CN114171851A - 改进的电池隔板和相关方法 - Google Patents

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石烈
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Celgard LLC
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Abstract

公开了电池隔板和方法。所述电池隔板可用于锂电池。所述隔板可包括层压到经涂覆的非织造材料上的微孔膜。所述涂层可以包含聚合物和可选的填料或颗粒。所述方法可包括以下步骤：展开微孔膜和非织造材料，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前和/或之后涂覆非织造物。

Description

改进的电池隔板和相关方法
本申请为分案申请，原优先权日是2015年8月17日；原国际申请日是2016年8月17日；原国际申请号为PCT/US2016/047270；进入中国国家阶段的日期是2018年4月13日，中国申请号是201680060026.2；原发明名称是《改进的电池隔板和相关方法》。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月17日提交的美国临时专利申请No.62/205,805的优先权和权益，其全部通过引用并入本文。
发明领域
本公开或发明至少选定的实施方式涉及新的、改进的或优化的隔板、复合材料、包括它们的电池和/或相关方法。在至少一个实施方式中，电池隔板包括在其上层压非织造物的微孔膜。本发明的电池隔板还可包括没有在其上层压非织造物的微孔膜。所述电池隔板可用于锂电池或电池单元、锂离子电池或锂二次电池、电池组、模块、系统、装置、车辆等。根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及新颖或改进的电池隔板、层压隔板、复合隔板、涂覆层压隔板、涂覆复合隔板、锂电池隔板，和/或制造这种隔板的方法，和/或使用这种隔板或包含这种隔板的电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的锂电池隔板，其包括层压到经涂覆的非织造物上的微孔膜，涂层可含有聚合物和可选的填料或颗粒，和/或者涉及包括以下步骤的方法：展开微孔膜和非织造物，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前或之后涂覆非织造物。
背景技术
电池隔板通常是已知的。锂电池的电池隔板也是众所周知的。
锂电池通常包括阳极、阴极、在阳极和阴极之间的隔板、在阳极和阴极之间离子连通的电解质(例如，在一些情况下，电解质可以流过且位于隔板中)、以及容纳前述组件的容器。
隔板是电池的关键部件。除其他事项外，隔板保持阳极和阴极不接触(例如，避免施加在容器上或通过容器施加的外力以及避免电极之间的枝晶生长)。隔板提供电绝缘。电极之间的任何接触允许电子直接在电极之间传输，这可能导致电短路。隔板通常是微孔的，并且在电池(例如锂电池)的充电和放电循环期间为电解质中的离子提供从一个电极流到另一个电极的途径。隔板在电池的安全性和性能方面发挥关键作用。
随着对更好电池需求的增加，隔板将成为可以实现增强电池性能的一个组件。
美国专利No.6881515，通过引用并入本文，公开了一种用于聚合物电池的隔板，其具有在两侧涂覆有凝胶成形聚合物(gel-forming polymer)和增塑剂的微孔膜。凝胶成形聚合物可以是聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物。
美国专利No.7087343，通过引用并入本文，公开了一种用于锂电池的电池隔板，其具有粘合到高熔融完整性非织造物上的关断微孔膜。
仍然存在对新的或改进的电池隔板的需求，其可以改善至少某些电池(例如至少某些锂电池)的性能和安全性。
发明内容
本公开或发明至少选定的实施方式可以解决上述需要、问题或顾虑，和/或可以提供和/或涉及新的、改进或优化的隔板、复合材料、层压板、包括它们的电池，和/或相关的方法。在至少一个实施方式中，电池隔板包括在其上层压非织造物的微孔膜。本发明的电池隔板还可以包括没有在其上层压非织造物的微孔膜。电池隔板可用于锂电池或电池单元、锂离子电池或锂二次电池、电池组、模块、系统、装置、车辆等。
根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的电池隔板、层压隔板、复合隔板、涂覆层压隔板、涂覆复合隔板、锂电池隔板，和/或制造这种隔板的方法，和/或使用这种隔板或包含这种隔板的电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的锂电池隔板，其包括层压到经涂覆的非织造物上的微孔膜，所述涂层可含有聚合物和可选的填料或颗粒，和/或涉及包括以下步骤的方法：展开微孔膜和非织造物，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前或之后涂覆非织造物。
