材料如Al2O3、勃姆石或两者来产生具有多相金属或金属氧化物的沉积，具有高α相Al2O3组成，具有高非晶或α相Al2O3组成，具有高α相Al2O3和勃姆石组成，具有较高含量的α相Al2O3和勃姆石，α相Al2O3和勃姆石都具有高程度的结晶度，等等。参见图1-5、8和9。
测试方法
FTIR-在4000-450cm-1的波数范围内以透射模式扫描样品，重复16次。涂覆面朝向光束。
XRD-在20-45度2θ的范围内扫描样品，步长为0.02，停留时间为3秒。制备样品，涂覆面朝向光束。
此外，根据至少特定实施方案，本文所述的本发明电池隔膜的沉积层是导电沉积层，并且可以至少在阴极面对侧，并且在一些实施方案中，可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内。根据至少选定的实施方案，本文所述的本发明电池隔膜的沉积层是非导电沉积层，并且可以至少在阴极面对侧，并且在一些实施方案中可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内，和/或涂覆有聚合物涂层或陶瓷涂层。根据至少某些实施方案，本文所述的本发明电池隔膜的沉积层是导电或非导电沉积层，并且可以位于膜的至少一侧或两侧，并且本申请或发明涉及这种新型或改进的多孔膜或基底、隔膜、隔膜、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。
更进一步，根据至少某些特定实施方案，本文描述的本发明电池隔膜的沉积层是导电沉积层并且可以至少在阳极面对的侧面，并且在一些实施方案中可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内和/或覆盖有一个或多个非导电层或涂层，例如涂覆有聚合物涂层或陶瓷涂层(有或没有聚合物粘合剂)。这种导电层可以是电池或电池单元安全系统的一部分，其感测树突、短路、热和/或其他潜在的故障模式。根据至少选定的实施方案，本文所述的本发明电池隔膜的沉积层是非导电沉积层，并且可以至少在阳极面对侧，并且在一些实施方案中，可以嵌入在聚烯烃膜之间和/或之内，和/或涂覆有聚合物涂层或陶瓷涂层。
在至少选定的实施方案中，本申请或发明涉及新型的或改进的或优化的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、电池隔板、电池和/或其相关的制造和/或使用方法。在至少某些实施方案中，本申请或发明涉及新型或改进的多孔膜和制备这种膜的方法。改进的膜可包括至少一种多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达7伏时稳定。在至少某些特定实施方案中，多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些选定的实施方案中，多相沉积层提供改善的润湿性和/或有利的保湿性。在至少某些其他实施方案中，多相沉积层提供改善的机械强度。通过在膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性。通过采用超薄沉积层，可增加电池的能量密度。多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光、脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。根据至少特定实施方案，本文所述的改进电池隔板或电池隔膜可具有导电或非导电沉积，例如至少在阴极面对侧上的导电沉积层，并且在一些实施方案中可嵌入在聚烯烃膜之间或之内。根据至少选定的实施方案，本申请或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，制备这种膜或基底，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。
改进的膜包含多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达7伏稳定。在至少某些实施方案中，多相沉积层提供改善的充电/放电容量。在至少某些实施方案中，多相沉积层提供改善的润湿性和有利的保湿性。在至少某些实施方案中，多相沉积层提供改善的机械强度。通过沉积多相金属或金属氧化物基质，膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和改进的安全性。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光，脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。此外，沉积层根据至少特定实施方案，本文所述的电池隔膜，导电沉积层可以至少在阴极面对侧，并且在一些实施方案中，可以嵌入聚烯烃膜之间和/或之内。根据至少选定的实施方案，本申请或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。
参考附图中的图10A至12B，并且根据一个示例性实施例，图10A示出了具有导电沉积或层(Al)的示例性PVD处理的微孔聚丙烯(PP)膜(2500)，图10B显示了在PVD处理(Al)上具有陶瓷涂层(CS)的示例性PVD处理的膜。在该实施例中，陶瓷涂层(CS)是丙烯酸基粘合剂和氧化铝颗粒陶瓷涂层(使用水性浆料制备，通过凹版辊施加并在烘箱中干燥，无需等离子体预处理，不使用表面活性剂)，其为非导电并且具有下表所示的属性：
2500/Al 2500/Al/CS
厚度,μm 25 29
JIS Gurley,s 202 244
收缩率,％ 105C1hr 0.72
120C1hr 2.64
陶瓷层剥离力,N NA 114
陶瓷粉末脱落,mg/cm2 NA 0.013
表1
表2
图11是图10B的示例性陶瓷涂覆的PVD处理的膜或薄膜的示意性端视图或横截面图，其中膜的垂直或厚度尺寸为25μm，Al沉积为20nm，陶瓷涂层的氧化铝颗粒为4μm。
图12A和12B分别是图10B的陶瓷涂覆的PVD处理的膜或薄膜在2,700X放大率和20,000X放大率下的横截面SEM图像，显示了相应的膜、Al沉积物和陶瓷涂层。
