CN109565015A - 隔膜、制品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种隔膜(104)包括含多个孔的多孔聚醚酰亚胺膜，其中，孔的至少一部分包括含离子液体的电解质组合物。

Description

隔膜、制品及其制造方法
背景技术
电池单元(battery cell)通常包括通过称为隔膜的薄的多孔膜隔开的正极和负极(阴极和阳极)和液体电解质溶液。隔膜的主要功能是保持两个电极物理地彼此隔开以防止电短路。因此，隔膜应该是电绝缘的。同时，隔膜应当使得能够快速传输在电池充电和放电过程中接通电路所需的离子载荷子(charge carrier)。隔膜应该具有通过本征离子导电(诸如固体电解质)或通过用液体电解质浸泡隔膜传导离子的能力。
当前的商业可获得的Li离子电池通常利用基于溶解Li盐的碳酸烷基酯溶剂，例如碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯(EC/DMC)，与1M六氟磷酸锂(LiPF6))的电解质。这些电池的典型的隔膜是基于聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)的多孔隔膜。这种系统的显著缺点是碳酸烷基酯溶剂的高可燃性以及在高电压下电化学不稳定的可能性。正在研发包含离子液体的Li离子电池的新的电解质系统。有利地，离子液体是易燃的并具有优异的高电压电化学稳定性(>5V)。传统的基于聚烯烃的多孔隔膜在离子液体中是化学稳定的，意味着它们不会溶解也不会显著溶胀。然而，这些基于聚烯烃的多孔隔膜按照极性与离子液体高度不相容，导致电解质对隔膜不良的润湿性。离子液体对隔膜的不足的润湿性导致制造难题，因为随着时间周期延长经常要求延长的真空和/或温度循环来用离子液体填充隔膜孔。另外，不完全润湿的孔将导致差的电池性能，因为非润湿的孔使隔膜中离子导电劣化。
在关于用于Li离子或Li金属电池的离子液体的大部分报告中，利用玻璃纤维(GF)隔膜，它们的厚度约300μm不适于商业应用，商业隔膜的厚度约25μm。用陶瓷或表面活性剂涂覆聚烯烃膜可能改善润湿性，但是可能仅是改善表面(因此不是隔膜的核心)，且其增加了二次加工阶段。期望大量填充陶瓷颗粒(例如其是浸透SiO2和/或Al2O3纳米颗粒的PET无纺织物)的膜也具有用离子液体改善的润湿性，但是以高的基重和低的机械强度为代价。
因此，本领域仍需要对离子液体具有改善的润湿性的改善的电池隔膜以及包括离子液体和可相容的隔膜的电池。
发明内容
在一方面，一种隔膜104，包括含多个孔的多孔聚醚酰亚胺膜，其中，孔的至少一部分包含含离子液体的电解质组合物。
在另一方面，制备上述隔膜104的方法包括在室温至210℃、优选30-200℃下将聚醚酰亚胺溶解在溶剂中以形成溶液，在20-50℃、优选地20-30℃的温度下浇铸溶液以形成薄膜，在包含对于聚醚酰亚胺为非溶剂、优选水和可选的对于聚醚酰亚胺为溶剂的凝固浴中凝固薄膜以提供多孔聚醚酰亚胺膜，以及使多孔聚醚酰亚胺膜与电解质组合物接触来填充多个孔的至少一部分以提供隔膜。
在一方面，系统包括阳极102、阴极100、设置在阳极102和阴极100之间的上述隔膜104、以及与阳极102、阴极100和隔膜104接触的包含离子液体的电解质108。
附图说明
以下附图是示例性的实施方式，其中，相同要素标号相同。
图1示出了示例性的系统，例如电池；
图2示出了示例性的离子液体；以及
图3示出了使用接触角测定确定的离子液体对隔膜的润湿性。
具体实施方式
本公开涉及用作隔膜的多孔聚醚酰亚胺类膜，其表现出利用各种离子液体的突出的润湿性，同时保持了它们的化学相容性(例如基本上不溶解在离子液体中)。出乎意料地，发现与美国公开号2014/0030608中所描述的传统的电解质相反，当采用离子液体时，聚醚酰亚胺基本没有表现出溶解。出乎意料地，标准聚醚酰亚胺膜(例如聚醚酰亚胺，基于双酚A(BPA)和1,3-二氨基-亚苯基(mPD))和耐化学品的聚醚酰亚胺膜(例如聚醚酰亚胺，基于BPA和1,4-二氨基苯(pPD))两者都基本没有表现出溶解。
图1示出了示例性的系统，例如电池。在一个方面，电池包括正极100(阴极)、负极102(阳极)和设置在正极100和负极102之间的隔膜104。作为一个实例，一个或多个正极100、负极102和隔膜104容纳在电池容器或壳体106中。进一步的实例，将包含离子液体的电解质组合物108设置在壳体106中(例如正极100、负极102和隔膜104的相邻的一个或多个，浸泡隔膜104、浸没隔膜104，填充隔膜的孔等)。
在一方面，一种隔膜104，包括含多个孔的多孔聚醚酰亚胺膜，其中，孔的至少一部分包含含离子液体的电解质组合物。
在一方面，可以通过以下步骤制备隔膜104：在室温或升高的温度(例如20-210℃)下将聚醚酰亚胺溶解在对于聚醚酰亚胺为溶剂(例如吡咯烷酮溶剂、酚类溶剂、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或包含上述中的至少一种的组合)中，随后在降低的温度(例如20-50℃，优选地20-30℃)下浇铸溶液以形成薄膜，以及在包含对于聚醚酰亚胺为非溶剂、优选水和可选的对于聚醚酰亚胺为溶剂的浴中凝固薄膜以提供多孔膜。然后通过使多孔膜与电解质组合物接触来填充多个孔的至少一部分来形成隔膜。
在一方面，可以通过以下步骤制备隔膜104：在闭合系统(即溶液和空气气氛之间不直接接触)或开放系统中在室温或升高的温度(140-202℃)下将聚醚酰亚胺溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，随后在降低的温度(20-140℃)下浇铸，以及在水或水和对于聚醚酰亚胺为溶剂的混合物中凝固。
示例性的吡咯烷酮类溶剂包括2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮、1-环己基-2-吡咯烷酮、1-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、1-辛基-2-吡咯烷酮、1-N-乙氧基羰基-3-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和1-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。