本发明至少选定的实施方式涉及新的、改进的或优化的隔板、复合材料、包括它们的电池和/或相关方法。在一个实施方式中，电池隔板包括在其上层压非织造物的微孔膜。本发明的电池隔板还可包括没有在其上层压非织造物的微孔膜。所述电池隔板可用于锂电池或电池单元、锂离子电池或锂二次电池、电池组、模块、系统、装置、车辆等。根据至少选定的实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的电池隔板、层压隔板、复合隔板、涂覆层压隔板、涂覆复合隔板、锂电池隔板，和/或制造这种隔板的方法，和/或使用这种隔板或包含这种隔板的电池的方法。根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的锂电池隔板，其包括层压到经涂覆的非织造物上的微孔膜，所述涂层可含有聚合物和可选的填料或颗粒，和/或涉及包括以下步骤的方法：展开微孔膜和非织造物，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前或之后涂覆非织造物。
根据至少可能优选的实施方式、方面或目的，本发明的隔板可以通过提高刺穿强度、降低开裂性(例如增加横机强度)、改善高温熔体完整性、提高拉伸强度(机器方向和机器横向方向)和/或具有关断功能来获得改进的电池隔板。
附图说明
为了说明本发明至少某些示例性实施方式或方面，在附图中示出目前优选的形式；然而，应该理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。
图1是本发明的一个实施方式的横截面的示意图，该实施方式是单面层压组件(非织造物和膜)。
图2是本发明的另一个实施方式的横截面的示意图，该实施方式是双面层压组件(非织造物和膜)。
图3是涉及单面涂覆的层或组件的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图4是涉及双面涂覆的层或组件的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图5是涉及双面膜和涂层的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图6是大体上沿着图1中的截面线6-6截取的纤维的横截面图。
图7是并列型双组分纤维的横截面图。
图8是海岛型双组分纤维的横截面图。
图9是涉及单面涂覆的膜的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图10是涉及双面涂覆的膜的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图11是涉及单面涂覆的膜的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图12是涉及双面涂覆的膜的本发明另一个实施方式的横截面的示意图。
图13是制造单面或双面层压涂覆电池隔板的方法的实施方式的示意图。
图14是制造单面或双面层压涂覆电池隔板的方法的另一个实施方式的示意图。
图15是制造单面或双面涂覆电池隔板的方法的另一个实施方式的示意图。
图16是制造单面或双面涂覆电池隔板的方法的另一个实施方式的示意图。
发明详细说明
本公开或本发明至少选定的实施方式涉及新的、改进的或优化的隔板、复合材料、包括它们的电池和/或相关方法。在至少一个实施方式中，所述电池隔板包括在其上层压非织造物的微孔膜。本发明的电池隔板还可以包括没有在其上层压非织造物的微孔膜。所述电池隔板可用于锂电池或电池单元、锂离子电池或锂二次电池、电池组、模块、系统、装置、车辆等。根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的电池隔板、层压隔板、复合隔板、涂覆层压隔板、涂覆复合隔板、锂电池隔板，和/或制造这种隔板的方法，和/或使用这种隔板或包含这种隔板的电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的锂电池隔板，其包括层压到经涂覆的非织造物的微孔膜，并且涂层可含有聚合物和可选的填料或颗粒，和/或涉及包括以下步骤的方法：展开微孔膜和非织造物，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前或之后涂覆非织造物。
本发明至少选定的实施方式涉及新的、改进的或优化的隔板、复合材料、包括它们的电池和/或相关方法。在一个实施方式中，所述电池隔板包括在其上层压非织造物的微孔膜。本发明的电池隔板还可以包括没有在其上层压非织造物的微孔膜。所述电池隔板可用于锂电池或电池单元、锂离子电池或锂二次电池、电池组、模块、系统、装置、车辆等。根据至少选择的实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的电池隔板、层压隔板、复合隔板、涂覆层压隔板、涂覆复合隔板、锂电池隔板和/或制造这种隔板的方法，和/或使用这种隔板或包含这种隔板的电池的方法。根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的锂电池隔板，其包括层压到经涂覆的非织造物的微孔膜，所述涂层可含有聚合物和可选的填料或颗粒，和/或涉及包括以下步骤的方法：展开微孔膜和非织造物，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前或之后涂覆非织造物。