可优选具有这样的陶瓷涂覆的PVD处理的膜或薄膜，其粉末脱落小于0.03和/或涂层剥离力大于100。
美国公开发行的专利申请2017/0025658，2017年1月26日公布，在此通过引用完全并入，描述了例如某些多孔膜或基底、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。
在本发明的至少选定的实施方案中，提供或描述了新型或改进的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、电池隔板、电池、高压电池、系统、方法和/或相关的制造和/或其使用方法。在至少某些实施方案中，改进的膜可包括至少一种多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达5伏稳定。在至少某些特定实施方案中，所述多相沉积层提供改善的充电/放电容量、改善的润湿性和/或有利的保湿性、改善的机械强度、导电层、改善的粘附性、改善的涂层粘附性等。通过在膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性。通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度。所述多相沉积优选通过利用外部能量源(例如激光、脉冲激光或超短脉冲激光沉积)的沉积技术将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上。根据至少特定实施方案，本文所述的改进的电池隔板或电池隔膜可在至少阴极面对的侧面上具有导电沉积层，并且在一些实施方案中可嵌入在聚烯烃膜之间和之内。根据至少选定的实施方案，本申请或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。
根据至少选定的实施方案、方面或目的，本申请或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、系统、车辆，包括这种膜或基底、隔膜、隔板、复合材料、电化学装置、电池、电池单元或系统、方法的产品或装置，制造这种膜或基底、隔板、电池单元、系统和/或电池的方法，和/或使用这种膜或基底、隔板、电池单元、系统和/或电池的方法。
在不脱离本发明的精神和基本属性的情况下，本发明可以以其他形式实施，因此，当指示本发明的范围时，应当参考所附权利要求书，而不是前述说明书。另外，本文说明性公开的本发明可适当地在不存在本文未具体公开的任何要素的情况下实施。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上包含多晶相金属和/或金属氧化物层，所述层使用沉积方法或技术施加。
2.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述沉积方法或技术是气相沉积方法或激光沉积方法。
3.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是电化学装置的组件。
4.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是电容器的组件。
5.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是超级电容器或双层电容器的组件。
6.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是电池隔板。
7.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是锂电池隔板。
8.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是一次或二次电池隔板。
9.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是锂一次或锂二次电池隔板。
10.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中在电池单元电压高达或等于7.0伏时抗氧化性稳定，所述电池单元电压为锂离子电池中两个电极之间电位差的量度。
11.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中在电池单元电压高达或等于5.2伏或更高时抗氧化性稳定，所述电池单元电压为锂离子电池中两个电极之间电位差的量度。
12.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述沉积方法或技术选自物理气相沉积、原子层沉积、化学气相沉积、溅射、激光等离子体。
13.如权利要求1所述的微孔膜或基底，还包括在所述层中的惰性金属元素，所述惰性金属元素包括金、铂及其混合物。
14.如权利要求1所述的微孔膜或基底，还包括在所述层中的活性金属元素，所述活性金属元素包括铝、镍、铜及其混合物。
15.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述金属氧化物包括氧化铝(Al2O3)、勃姆石AlO(OH)、氧化硅、氧化钛、过渡金属氧化物及其混合物。
16.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述聚合物多孔膜包含聚烯烃、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、织造纤维和/或非织造纤维。
17.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜或基底是使用干法、湿法、颗粒拉伸法、双轴取向聚丙烯(BOPP)法、β成核双轴取向聚丙烯(BN-BOPP)法，非织造膜法或其组合制备的单层或多层膜或基底。
18.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于隔板面向阴极的一侧上。
19.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于隔板的两侧上。
20.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于隔板面向阳极的一侧上。