示例性的酚类溶剂包括4-氯-3-甲基-苯酚、4-氯-2-甲基-苯酚、2,4-二氯-6-甲基-苯酚、2,4-二氯-苯酚、2,6-二氯-苯酚、4-氯-苯酚、2-氯-苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、4-甲氧基-苯酚、儿茶酚、苯醌、2,3-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚和间苯二酚中的一种或多种。
在一方面，聚合物溶液可以包含无机颗粒诸如氧化镁颗粒、氧化钛颗粒等。
在一方面，隔膜104具有以下性质中的一种或多种：小于或等于50°、优选地小于或等于30°的离子液体接触角；约5微米至约200微米、优选地约10微米至约30微米的厚度；2至40g/m2、优选地5至15g/m2的基重；10％至90％、优选地35％至60％的孔隙率；2nm至2000nm、优选地10nm至200nm的平均孔径；10至1000s/100cc、优选20至500s/100cc的Gurley透气度；>120℃、优选地>180℃的尺寸稳定性；或在55℃下在离子液体中7天之后大于或等于90％的归一化干重。
可以根据标准程序(例如通过杨氏方程或类似物)测量接触角，其中，数学表达式拟合液滴的形状，并计算液-固-气(LSV)界面线处液滴的切线的斜率。由样品的尺寸诸如其长度、宽度和厚度以及样品的重量计算其基重。由厚度、基重和聚合物密度计算孔隙率。通过毛细管力光度测量法(CFP)确定平均孔径。通过Gurley比重计JIPS 8117(2009)测量Gurley透气度，确定空气浸透和空气阻力(中大型)，Gurley方法。以控制力模式根据NASA/TM-2010-216099通过动态力学分析(DMA)用膜张力设置测量尺寸稳定性。通过将3-5mg(“初始质量”)隔膜放置在55℃的离子液体中确定归一化干重。在7天之后，从离子液体中取出隔膜并在60℃下干燥。将干燥的隔膜浸泡在乙醇中以溶解任何可能的残留离子液体，随后再次干燥，并称重(“干燥质量”)。比较初始隔膜和以上流程之后的隔膜样品的重量，以100％*((“干燥质量”-“初始质量”)/(“初始质量”))计算“归一化干重”。
在一个方面，电解质组合物包含离子液体和可选的锂盐。离子液体由阳离子和阴离子的组合形成，以及在接近周围温度诸如低于100℃的温度下是液态。
在一个方面，离子液体的阳离子是咪唑鎓阳离子、异喹啉鎓阳离子、锍阳离子、铵阳离子、吡啶鎓阳离子、鏻阳离子、吡唑鎓阳离子、吡咯烷鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、双阳离子物质(dicationic species)或包含上述中的至少一种的组合。示例性的咪唑鎓阳离子包括但不限于乙基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓阳离子、1,2-二乙基-3,4-二甲基咪唑鎓阳离子、1-甲基-3-烷基咪唑鎓阳离子、1,2-二甲基-3-丁基咪唑鎓阳离子、1-氰基甲基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-氰基丙基-3-甲基咪唑鎓阳离子等。示例性的吡啶鎓阳离子包括但不限于N-丁基-4-甲基吡啶鎓阳离子、N-甲基-N-丙基吡啶鎓阳离子、N-丁基吡啶鎓阳离子、四烷基铵阳离子、N,N,-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)铵阳离子、三甲基己基铵阳离子、N-氰基甲基-N,N,N-三甲基铵阳离子、N-氰基乙基-N,N,N-三甲基铵阳离子、三甲基丙基铵阳离子、N-甲基-N,N-二乙基-N-(甲氧基亚乙基)铵基阳离子、四戊基铵阳离子等。示例性的吡唑鎓阳离子包括但不限于N,N,-二乙基-3-甲基吡唑鎓阳离子。示例性的吡咯烷鎓阳离子包括但不限于N-甲氧基乙基-N-甲基吡咯烷鎓、N-丙基-N-甲基吡咯烷鎓阳离子、N-丁基-N-乙基吡咯烷鎓阳离子、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓阳离子、1-丁基-3-甲基吡咯烷鎓阳离子等。示例性的哌啶鎓阳离子包括但不限于N-甲基-N-丙基哌啶鎓阳离子、N-丁基-N-甲基哌啶鎓阳离子等。示例性的双阳离子物质包括但不限于1-(3-甲基咪唑鎓-1-烷基(三甲基铵)阳离子等。
在一个方面，离子液体的阴离子是双(氟磺酰基)酰亚胺、双(三氟甲烷)磺酰亚胺、双(五氟乙基磺酰基)酰胺、(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰胺、四氟硼酸根阴离子、六氟磷酸根阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子；双(全氟乙基磺酰基)酰亚胺阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子、三氟甲烷磺酸根阴离子、四氯铝酸根阴离子、2,2,2-三氟-N-(三氟甲基磺酰基)乙酰胺、氯化铝(AlCl4 -)、Cl-、F-、S2-等和包含上述中的至少一种的组合。
在一个方面，离子液体进一步包含溶解的盐。溶解的盐的示例性阳离子包括Li+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Zn2+、Y3+、四(C1-8)烷基铵和包含上述中的至少一种的组合。
例如，在锂离子电池单元的情况下，可以通过以下方法制备离子液体电解质：将锂盐(0.1-3M)分散在PP13(N-甲基-N-丙基哌啶鎓)或(N-甲基-N-丙基吡啶鎓)阳离子的离子液体中，其中离子液体和锂盐包括(双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺)或BF4 -阴离子。