在至少一个实施方式中，本发明的隔板可以通过提高刺穿强度、降低撕裂性(例如增加横机强度)、改善高温熔体完整性、提高拉伸强度(既在机器方向又在横机方向)和/或具有关断功能来获得改善的电池隔板。
在图1中，显示了隔板8作为本发明的第一示例性实施方式，隔板8包括粘附到非织造物12表面上的涂层10，该非织造物12被热层压形成界面结合部15结合到微孔膜14。在本实施方式中，涂层10粘附到非织造物材料或层12的表面。该涂层可以完全或部分浸渍到非织造物12中。
在图2中，显示了隔板9作为本发明的第二示例性实施方式，隔板9包括粘附到相应的非织造物层12表面上的相应涂层10，非织造物层12被热层压到微孔膜14的相应侧面上，形成界面结合部15。
在图3中，显示了隔板11作为本发明的第三示例性实施方式，隔板11包括粘附到非织造物12的表面的涂层10，所述非织造物12的表面被层压或粘合到微孔膜14表面粘附的涂层16的一侧。
在图4中，显示了隔板13作为本发明的第四示例性实施方式，隔板13包括粘附到相应非织造物12的表面上的相应涂层10，所述相应非织造物12被层压到微孔膜14的两侧或表面上的相应涂层16。
在图5中，显示了隔板25作为本发明的第五示例性实施方式，隔板25包括粘附到非织造物12的两个表面上的相应涂层10，并且非织造物12被双面层压到相应的微孔膜14上，每个微孔膜具有相应的涂层16粘附到相应的微孔膜14的相应侧面或表面。
非织造物组件、材料或层12可以由天然纤维、合成纤维、聚合物纤维和/或玻璃纤维制成。在一个实施方式中，所述纤维聚合物可以选自：聚烯烃、聚酯、氟聚合物(例如PVDF)、聚酰胺(例如尼龙)、聚芳酰胺(KEVLAR、NOMEX)、丙烯酸、PVC或其他聚合物。在另一个实施方式中，聚酯可以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，前述的共聚物以及前述的共混物。
非织造物12可以是梳理非织造物、针刺非织造物、气流成网非织造物、湿法非织造物、射流喷网(水刺)非织造物、纺粘非织造物、熔纺非织造物、电纺非织造物、电吹非织造物、熔喷非织造物及其组合。所述非织造物可以由人造短纤维和/或连续长丝制成。在一个实施方式中，所述非织造物可具有小于1密耳(25.4微米)的厚度。在另一个实施例中，所述非织造物可以具有小于0.5密耳(12.7微米)的厚度。在又一个实施方式中，非织造物可以具有小于0.2密耳(5微米)的厚度。
包含非织造物12的纤维可具有小于约10微米的直径。在另一个实施方式中，所述纤维的直径可以小于约1微米。在另一个实施例中，所述纤维的直径可以小于约0.1微米。在另一个实施例中，所述纤维的直径可以小于约0.01微米。在另一个实施方式中，所述纤维的直径可以小于约0.001微米。
膜14和/或非织造物12可以进一步包括一个或多个涂层10和/或16。涂层10或16可以覆盖非织造物的表面，或者所述涂层可以覆盖非织造物的表面并且部分地或者大部分浸渍到非织造物的开放或多孔结构中。所述涂层可以部分地覆盖或完全覆盖包含非织造物的非织造纤维的表面。
涂层10或16可以由天然、合成或聚合物材料制成，在一个实施方式中，选自聚乙烯、聚丙烯、PET、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氯乙烯、丙烯酸、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚二烯、聚烷烃聚乙烯酮、聚卤乙烯、聚乙烯腈、聚苯乙烯、聚亚苯基、聚氧化物、聚碳酸酯、聚酯、聚酐、聚氨酯、聚磺酸酯、聚硫化物、聚砜，它们的共聚物以及含有前述物质的共混物。在另一个实施方式中，聚合物材料可以选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物和含有前述物质的共混物。在又一个实施方式中，一种特别有用的聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)-六氟丙烯(PVDF:HFP)共聚物和/或聚氯乙烯及其混合物。
涂层10或16可以包括天然的、合成的、聚合物、玻璃或陶瓷的填料或颗粒。所述填料可以在施加到非织造物之前混合到涂层中。
所述填料可以是惰性的、热稳定的颗粒。所述填料可以是选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、SiS2、SiPO4或玻璃及其混合物的陶瓷颗粒。在另一个实施方式中，所述填料可以是选自二氧化硅(SiO2)，氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)及其混合物的陶瓷颗粒。在又一个实施方式中，填料可以是选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)及其混合物的陶瓷颗粒。