21.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于隔板面向阴极的一侧上，并且一陶瓷涂层位于隔板面向阳极的一侧上。
22.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板的两侧上，并且一陶瓷涂层位于所述隔板的面向阳极的一侧的所述层之上。
23.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板的面向阳极的一侧上，以及一陶瓷涂层位于所述隔板的面向阳极的一侧的所述层之上。
24.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板的面向阴极的一侧上，并且一陶瓷涂层位于所述隔板的面向阴极的一侧的所述层之上。
25.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板的两侧，并且一陶瓷涂层位于所述隔板的面向阴极的一侧的所述层之上。
26.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于隔板面向阳极的一侧上，并且一陶瓷涂层位于所述聚合物多孔膜或基底的另一侧上。
27.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板的面向阴极的一侧上，并且一第一陶瓷涂层位于所述聚合物多孔膜或隔板的面向阴极的一侧的所述层之上，以及一第二陶瓷涂层施加到所述聚合物多孔膜或隔板的面向阳极的另一侧上。
28.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板的两侧上，并且所述两层之上都具有陶瓷涂层。
29.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述层位于所述隔板面向阳极的一侧上，以及一第一陶瓷涂层位于所述层之上，一第二陶瓷涂层位于所述隔板的面向阴极的另一侧上。
30.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，金属和/或金属氧化物包括活性金属元素，所述活性金属元素包括铝、镍、铜及其混合物，并且所述活性金属元素部分或完全转化为惰性材料。
31.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其中，所述微孔膜或基底是锂电池的一部分，所述锂电池具有包含溶剂和锂盐的电解质。
32.如权利要求31所述的微孔膜或基底，其中，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)。
33.一次电池或二次电池，包括如权利要求1所述的微孔膜或基底。
34.将一种或多种金属和/或金属氧化物的多晶相层沉积到膜或基底上的方法，包括：使用选自激光沉积、脉冲激光沉积、超短脉冲激光沉积、真空沉积、物理气相沉积、原子层沉积、化学气相沉积及其组合的沉积方法，以及将至少一个金属和/或金属氧化物的多晶相层沉积到膜或基底上。
35.如权利要求34所述的方法，其中，至少一个沉积层具有小于3μm的总厚度。
36.如权利要求34所述的方法，其中，至少一个沉积层具有小于2μm的厚度。
37.如权利要求34所述的方法，其中，至少一个沉积层具有小于1μm的厚度。
38.如权利要求34所述的方法，其中，至少一个沉积层具有小于0.1μm的厚度。
39.如权利要求34所述的方法，其中，至少一个沉积层具有小于0.05μm的厚度。
40.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中，相对于Li/Li+参比电极，正电极电位达7.2伏或更高时具有抗氧化稳定性。
41.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中，相对于Li/Li+参比电极，正电极电位达5.4伏或更高时具有抗氧化稳定性。
42.一种导电微孔膜或基底，在所述膜上包括具有导电无机层的聚合物多孔膜，所述导电无机层包括金属和/或金属氧化物的多晶相层。
43.如权利要求42所述的导电微孔膜或基底，其中，所述导电无机材料层位于聚合物多孔膜的至少一侧上。
44.如权利要求42所述的导电微孔膜或基底，其中，所述导电无机材料层位于聚合物多孔膜的至少一侧上，并且所述层是真空和/或气相沉积层。
45.如权利要求42所述的导电微孔膜或基底，其中，所述聚合物多孔膜包括聚烯烃、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、织造纤维、非织造纤维或其混合物。
46.一种电池隔板，在多孔膜上包括超薄多晶相金属或金属氧化物沉积层，在所述超薄多晶相金属或金属氧化物沉积层之上或至少一部分上具有一个或多个沉积、处理、层、材料或涂层。
47.一种电池隔膜，在其至少一个表面上包括导电、半导电或非导电沉积层，在所述沉积层之上或至少一部分上具有一个或多个导电、半导电或非导电沉积、处理、层、材料或涂层。
48.一种电池隔膜，在其至少一表面上包括含有多相金属氧化物的沉积层，所述多相金属氧化物包括α相氧化铝和/或勃姆石，在所述沉积层之上或至少一部分上具有一个或多个导电、半导电或非导电沉积、处理、层、材料或涂层。

Claims (49)

1.一种微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有金属和/或金属氧化物层，其中，所述层使用如气相沉积的沉积方法或技术施加，所述层包含活性金属氧化物的一个或多个相。
2.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述层使用激光沉积方法施加。
3.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是电化学装置的组件。
4.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是电化学装置的组件，所述电化学装置是电容器。