在一个方面，锂盐包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双-三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双(草酸合)硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiBF2C2O4)、二氟草酸硼酸锂(LiBF2C2O4)、硝酸锂(LiNO3)、2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂(LiTDI)、4,5-二氰基-1,2,3-三唑锂(LiDCTA)、Li-氟烷基-磷酸盐(LiPF3(CF2CF3)3)、双全氟-乙基磺酰亚胺锂(LiBETI)、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂或三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)、离子液体锂盐或包含上述中的至少一种的组合。
在一个方面，正极100可以包括结合在其中的正极活性物质，并且可以进一步包括导电材料如碳和/或粘合剂用于帮助使正极活性物质压片或造粒。正极100可以用于与导电基板诸如作为集电极的金属接触。作为一个实例，粘合剂可以由聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、乙烯-丙烯-二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶等形成。在一个方面，集电极可以由金属如铝、不锈钢和钛的箔、薄片、网孔或纱网形成。在另一方面，用前述的粘合剂通过捏合/滚轧，可以使正极活性物质和/或导电材料造粒或压片。可替换地，这些材料可以溶解并且悬浮在溶剂如甲苯和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中以形成浆料，然后，将浆料分散在前述的集电极上并且干燥以形成片。可以使用其他材料和形成方法。
在一方面，正极100可以包括含有结合在其中作为正极活性物质的铁、钴、锰和镍中的至少一种的锂复合氧化物，并且能够插入/释放锂离子。各种氧化物如硫属化合物，例如含锂的铁复合氧化物、含锂的钴复合氧化物、含锂的镍-钴复合氧化物、含锂的镍复合氧化物、以及锂-锰复合氧化物可以用作正极活性物质。可以使用其他材料和形成方法。
在一个方面，负极102可以包括结合在其中的负极活性物质。作为一个实例，用导电材料、粘合剂等通过使负极活性物质造粒、平面化或压片，可以形成负极102。在一个方面，导电材料可以由导电材料如碳或金属形成。作为一个实例，粘合剂可以由聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、羧甲基纤维素等形成。作为另一个实例，集电极可以由铜、不锈钢、镍等的箔、薄板、网孔或纱网形成。作为进一步的实例，用前述的粘合剂通过捏合/滚轧，可以使负极活性物质和/或导电材料造粒或压片。可替换地，这些材料可以溶解并且悬浮在溶剂如水和N-甲基吡咯烷酮中以形成浆料，然后，将浆料分散在前述的集电极上并且干燥以获得片。可以使用其他材料和形成方法。
在一个方面，类似于前述的正极，负极102能够包括锂(或锂离子)或能够吸留/释放锂(或锂离子)。作为一个实例，负极102可以包括结合在其中并且在比与负极102结合的正极100更负的电势下能够包括锂离子或插入/释放锂离子的负极活性物质。具有这种特性的负极活性物质的实例包括锂金属；含碳材料(碳类材料)诸如人造石墨、天然石墨、不可石墨化碳和可石墨化碳；石墨烯；碳纳米管；钛酸锂；硫化铁；氧化钴；锂-铝合金；硅；和氧化锡。可以使用其他材料和形成方法。
聚醚酰亚胺可以包括聚醚酰亚胺均聚物和聚醚酰亚胺共聚物(例如聚醚酰亚胺砜)。聚醚酰亚胺可以选自(i)聚醚酰亚胺均聚物，例如聚醚酰亚胺，(ii)聚醚酰亚胺共聚物，和(iii)它们的组合。聚醚酰亚胺是已知的聚合物并在ULTEM、EXTEM和SILTEM品牌下由SABIC出售。
聚醚酰亚胺包含大于1、例如2至1000、或5至500、或10至100的式(1)的结构单元：
其中，每个R独立地相同或不同，并且是取代或未取代的二价有机基团，如取代或未取代的C6-20芳香族烃基、取代或未取代的直链或支链C4-20亚烷基基团、取代或未取代的C3-8亚环烷基基团，特别是上述中的任一种的卤代衍生物。在一些实施方式中，R是下式(2)中的一种或多种的二价基团：
其中，Q1是-O-；-S-；-C(O)-；-SO2-；-SO-；-P(Ra)(＝O)-，其中Ra是C1-8烷基或C6-12芳基；-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或它们的卤代衍生物(其包括全氟亚烷基基团)；或-(C6H10)z-，其中z是1至4的整数。在一些实施方式中，R是间亚苯基、对亚苯基、或二亚芳砜，特别是双(4,4’-亚苯基)砜、双(3,4’-亚苯基)砜、双(3,3’-亚苯基)砜或包含上述中的至少一种的组合。在一些实施方式中，至少10摩尔百分数的R基团包含砜基，以及在其他实施方式中，R基团都不包含砜基。
进一步地在式(1)中，T是-O-或式-O-Z-O-的基团，其中-O-Z-O-基团的二价键在3,3'、3,4'、4,3'或4,4'位，以及Z是可选地被1至6个C1-8烷基基团、1至8个卤素原子或包含上述中的至少一种的组合取代的芳香族C6-24单环或多环部分，条件是不超过Z的化合价。示例性的基团Z包括式(3)的基团：
其中，Ra和Rb各自独立地是相同或不同的，且是例如卤素原子或一价C1-6烷基基团；p和q各自独立地是0至4的整数；c是0至4；并且Xa是连接羟基取代的芳香族基团的桥连基团，其中将桥连基团和每个C6亚芳基基团的羟基取代基彼此设置为在C6亚芳基基团上的邻位、间位或对位(特别是对位)。桥连基团Xa可以是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-或C1-18有机桥连基团。C1-18有机桥连基团可以是环状或非环状的、芳香族或非芳香族的，并且可以进一步地包含如卤素、氧、氮、硫、硅或磷的杂原子。可以将C1-18有机基团布置为使得将连接在其上的C6亚芳基基团各自连接至C1-18有机桥连基团的共用的烷叉基碳或不同的碳。基团Z的特定实例是式(3a)的二价基团