所述填料可以具有在约0.001微米至约2微米范围内的平均粒度。在另一个实施方式中，所述填料的平均粒度可以在约0.01微米至2微米的范围内。美国专利No.6,432,586(其全部内容通过引用并入本文)公开了多种陶瓷涂覆的隔板。另外，美国专利No.2014/0045033(其全部内容通过引用并入本文)公开了用于微孔电池隔板的多种含陶瓷颗粒的聚合物涂层。
陶瓷涂层可以包括一种或多种聚合物粘合剂，一种或多种类型的无机陶瓷颗粒和水基(水性)或非水溶剂。这些涂层可以使用多种技术施加，例如但不限于浸涂、刮刀、凹版印刷、帘幕、喷涂等。此外，各种已知的含陶瓷颗粒的聚合物涂层可以以不同的厚度，如2至6微米的厚度，施加到微孔电池隔板、非织造物层、隔膜或其组合的一侧或两侧上。
非织造组件、材料或层12可以由双组分(异质纤维)纤维或非双组分纤维制成。所述双组分纤维可以选自皮芯型纤维18(参见图6-芯20和鞘22)、并列型纤维18'(参见图7-一侧18'a和另一侧18'b)、海岛型纤维18”(参见图8-岛18”a和海18”b)以及它们的组合。所述双组分纤维可具有低熔融温度组分和高熔融温度组分。低熔点组分具有低于高熔融温度组分的熔融温度。在一个实施方式中，所述低熔融温度组分可以是聚烯烃。在一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物。所述高熔融温度组分可以选自：聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氯乙烯、丙烯酸、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚二烯、聚烷烃聚乙烯酮、聚卤乙烯、聚乙烯腈、聚乙烯酯、聚苯乙烯、聚亚苯基、聚氧化乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚酐、聚氨酯、聚磺酸盐、聚硫化物、聚砜、它们的共聚物以及含有前述物质的共混物。在另一个实施方式中，所述双组分纤维可具有聚烯烃鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并双恶唑(PBO)。在又一个实施方式中，所述双组分纤维可具有聚乙烯鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并双恶唑(PBO)。在又一个实施方式中，双组分纤维可具有聚烯烃鞘和聚酯芯。在又一个实施方式中，所述双组分纤维可具有聚乙烯鞘和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)芯。
图1、2、3、4和5中的隔板或隔板组件或膜8、9、11、13和25分别可以是微孔的并且可以具有在约20-95％范围内的孔隙率。
微孔膜或层14可具有约0.02至约2微米范围内的平均孔径。微孔膜14可具有约0.04至约0.5微米范围内的平均孔径。
图9、10、11和12中示出的本发明另外的示例性实施例可以不包含非织造物层或组件12，但可以在膜14的一侧或两侧上包括一个或多个涂层10和/或16。膜14和/或涂层10和/或16可以包括一种或多种纤维、填料或颗粒。所述填料可以在施加到微孔膜14之前混合到涂层中。所述填料可以是惰性的、热稳定的纤维或颗粒。所述填料可以是选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、SiS2、SiPO4或玻璃及其混合物的陶瓷颗粒。在另一个实施方式中，填料可以是选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)及其混合物的陶瓷颗粒。在又一个实施方式中，填料可以是选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)及其混合物的陶瓷颗粒。
所述填料可以具有在约0.001微米至约2微米范围内的平均粒度。在另一个实施方式中，所述填料的平均粒度可以在约0.01微米至约2微米的范围内。
微孔膜14可具有约37至150秒范围内的ASTM Gurley数。所述微孔膜的Gurley数可以在约30至80秒的范围内。ASTM Gurley数指10cc空气再12.2英寸水柱下通过一平方英寸膜片所需的时间。
微孔膜14可以具有任何数量的层。在一些实施例中，所述微孔膜具有单层。在单层的情况下，所述单层可以由聚烯烃制成。所述聚烯烃可以选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物。在另一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物。在又一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物。在又一个实施方式中，所述单层的聚烯烃可以是聚乙烯(PE)。