5.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是电化学装置的组件，所述电化学装置是超级电容器或双层电容器。
6.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是电池隔板。
7.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂电池隔膜。
8.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是一次或二次电池隔板。
9.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板。
10.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中在电池单元电压高达或等于7.0伏特时抗氧化保持稳定，所述电池单元电压为电化学电池单元中两个电极(正电极和负电极)之间电位差的量度。
11.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中在电池单元电压高达或等于5.2伏或更高时抗氧化保持稳定，所述电池电压为电化学电池单元中两个电极(正电极和负电极)之间的电位差的量度。
12.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述层使用选自以下集合的施加方法施加：包括物理气相沉积、原子层沉积、化学气相沉积、溅射、激光等离子体。
13.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述聚合物多孔膜具有惰性金属元素的沉积，所述惰性金属元素的非限制性实例包括金、铂等及其混合物。
14.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其具有活性金属元素的沉积，其中，所述活性金属元素的非限制性实例包括铝、镍、铜等及其混合物。
15.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其具有金属氧化物的沉积，其中，所述金属氧化物的非限制性实例包括氧化铝(Al2O3)、勃姆石AlO(OH)、氧化硅、氧化钛以及过渡金属氧化物等或其混合物。
16.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述层使用如激光沉积的沉积方法施加，所述聚合物多孔膜包含聚烯烃(其中聚烯烃选自聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯和/或其共混物、其混合物及其共聚物和它们的组合)和/或所述膜或基底包含聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、织造纤维和/或非织造纤维。
17.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述层使用沉积方法施加，并且所述膜或基底是使用干法、湿法、颗粒拉伸法、双轴取向聚丙烯(BOPP)法、β成核双轴取向聚丙烯(BN-BOPP)法、非织造膜法或其组合制备的单层或多层膜或基底。
18.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上。
19.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板面向阴极即正电极的一侧上，所述沉积层施加到隔板面向阳极即负电极的一侧上。
20.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阳极即负电极的一侧上。
21.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到隔板面向阳极即负电极的一侧上。
22.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上，所述沉积层施加到隔板的面向阳极即负电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到隔板面向阳极即负电极的一侧的金属/或金属氧化物沉积层之上。
23.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阳极，即负电极的一侧上，以及一陶瓷涂层施加到隔板的面向阳极，即负电极的一侧上的金属和/或金属氧化物沉积层之上。
24.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上的金属和/或金属氧化物沉积层之上。
25.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板面向阴极正电极的一侧上，所述沉积层施加到隔板面向阳极即负电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到隔板面向阴极即正电极的一侧上的金属和/或金属氧化物沉积层之上。
26.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板面向阳极即负电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到聚合物多孔膜或隔板面向阴极即正电极的另一侧上。
27.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到聚合物多孔膜或隔板面向阴极即正电极的一侧上的金属和/或金属氧化物沉积层之上，以及一陶瓷涂层施加到聚合物多孔膜或隔板面向阳极即负电极的另一侧上。
28.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阴极即正电极的一侧上，所述沉积层施加到隔板的面向阳极即负电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加到聚合物多孔膜上的金属和/或金属氧化物沉积层上。