其中，Q是-O-；-S-；-C(O)-；-SO2-；-SO-；-P(Ra)(＝O)-，其中Ra是C1-8烷基或C6-12芳基；或-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或它们的卤代衍生物(包括全氟亚烷基基团)。在具体的实施方式中，Z衍生自双酚A，使得在式(3a)中的Q是2,2-异丙叉基。
在一个实施方式中，在式(1)中，R是间亚苯基、对亚苯基或包含上述中的至少一种的组合，以及T是-O-Z-O-，其中Z是式(3a)的二价基团。可替换地，R是间亚苯基、对亚苯基或包含上述中的至少一种的组合，以及T是-O-Z-O，其中Z是式(3a)的二价基团以及Q是2,2-异丙叉基。可替换地，聚醚酰亚胺可以是包含式(1)的其他结构聚醚酰亚胺单元的共聚物，其中R基团的至少50摩尔百分数(mol％)是双(3,4’-亚苯基)砜、双(3,3’-亚苯基)砜或包含上述中的至少一种的组合，并且其余的R基团是对亚苯基、间亚苯基或包含上述中的至少一种的组合；以及Z是2,2-(4-亚苯基)异丙叉基，即双酚A部分。
在一些实施方式中，聚醚酰亚胺是共聚物，所述共聚物可选地包含不是聚醚酰亚胺单元的另外的结构酰亚胺单元，例如式(4)的酰亚胺单元：
其中，R如式(1)中所描述的且每个V相同或不同，并且是取代或未取代的C6-20芳香族烃基，例如下式的四价连接基：
其中，W是单键；-O-；-S-；-C(O)-；-SO2-；-SO-；-P(Ra)(＝O)-，其中Ra是C1-8烷基或C6-12芳基；或-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或它们的卤代衍生物(其包括全氟亚烷基基团)。这些另外的结构酰亚胺单元优选地包含小于20mol％总数的单元，并且更优选地可以以单元总数的0至10mol％、或单元总数的0至5mol％、或单元总数的0至2mol％的量存在。在一些实施方式中，没有另外的酰亚胺单元存在于聚醚酰亚胺中。
聚醚酰亚胺可以由本领域技术人员已知的任何方法制备，包括式(5)的芳香族双(醚酐)或它们的化学等价物与式(6)的有机二胺的反应：
H2N-R-NH2 (6)
其中，T和R如以上描述定义。可以使用式(5)的芳香族双(醚酐)和不是双(醚酐)的另外的双(酸酐)的组合制造聚醚酰亚胺的共聚物，例如苯均四酸二酐或双(3,4-二羧酸苯基)砜二酐。
芳香族双(醚酐)的示例性实例包括2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(还称为双酚A二酐或BPADA)、3,3-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4,4'-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4,4'-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯砜二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐；4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐；4,4’-(六氟异丙叉基)二邻苯二甲酸酐；和4-(2,3-二羧基苯氧基)-4'-(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐。可以使用不同的芳香族双(醚酐)的组合。
有机二胺的实例包括1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烷二胺、1,18-十八烷二胺、3-甲基七亚甲基二胺、4,4-二甲基七亚甲基二胺、4-甲基九亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2,5-二甲基六亚甲基二胺、2,5-二甲基七亚甲基二胺、2,2-二甲基丙二胺、N-甲基-双(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1,2-双(3-氨基丙氧基)乙烷、双(3-氨基丙基)硫化物、1,4-环己基二胺、双-(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、2,6-二氨基甲苯、间苯二甲基二胺、对苯二甲基二胺、2-甲基-4,6-二乙基-1,3-苯二胺、5-甲基-4,6-二乙基-1,3-苯二胺、联苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、1,5-二氨基萘、双(4-氨基苯基)甲烷、双(2-氯-4-氨基-3,5-二乙基苯基)甲烷、双(4-氨基苯基)丙烷、2,4-双(对-氨基-叔丁基)甲苯、双(对-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对-甲基-邻-氨基-苯基)苯、双(对-甲基-邻-氨基苯基)苯、1,3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基)硫化物、双-(4-氨基苯基)砜(还称为4,4′-二氨基二苯砜(DDS))和双(4-氨基苯基)醚。可以使用上述化合物中的任何位置异构体。可以使用上述中的任一种的C1-4烷基化或聚(C1-4)烷基化衍生物，例如聚甲基化的1,6-己二胺。还可以使用这些化合物的组合。在一些实施方式中，有机二胺是间苯二胺、对苯二胺、4,4′-二氨基二苯砜、3,4′-二氨基二苯砜、3,3′-二氨基二苯砜或包含上述中的至少一种的组合。
热塑性组合物还可以包含含有式(1)的聚醚酰亚胺单元和式(7)的硅氧烷嵌段的聚(硅氧烷-醚酰亚胺)共聚物