微孔膜14可以具有多层。例如，所述微孔膜可以具有两层。在这种情况下，每层可以由不同的聚合物制成。一层可以由聚烯烃制成。所述聚烯烃可以选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物。在另一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物。在又一个实施例中，所述聚烯烃可以是聚乙烯(PE)。另一层可以由聚烯烃制成。所述聚烯烃可以选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物。在另一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物。在又一个实施例中，所述聚烯烃可以是聚丙烯(PP)。在又一个实施方式中，一层可以由聚乙烯基聚合物制成，而另一层可以由聚丙烯基聚合物制成。
所述微孔膜可以具有三层或更多层。至少一层可以由不同的聚合物制成。并且，至少两个层可以由相同的聚合物制成。外层可以由相同的聚合物制成，内层可以由不同的聚合物制成。所述相同的聚合物可以是聚烯烃。所述聚烯烃可以选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物。在另一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物。在又一个实施方式中，所述聚烯烃是聚丙烯(PP)。所述不同的聚合物可以是聚烯烃。所述聚烯烃可以选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物。在另一个实施方式中，所述聚烯烃可以选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物。在又一个实施例中，所述聚烯烃可以是聚乙烯(PE)。所述层可以分层为聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)。
制造电池隔板的层压或粘附实施方式的示例性第一方法示于图13中。层压为隔板的制造提供以下益处：均匀性或厚度、非织造物对微孔膜的粘附性、非织造物和微孔膜的冷凝以及界面层15(见图1和2)的形成。
在图13中，制造隔板8的方法的第一示例性实施方式示出了制造层压电池隔板的方法100，其可以包括以下步骤：1)展开无纺物102；2)展开微孔膜104；3)用涂层材料106涂覆非织造物；以及4)将经涂覆的非织造物层压到微孔膜104上以形成复合材料或层压材料110。此外，该方法可以包括以下可选的步骤：形成层压隔板112卷，将层压隔板112切割成较窄的宽度，以及卷绕狭缝或狭缝隔板114。
再次参照图13，制造层压电池隔板的方法的第二示例性实施例可以包括以下步骤：1)展开第一和第二非织造物102；2)展开微孔膜104；3)用涂层材料106涂覆非织造物；以及4)将相应的经涂覆的非织造物层压到微孔膜104的每一侧形成层压体110以制造隔板9。
层压可以通过压延进行。压延是通过使非织造物和微孔膜通过两个辊或滚筒如两个加热辊的辊隙进行的，其中加热和加压使得非织造物和微孔膜相邻的表面(聚合物)在图1和图2的界面结合部15熔合。另外，该方法可包括将层压隔板112切成较窄宽度和卷绕狭缝隔板114的可选步骤。所述涂层材料可包含填料或颗粒。所述涂层可以通过喷涂、浸渍、接触涂覆、凹版涂覆和/或刷涂施加。所述涂层可施加到非织造物的一侧或两侧，或施加到接触非织造物的微孔膜上，或微孔膜的两侧，或施加到非织造物和/或膜的一侧或两侧。
在图14中，示出了制造涂覆的层压电池隔板的方法的另一示例性实施方式。该方法200包括以下步骤：1)展开微孔膜204；2)展开非织造物材料202；3)用涂层材料206涂覆非织造物材料202；4)用涂层材料208涂覆微孔膜204；5)层压经涂覆的微孔膜204和经涂覆的非织造物材料202以制造层压或粘合组件或层压板210，其可作为隔板或膜11(见图3)。另外，用206涂覆的相应非织造物材料202可以层压到用208涂覆的微孔膜204的两侧上以制造层压膜210，其可作为隔板或膜13(见图4)。此外，在两侧涂覆有涂层206的非织造物材料202可以在两侧上层压到相应的涂覆膜204、208以制造层压膜210，其可作为隔板或膜25(参见图5)。所述涂层可以通过喷涂、浸渍、接触涂覆、凹版式涂覆和/或刷涂施加。另外，该方法可以包括将经涂覆的隔板212切割成较窄的宽度以及卷绕狭缝隔板214的可选步骤。
在图15中，示出了制造涂覆电池隔板的方法的另一示例性实施方式。该方法300包括以下步骤：1)展开微孔膜304；2)用涂层材料308涂覆微孔膜304；3)用涂层306涂覆涂层材料304以制造涂层膜310，其可作为隔板或膜17(见图9)。另外，膜304可以用涂层308在两侧上涂覆，然后涂覆涂层材料306以制造涂层膜310，其可作为隔板或膜19(见图10)。所述涂层可以通过喷涂、浸渍、接触涂覆、凹版印刷涂覆和/或刷涂施加。另外，该方法可以包括将涂覆材料或隔板312切割成较窄宽度以及卷绕狭缝隔板314的可选步骤。