29.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物一个或多个相的层，其中，所述膜是锂一次或二次电池隔板，所述沉积层施加到隔板的面向阳极即负电极的一侧上，并且一陶瓷涂层施加在隔板或聚合物多孔膜面向阳极的即负电极一侧的金属和/或金属氧化物沉积层之上，并且一陶瓷涂层施加到聚合物多孔膜或隔板的面向阴极即正极的另一侧上。
30.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其具有在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物的一个或多个相的沉积层，所述金属和/或金属氧化物包含活性金属元素，其中，这种活性金属元素的非限制性实例包括铝、镍、铜等，以及它们的混合物，并且这种活性金属元素部分或完全转化为惰性材料。
31.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其具有在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物的一个或多个相的沉积层，所述金属和/或金属氧化物包含活性金属元素，其中，这种活性金属元素的非限制性实例包括铝、镍、铜等，以及它们的混合物，并且这种活性金属元素在包含溶剂、锂盐和可选的一种或多种添加剂的锂电池电解质中部分或完全转化为惰性材料。
32.如权利要求7所述的微孔膜或基底，其具有在聚合物多孔膜的至少一侧上具有包含金属和/或金属氧化物的一个或多个相的沉积层，所述金属和/或金属氧化物包含活性金属元素，其中，这种活性金属元素的非限制性实例包括铝、镍、铜等，以及它们的混合物，并且这种活性金属元素，例如铝，在包含溶剂、锂盐和可选的一种或更多种添加剂的锂电池电解质中部分或完全转化为惰性材料，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)。
33.一种一次电池或二次电池，包括如前述权利要求中任一项所述的微孔膜或基底。
34.一种将一层或多层金属和/或金属氧化物沉积到膜或基底上的方法，包括：使用选自激光沉积、脉冲激光沉积、超短脉冲激光沉积、真空沉积、物理气相沉积、原子层沉积、化学气相沉积及其组合的沉积方法，将至少一层金属和/或金属氧化物沉积到膜或基底上。
35.如权利要求34所述的方法，包括将一层或多层金属和/或金属氧化物以小于3μm的总厚度沉积到微孔膜上。
36.如权利要求34所述的方法，包括将一层或多层的金属或金属氧化物以小于2μm的厚度沉积到微孔膜上。
37.如权利要求34所述的方法，包括将一层或多层的金属或金属氧化物以小于1μm的厚度沉积到微孔膜上。
38.如权利要求34所述的方法，包括将一层或多层金属或金属氧化物以小于0.1μm的厚度沉积到微孔膜上。
39.如权利要求34所述的方法，包括将一层或多层金属或金属氧化物以小于0.05μm的厚度沉积到微孔膜上。
40.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有多相金属和/或金属氧化物层，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中，相对于Li/Li+参比电极，正电极电位达7.2伏或更高时具有抗氧化稳定性。
41.如权利要求1所述的微孔膜或基底，其在聚合物多孔膜上具有多相金属和/或金属氧化物层，其中，所述膜是锂二次电池隔板，其在锂离子电池中，相对于Li/Li+参比电极，正电极电位高达5.4伏或更高时具有抗氧化稳定性。
42.一种导电微孔膜或基底。
43.如权利要求42的所述的导电微孔膜或基底，其中，一导电无机材料层施加在聚合物多孔膜的至少一侧上。
44.如权利要求42所述的导电微孔膜或基底，其中，一导电无机材料层施加在聚合物多孔膜的至少一侧上，其中，所述层使用真空和/或气相沉积工艺施加。
45.如权利要求42所述的导电微孔膜或基底，其中，一导电无机材料层施加在聚合物多孔膜的至少一侧上，其中，所述聚合物多孔膜包含聚烯烃，并且所述聚烯烃可包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯和/或共混物、其混合物及其共聚物和组合，和/或其中膜或基底包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、织造纤维、非织造纤维或其混合物。
46.一种改进的隔板，其在多孔膜上具有超薄多相金属或金属氧化物沉积层，在所述超薄多相金属或金属氧化物沉积层的至少一部分上方或上具有一个或多个沉积、处理、层、材料或涂层。
47.一种改进的隔膜，在其至少一个表面上具有导电、半导电或非导电沉积层，在所述沉积层的至少一部分上方或上具有一个或多个导电、半导电或非导电沉积、处理、层、材料或涂层。
48.一种具有沉积层的隔膜，所述沉积层包括多相金属氧化物，在其至少一个表面上包括但不限于α相氧化铝和勃姆石(或硼硅酸盐或氧化铝氢氧化物(γ-AlO(OH))矿物，铝矿石或铝土矿的组分)，在所述沉积层的至少一部分之上或上具有一个或多个导电、半导电或非导电沉积、处理、层、材料或涂层。
49.新型或改进或优化的沉积、层、膜、多孔膜、微孔膜、复合膜、电池隔板、复合隔板、具有一个或多个导电层的隔板、电池和/或其相关的制造方法和/或用途；新型或改进的多孔膜和制造这种膜的方法；改进的膜可包括至少一种多相金属或金属氧化物沉积层，其在电池中在高达5伏或7伏稳定；多相沉积层可以提供改善的充电/放电容量；多相沉积层可以提供改善的润湿性和/或有利的保湿性；多相沉积层可以提供改善的机械强度；通过在膜上沉积多相金属或金属氧化物基质，改性膜可具有改善的阻抗/电荷转移、介电击穿和/或改善的安全性；通过采用超薄沉积层，可以增加电池的能量密度；多相沉积优选通过利用外部能量源的沉积技术，例如激光、脉冲激光或超短脉冲激光沉积将超薄金属或金属氧化物层施加到多孔膜上；本文所述的改进的电池隔板或电池隔膜可在其至少一侧上具有导电沉积层，并且在一些实施方案中可嵌入聚烯烃膜之间或之内，或者可被一种或多种涂层或处理覆盖；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；以及如本文所示或所述的类似物。
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