其中，E具有2至100、2至31、5至75、5至60、5至15或15至40的平均值，各个R’独立地是C1-13一价烃基。例如，各个R’可以独立地是C1-13烷基基团、C1-13烷氧基基团、C2-13烯基基团、C2-13烯氧基基团、C3-6环烷基基团、C3-6环烷氧基基团、C6-14芳基基团、C6-10芳氧基基团、C7-13芳烷基基团、C7-13芳基烷氧基基团、C7-13烷基芳基基团或C7-13烷基芳氧基基团。上述基团可以被氟、氯、溴或碘或包含上述至少一种的组合全部地或部分地卤代。在一个实施方式中，不存在溴或氯，且在另一实施方式中，不存在卤素。可以在相同的共聚物中使用上述R基团的组合。在一个实施方式中，聚硅氧烷嵌段包含具有最小烃含量的R’基团。在一个具体的实施方式中，具有最小烃含量的R’基团是甲基基团。
可以由式(5)的芳香族双(醚酐)和如以上描述的包含有机二胺的二胺组分(6)或二胺的组合以及式(8)的聚硅氧烷二胺的聚合形成聚(硅氧烷-醚酰亚胺)
其中，R’和E如在式(7)中描述，并且R4各自独立地是C2-C20烃，具体地C2-C20亚芳基、亚烷基或亚芳基亚烷基基团。在一个实施方式中，R4是C2-C20亚烷基基团，具体地是C2-C10亚烷基基团如亚丙基，并且E具有5至100、5至75、5至60、5至15、或15至40的平均值。用于制造式(8)的聚硅氧烷二胺的方法是本领域公知的。
例如，如在美国专利4,404,350中描述的，在一些聚(硅氧烷-醚酰亚胺)中，二胺组分可以包含10至90摩尔百分数(mol％)、或20至50mol％、或25至40mol％的聚硅氧烷二胺(8)以及10至90mol％、或50至80mol％、或60至75mol％的二胺(6)。在与双酐反应之前，可以物理地混合二胺组分，从而形成基本上无规的共聚物。可替代地，可以由(6)和(8)与芳香族双(醚酐)(5)选择性反应形成嵌段或交替的共聚物，以产生随后一起反应的聚酰亚胺嵌段。因此，聚(硅氧烷-酰亚胺)共聚物可以是嵌段、无规或接枝的共聚物。在一个实施方式中，共聚物是嵌段共聚物。
具体的聚(硅氧烷-醚酰亚胺)的实例在美国专利号4,404,350、4,808,686和4,690,997中进行了描述。在一个实施方式中，聚(硅氧烷-醚酰亚胺)具有式(9)的单元
其中，硅氧烷的R’和E是如在式(7)中的，酰亚胺的R和Z是如在式(1)中的，R4与在式(8)中的相同，并且n是5至100的整数。在聚(硅氧烷-醚酰亚胺)的具体的实施方式中，醚酰亚胺的R是亚苯基，Z为双酚A的残基，R4是正亚丙基，E是2至50、5至30或10至40，n为5至100，并且硅氧烷的每个R’是甲基。
在聚(硅氧烷-醚酰亚胺)中的聚硅氧烷单元和醚酰亚胺单元的相对量取决于期望性质，并且使用在本文中提供的准则进行选择。特别地，如以上提及的，选择嵌段或接枝的聚(硅氧烷-醚酰亚胺)共聚物以具有E的某个平均值，并以有效提供组合物中聚硅氧烷单元的期望wt％的量进行选择和使用。在一个实施方式中，基于聚(硅氧烷-醚酰亚胺)的总重量，聚(硅氧烷-醚酰亚胺)包含10至50wt％、10至40wt％、或20至35wt％的聚硅氧烷单元。
聚醚酰亚胺可以具有如通过美国材料试验学会(ASTM)D1238在340至370℃下，使用6.7千克(kg)重量测量的0.1至10克每分钟(g/min)的熔融指数。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺具有如通过凝胶渗透色谱法、使用聚苯乙烯标准测量的1,000至150,000克/摩尔(道尔顿)的重均分子量(Mw)。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺具有10,000至80,000道尔顿的Mw。这种聚醚酰亚胺通常具有在间甲酚中在25℃下测量的大于0.2分升/克(dl/g)、或更具体地0.35至0.7dl/g的特性粘度。
在一个方面，多孔聚醚酰亚胺膜是多层隔膜的形式。例如，多孔聚醚酰亚胺膜可以是设置在多孔聚烯烃基板的至少一部分上的涂层的形式。示例性的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯、聚辛烯、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、己烯和辛烷中的一种或多种的共聚物或它们的混合物。在一方面，多孔聚烯烃基板具有10至95％的孔隙率和5μm至50μm的厚度，同时涂层具有5μm至50μm的厚度。多孔聚烯烃基板可以是多层结构诸如聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯三层结构。
在一方面，可以通过以下步骤制备隔膜104：在室温或升高的温度(例如20至210℃)下将聚醚酰亚胺溶解在对于聚醚酰亚胺为溶剂(例如吡咯烷酮溶剂、酚类溶剂、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺)中，随后在降低的温度(例如20-50℃、优选地20至30℃)下将溶液浇铸在多孔聚烯烃基板的至少一部分上以形成设置在多孔聚烯烃基板的至少一部分上的薄膜涂层，以及在包含对于聚醚酰亚胺为非溶剂、优选水和可选的对于聚醚酰亚胺为溶剂的浴中凝固薄膜以提供多孔聚醚酰亚胺涂层。然后通过使多孔聚醚酰亚胺涂层与电解质组合物接触来填充多个孔的至少一部分来形成隔膜。
作为一个实例，对于诸如电池单元和/或电容器单元、电解储能装置、透析膜、水过滤膜、脱盐膜、气体分离膜等环境，可以使用本文中公开的材料和方法制备膜。
通过以下实施例进一步说明本公开和权利要求。
实施例
材料和方法
通过在室温或200℃下将干燥的ULTEM聚醚酰亚胺溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中来形成涂布(dope)溶液生产隔膜。在将溶液冷却到室温之后，用75微米间隙厚度的鸟形涂膜器以8m/min的速度利用K202膜涂布机(RK印刷涂布)将粘稠溶液浇铸在玻璃板上。立即将具有浇铸的湿膜的玻璃板放置到凝固浴(1.5-2.0L)中并放置1小时，这段时间之后将形成的隔膜放置在纯水中1天，之后在甲醇中最后洗涤，在真空下在200℃下干燥隔膜1小时。表1总结了针对各种隔膜编制的制备条件和对应的样品。在选择表1中的膜1和2用于这些研究时，本领域技术人员将理解可以通过改变加工条件，包括涂膜器间隙厚度、涂布溶液中的ULTEM浓度、凝固浴组成等，调节膜性质诸如厚度、孔径、总孔隙率、Gurley、基重等)。