在图16中，示出了制造涂层电池隔板的方法的另一示例性实施方式。该方法400包括以下步骤：1)展开微孔膜404；2)用涂层材料406涂覆微孔膜404以制造涂层膜410，其可作为隔板或膜21(见图11)。另外，膜404可以在两侧用涂层406涂覆以制成涂层膜410，其可作为隔板或膜23(见图12)。所述涂层可以通过喷涂、浸渍、接触涂覆、凹版印刷涂覆和/或刷涂施加。另外，该方法可以包括将涂覆的隔板412切割成较窄的宽度以及卷绕狭缝隔板414的可选步骤。
公开了电池隔板和方法。所述电池隔板可用于锂电池。所述隔板可包括层压到经涂覆的非织造物材料上的微孔膜。所述涂层可以包含聚合物和可选的填料或颗粒。所述方法可包括以下步骤：展开微孔膜和非织造物材料，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前和/或之后涂覆非织造物。
本发明或发明的至少选定的实施方式、方面或目的涉及和/或可以提供新的、改进的或优化的隔板、复合材料、包括它们的电池和/或相关方法。在至少一个实施方式中，电池隔板包括在其上层压非织造物材料的微孔膜。本发明的电池隔板还可以包括没有在其上层压非织造物材料的微孔膜。所述电池隔板可用于锂电池或电池单元、锂离子电池或锂二次电池、电池组、模块、系统、装置、车辆等。根据至少某些实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的电池隔板、层压隔板、复合隔板、涂覆层压隔板、涂覆复合隔板、锂电池隔板和/或制造这种隔板的方法，和/或使用这种隔板或包含这种隔板的电池的方法。根据至少某些选定的实施方式，本公开或发明涉及新型或改进的锂电池隔板，其包括层压到经涂覆的非织造物材料的微孔膜，所述涂层可包含聚合物和可选的填料或颗粒，和/或涉及包括以下步骤的方法：展开微孔膜和非织造物材料，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前或之后涂覆非织造物材料。
本公开或发明的至少选定的实施方式、方面或目的涉及和/或可提供新的、改进的或优化的隔板、复合材料、包括它们的电池和/或相关方法，包括例如，一种电池隔板，包括：
在其上层压非织造物的微孔膜，和/或所述电池隔板是用于锂电池的电池隔板，所述电池隔板是用于锂离子电池的电池隔板，所述电池隔板是用于锂二次电池的电池隔板，和/或所述非织造物由聚合物纤维制成，所述聚合物选自：聚烯烃、聚酯、氟聚合物(例如PVDF)、聚酰胺(例如尼龙)、聚芳酰胺(KEVLAR、NOMEX)、丙烯酸、PVC或其他聚合物，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、前述的共聚物和前述的混合物，所述非织造物由双组分(异质(hetero-fil))纤维制成，所述双组分纤维选自皮芯型纤维、并列型纤维、海岛型纤维及其组合，所述双组分纤维具有低熔融温度组分和高熔融温度组分，所述低熔点组分的熔融温度低于所述高熔融温度组分，所述低熔融温度组分为聚烯烃，所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物，所述高熔融温度组分选自：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(例如KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)，所述双组分纤维具有聚烯烃鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酯、聚酰胺(如尼龙)、氟聚合物(如TEFLON)、芳族聚酰胺(KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)、所述双组分纤维具有聚乙烯鞘和由选自以下的聚合物制成的芯：聚酯、聚酰胺(例如尼龙)、氟聚合物(例如TEFLON)、芳族聚酰胺(KEVLAR、NOMEX)、液晶聚合物(VECTRAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)，所述双组分纤维具有聚烯烃鞘和聚酯芯，所述双组分纤维具有聚乙烯鞘和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)芯，所述非织造物是梳理非织造物、针刺非织造物、气流成网非织造物、湿法成网非织造物、射流喷网(水刺)非织造物、纺粘非织造物、熔纺非织造物、电纺非织造物及其组合，所述非织造物由短纤维和/或连续长丝制成，所述非织造物的厚度小于1密耳(25.4微米)，所述非织造物的厚度小于0.5密耳(12.7微米)，所述非织造物材料的厚度小于0.25密耳(6.4微米)，和/或所述非织造物还包含涂层，所述涂层涂覆非织造物的纤维表面，所述涂层部分或完全覆盖非织造物的纤维表面，所述涂层覆盖非织造物的表面，所述涂层部分地覆盖非织造物的表面，所述涂层完全浸渍到所述非织造物的内部空隙中，所述涂层由铁电聚合物制成，所述铁电聚合物选自聚环氧乙烷(PEO)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四甘醇二丙烯酸酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