表1：隔膜制备和条件
*基于双酚A(BPA)和1,3-二氨基-亚苯基(mPD)的聚醚酰亚胺
**基于BPA和1,4-二氨基亚苯基(pPD)的聚醚酰亚胺
表2描述了测试的三种离子液体、它们的化学名称和它们的热转变。尽管非常广泛的离子液体是可利用的，但是按照锂离子电池电解质应用选择这些离子液体的阳离子和阴离子组合。
表2：离子液体和它们的热转变
图2提供了离子液体的结构。
通过将3-5mg(“初始质量”)的隔膜放置在55℃的离子液体中测试隔膜对离子液体的化学相容性。将55℃的高温用于加速任何可能的不相容效果，诸如隔膜在离子液体中的溶解。在7天之后，从离子液体中取出隔膜并在60℃下干燥。将干燥的隔膜浸泡在乙醇中以溶解任何可能的残留离子液体，随后再次干燥，并称重(“干燥质量”)。比较初始隔膜和以上流程之后的隔膜样品的重量，以及作为100％*((“干燥质量”-“初始质量”)/(“初始质量”))计算“归一化干重”。
结果
表3提供了三个测试的膜的物理性质，包括厚度、Gurley(透气度)和基重。将2500用作参照隔膜。
进行透气度测量(Gurley密度计，JIPS 8117(2009)--确定空气浸透和空气阻力(中大型)--Gurley方法)。透气度以Gurley秒测量，并且通常被认为与电化学电池环境中的隔膜的阻力(resistance)关联。较大的Gurley值表示通过膜的较小的空气传输，其通常转换为电化学电池环境中较低的离子导电性。
表3：隔膜物理性质
表4提供了在55℃下7天之后在3种不同的离子液体中测量的隔膜的“归一化干重”(或换句话说，重量损失)。数据清楚地示出所有三个隔膜针对所有三种离子液体是化学耐性的，因为没有观察到显著的溶解(<1％)。
表4：在3种离子液体中测量的3种隔膜的“干重”
利用接触角测量确定离子液体对隔膜的润湿性，图3和以下表5中示出了结果。根据标准方法(例如通过杨氏方程或类似物)测量接触角，其中，数学表达式适合液滴的形状并且计算了液-固-气(LSV)界面线处液滴的切线的斜率。将每个样品测量至少五次，并且在将微滴分配在表面上之后5秒记录接触角，除非另外说明。接触角值(θM)示出了5个重复测量的平均值和标准偏差。
表5：利用3种离子液体测量的3种隔膜的接触角
数据非常清楚地表明2500参照隔膜与所有离子液体的不良润湿性，由56.3至85.2°范围的高接触角表明。对于PYR14-FSI，接触角甚至高至85.2°，以及图像清楚示出形成在2500隔膜的表面上的液滴。相反，ULTEM膜示出了与离子液体优异的润湿性，接触角低到20.4°。在这种低的接触角下，不再能检测到隔膜表面上明显的液滴，因为离子液体立即润湿隔膜的表面。
本公开进一步涵盖以下非限制性的实施方式。
实施方式1：一种隔膜104，包括含多个孔的多孔聚醚酰亚胺膜，其中，至少一部分孔包含含离子液体的电解质组合物。
实施方式2：根据实施方式1的隔膜，其中，隔膜具有以下性质中的一种或多种：小于或等于50°、优选地小于或等于30°的离子液体接触角；约5微米至约200微米、优选地约10微米至约30微米的厚度；2至40g/m2、优选地5至15g/m的基重；10％至90％、优选地35％至60％的孔隙率；2nm至2000nm、优选地10nm至200nm的平均孔径；10至1000s/100cc、优选地20至500s/100cc的Gurley透气度；>120℃、优选地>180℃的尺寸稳定性；或在55℃下在离子液体中7天之后大于或等于90％的归一化干重。
实施方式3：根据实施方式1和2中任一项或多项的隔膜，其中，聚醚酰亚胺包含式(1)的重复单元，其中，每个R独立地是取代或未取代的C6-20芳香族烃基、取代或未取代的直链或支链C4-20亚烷基基团、取代或未取代的C3-8亚环烷基基团、或包含上述中的至少一种的组合；以及每个Z独立地是可选地由1至6个C1-8烷基基团、1至8个卤素原子、或包含上述中的至少一种的组合取代的芳香族C6-24单环或多环基团。
实施方式4：根据实施方式3的隔膜，其中，R是式(2)的二价基团，其中，Q1是-O-；-S-；-C(O)-；-SO2-；-SO-；-P(Ra)(＝O)-，其中Ra是C1-8烷基或C6-12芳基；-CyH2y-，其中y是1至5的整数，或它的卤代衍生物(其包括全氟亚烷基基团)；或-(C6H10)z-，其中z是1至4的整数；以及Z是式(3)的衍生自二羟基化合物的基团：其中，Ra和Rb各自独立地是卤素原子或一价C1-6烷基基团，p和q各自独立地是0至4的整数；c是0至4；并且Xa是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-C(O)-或C1-18有机桥连基团。
实施方式5：根据实施方式3和4中任一项或多项的隔膜，其中，每个R独立地是间亚苯基、对亚苯基、双(4,4’-亚苯基)砜、双(3,4’-亚苯基)砜、双(3,3’-亚苯基)砜或包含上述中的至少一种的组合，以及每个Z是4,4’-二亚苯基异丙叉基。
实施方式6：根据实施方式5的隔膜，其中，R基团的至少50摩尔百分数是双(3,4’-亚苯基)砜、双(3,3’-亚苯基)砜或包含上述中的至少一种的组合。
实施方式7：根据实施方式1至6中任一项或多项的隔膜，其中，聚醚酰亚胺进一步包含式(7)的硅氧烷嵌段：其中，E具有2至100的平均值，以及各个R’独立地是C1-13一价烃基基团，优选地其中，聚(硅氧烷-醚酰亚胺)具有式(9)的单元：其中，E具有2至100的平均值，各个R’独立地是甲基基团，R4是C2-C20亚烷基基团，以及n是5至100的整数。
实施方式8：根据实施方式1至7中任一项或多项的隔膜，其中，离子液体包含咪唑鎓阳离子、异喹啉鎓阳离子、锍阳离子、铵阳离子、吡啶鎓阳离子、鏻阳离子、吡唑鎓阳离子、吡咯烷鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、双阳离子物质或包含上述中的至少一种的组合；和双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、双(三氟甲烷)磺酰亚胺阴离子、双(五氟乙基磺酰基)酰胺阴离子、(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、六氟磷酸根阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、双(全氟乙基磺酰基)酰亚胺阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子、三氟甲烷磺酸根阴离子、四氯铝酸根阴离子、2,2,2-三氟-N-(三氟甲基磺酰基)乙酰胺、氯化铝、Cl-、F-、S2-或包含上述中的至少一种的组合。
实施方式9：根据实施方式1至8中任一项或多项的隔膜，其中，电解质进一步包含锂盐。
实施方式10：根据实施方式1至9中任一项或多项的隔膜，其中，隔膜104包括多层结构。
实施方式11：根据实施方式10的隔膜，其中，多孔聚醚酰亚胺膜是设置在多孔基板、优选多孔聚烯烃基板的至少一部分上的涂层的形式。
实施方式12：一种制备实施方式1至9中任一项或多项的隔膜104的方法，包括在室温至210℃、优选30-200℃下将聚醚酰亚胺溶解在溶剂中以形成溶液，在20-50℃、优选地20-30℃的温度下浇铸溶液以形成薄膜，在包含对于聚醚酰亚胺为非溶剂、优选水和可选的对于聚醚酰亚胺为溶剂的凝固浴中凝固薄膜以提供多孔聚醚酰亚胺膜，以及使多孔聚醚酰亚胺膜与电解质组合物接触来填充多个孔的至少一部分以提供隔膜。
实施方式13：根据实施方式12的方法，其中，在20-50℃、优选地20-30℃的温度下浇铸溶液来形成薄膜包括在多孔聚烯烃基板的至少一部分上浇铸溶液来提供多孔聚烯烃基板上的涂层。
实施方式14：根据实施方式12和13中任一项或多项的方法，其中，溶剂是2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮、1-环己基-2-吡咯烷酮、1-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、1-辛基-2-吡咯烷酮、1-N-乙氧基羰基-3-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或包含上述中的至少一种的组合。
实施方式15：根据实施方式12和13中任一项或多项的方法，其中，溶剂是4-氯-3-甲基-苯酚、4-氯-2-甲基-苯酚、2,4-二氯-6-甲基-苯酚、2,4-二氯-苯酚、2,6-二氯-苯酚、4-氯-苯酚、2-氯-苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、4-甲氧基-苯酚、儿茶酚、苯醌、2,3-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、间苯二酚或包含上述中的至少一种的组合。
实施方式16：一种系统，包括：阳极102、阴极100、设置在阳极102和阴极100之间的实施方式1至11中任一项或多项的隔膜104、以及与阳极102、阴极100和隔膜104接触的包含离子液体的电解质108。
实施方式17：根据实施方式16的系统，为电化学电池(electrochemical cell，电化学单元)的形式。
实施方式18：根据实施方式17的系统，其中，电化学电池是锂离子电池。
设备、方法和装置可以可替代地包括在本文中公开的任何适当的组件或者步骤、由其组成、或者基本上由其组成。可以另外地、或者可替代地制造装配、方法、和装置以便全无或者基本上不含另外地对于达到装配、方法、和装置的功能或者目标不是必需的任何步骤、组件、材料、组分、辅剂、或者种类。在本文中公开的所有范围包括端点，并且端点可独立地相互结合。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。术语“第一”、“第二”等在本文中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区分一个要素与另一要素。术语“一个”和“一种”以及“该”并不表示对数量的限制，而应解释为包括单数和复数两者，除非在本文中另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有明确说明，“或”是指“和/或”。贯穿说明书提及的“一个实施方式”指的是与实施方式关联所描述的具体元素包括在本文中描述的至少一个实施方式中，并且可以存在于或者不存在于其他的实施方式中。另外，所描述的要素可以以任何合适的方式组合在各种实施方式中。
除非另外限定，否则本文所使用的技术和科学术语具有本申请所属领域的技术人员通常理解的相同含义。通过引证以它们的全部内容将所有引用的专利、专利申请、及其他参考合并于此。然而，如果本申请中的术语与所并入的参考文献中的术语矛盾或冲突，则来自本申请的术语优先于来自所并入的参考文献的冲突术语。
虽然已经描述了特定的实施方式，但是本申请人或本领域的其他技术人员可以想到当前不可预见的或可能不可预见的替代、修改、变体、改进和实质等效物。因此，所提交的以及可能被修改的所附权利要求旨在涵盖所有这样的替代、修改、变体、改进和实质等效物。

Claims (18)

1.一种隔膜104，包括
包含多个孔的多孔聚醚酰亚胺膜，
其中，所述孔的至少一部分包括电解质组合物，所述电解质组合物包含离子液体。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述隔膜具有以下性质中的一种或多种：
小于或等于50°、优选小于或等于30°的离子液体接触角；
约5微米至约200微米、优选约10微米至约30微米的厚度；
2至40g/m2、优选5至15g/m的基重；
10％至90％、优选35％至60％的孔隙率；
平均孔径为2nm至2000nm，优选为10nm至200nm；
10至1000s/100cc、优选20至500s/100cc的Gurley透气度；
>120℃、优选>180℃的尺寸稳定性；或
在55℃下在所述离子液体中7天之后大于或等于90％的归一化干重。
3.根据权利要求1和2中任一项或多项所述的隔膜，其中，聚醚酰亚胺包括下式的重复单元
其中
每个R独立地是取代或未取代的C6-20芳香族烃基、取代或未取代的直链或支链C4-20亚烷基基团、取代或未取代的C3-8亚环烷基基团、或包含上述中的至少一种的组合；并且
每个Z独立地是可选地被1至6个C1-8烷基基团、1至8个卤素原子、或包含上述中的至少一种的组合取代的芳香族C6-24单环或多环基团。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中
R是下式的二价基团：
其中，Q1是-O-；-S-；-C(O)-；-SO2-；-SO-；-P(Ra)(＝O)-，其中，Ra是C1-8烷基或C6-12芳基；-CyH2y-，其中，y是1至5的整数，或它的卤代衍生物(所述卤代衍生物包括全氟亚烷基基团)；或-(C6H10)z-，其中，z是1至4的整数；并且
Z是式(3)的衍生自二羟基化合物的基团：
其中
Ra和Rb各自独立地是卤素原子或一价C1-6烷基基团；
p和q各自独立地是0至4的整数；
c是0至4；并且
Xa是单键、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-C(O)-或C1-18有机桥连基团。
5.根据权利要求3和4中任一项或多项所述的隔膜，其中，每个R独立地是间亚苯基、对亚苯基、双(4,4’-亚苯基)砜、双(3,4’-亚苯基)砜、双(3,3’-亚苯基)砜或包含上述中的至少一种的组合，并且每个Z是4,4’-二亚苯基异丙叉基。
6.根据权利要求5所述的隔膜，其中，至少50摩尔百分数的R基团是双(3,4’-亚苯基)砜、双(3,3’-亚苯基)砜或包含上述中的至少一种的组合。
7.根据权利要求1至6中任一项或多项所述的隔膜，其中，聚醚酰亚胺进一步包含下式的硅氧烷嵌段
其中，E具有2至100的平均值，并且每个R’独立地是C1-13一价烃基基团，
优选地其中，聚(硅氧烷-醚酰亚胺)具有下式的单元
其中
E具有2至100的平均值，
每个R’独立地是甲基基团，
R4是C2-C20亚烷基基团，并且
n是5至100的整数。
8.根据权利要求1至7中任一项或多项所述的隔膜，其中，所述离子液体包括
咪唑鎓阳离子、异喹啉鎓阳离子、锍阳离子、铵阳离子、吡啶鎓阳离子、鏻阳离子、吡唑鎓阳离子、吡咯烷鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、双阳离子物质或包含上述中的至少一种的组合；和
双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、双(三氟甲烷)磺酰亚胺阴离子、双(五氟乙基磺酰基)酰胺阴离子、(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、六氟磷酸根阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、双(全氟乙基磺酰基)酰亚胺阴离子、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺阴离子、三氟甲烷磺酸根阴离子、四氯铝酸根阴离子、2,2,2-三氟-N-(三氟甲基磺酰基)乙酰胺、氯化铝、Cl-、F-、S2-或包含上述中的至少一种的组合。
9.根据权利要求1至8中任一项或多项所述的隔膜，其中，电解质进一步包含锂盐。
10.根据权利要求1至9中任一项或多项所述的隔膜，其中，所述隔膜104包括多层结构。
11.根据权利要求10所述的隔膜，其中，所述多孔聚醚酰亚胺膜是设置在多孔基板、优选多孔聚烯烃基板的至少一部分上的涂层的形式。
12.一种制备权利要求1至9中任一项或多项所述的隔膜104的方法，包括
在室温至210℃、优选30-200℃下将聚醚酰亚胺溶解在溶剂中以形成溶液，
在20至50℃、优选20-30℃的温度下浇铸所述溶液以形成薄膜，
在包含对于所述聚醚酰亚胺为非溶剂、优选水和可选的对于所述聚醚酰亚胺为溶剂的凝固浴中凝固所述薄膜以提供所述多孔聚醚酰亚胺膜，以及
使所述多孔聚醚酰亚胺膜与所述电解质组合物接触以填充所述多个孔的至少一部分，从而提供所述隔膜。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在20至50℃、优选20-30℃的温度下浇铸所述溶液以形成所述薄膜包括：在多孔聚烯烃基板的至少一部分上浇铸所述溶液以提供所述多孔聚烯烃基板上的涂层。
14.根据权利要求12和13中任一项或多项所述的方法，其中，所述溶剂是2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮、1-环己基-2-吡咯烷酮、1-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、1-辛基-2-吡咯烷酮、1-N-乙氧基羰基-3-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或包含上述中的至少一种的组合。
15.根据权利要求12和13中任一项或多项所述的方法，其中，所述溶剂是4-氯-3-甲基-苯酚、4-氯-2-甲基-苯酚、2,4-二氯-6-甲基-苯酚、2,4-二氯-苯酚、2,6-二氯-苯酚、4-氯-苯酚、2-氯-苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、4-甲氧基-苯酚、儿茶酚、苯醌、2,3-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、间苯二酚或包含上述中的至少一种的组合。
16.一种系统，包括
阳极102，
阴极100，
设置在所述阳极102和所述阴极100之间的权利要求1至11中任一项或多项所述的隔膜104，和
与所述阳极102、所述阴极100和所述隔膜104接触的包含所述离子液体的电解质108。
17.根据权利要求16所述的系统，为电化学电池的形式。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述电化学电池是锂离子电池。
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