物和含有前述物质的共混物，所述铁电聚合物选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物和含有前述物质的共混物，所述聚偏二氟乙烯(PVDF)共聚物选自聚偏二氟乙烯:六氟丙烯(PVDF:HFP)和聚偏二氟乙烯:三氟氯乙烯(PVDF:CTFE)，所述涂层还包括填料，所述填料在施加到所述非织造物材料之前混合到所述涂层中，所述填料在将所述涂层施加到所述非织造物材料上之后添加到所述涂层上，所述填料为惰性热稳定颗粒，所述填料是选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、SiS2、SiPO4及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料为选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料为选自二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)及其混合物的陶瓷颗粒，所述填料具有0.001微米至25微米、最优选0.01微米至2微米的平均粒径，所述填料具有0.01微米至2微米的平均粒径，和/或所述微孔膜的孔隙率为约20-80％，所述微孔膜的孔隙率为约28-60％，所述微孔膜的平均孔径为约0.02微米至2微米，所述微孔膜的平均孔径为约0.08至0.5微米，所述微孔膜的Gurley数在约15至150秒的范围内，所述微孔膜的Gurley数在约30到80秒的范围内，所述微孔膜具有单层，所述单层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃是聚乙烯(PE)，所述微孔膜具有多层，所述微孔膜具有两层，每层由不同聚合物制成，其中一层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)，前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚乙烯(PE)，另一层由聚烯烃制成，其中所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚丙烯(PP)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚丙烯(PP)，其中一层由聚乙烯基聚合物制成并且另一层由聚丙烯基聚合物制成，所述微孔膜具有三层，至少两层由不同聚合物制成，至少两层由同一种聚合物制成，所述外层由同一聚合物制成并且所述内层由不同的聚合物制成，所述同一聚合物为聚烯烃，所述聚烯烃选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚丙烯(PP)，前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚丙烯(PP)，所述不同的聚合物为聚烯烃，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物以及前述的共混物，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、前述的共聚物和前述的共混物，所述聚烯烃为聚乙烯(PE)，和/或所述层被层合为聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)；和/或制造层压电池隔板的方法，包括以下步骤：
展开非织造物，
展开微孔膜，
用涂层材料涂覆非织造物，以及
将经涂覆的非织造物层压到微孔膜，和/或所述涂层材料含有铁电材料，所述涂层材料含有铁电材料和填料，和/或所述涂层是将涂层材料喷涂、浸涂、接触涂覆和/或刷涂于其上；和/或制造层压电池隔板的方法，包括以下步骤：
展开非织造物，
展开微孔膜，
将非织造物层压到微孔膜，以及
用涂层材料涂覆非织造物，和/或所述涂层材料含有铁电材料，所述涂层材料含有铁电材料和填料，和/或所述涂覆是将涂层材料喷涂、浸渍、接触涂覆和/或刷涂于其上；和/或如本文所示、公开和/或所述的电池隔板、电池和/或方法。
公开了电池隔板和方法。所述电池隔板可用于锂电池。所述隔板可包括层压到经涂覆的非织造物上的微孔膜。所述涂层可以包括聚合物和可选的填料或颗粒。所述方法可以包括以下步骤：展开微孔膜和非织造物材料，层压非织造物和微孔膜，以及在层压之前和/或之后涂覆非织造物材料。
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，当指出本发明的范围时，应该参考所附的权利要求书，而不是前述说明书。

Claims (24)

1.一种用于锂电池的电池隔板，其包括：
至少一个聚烯烃微孔膜或层；
至少一个非织造物层或材料，其在所述微孔膜或层的至少一侧上，所述非织造物层或材料结合至所述微孔膜或层；或者所述非织造物层或材料层压在所述微孔膜或层上；或者所述非织造物层或材料层压至所述微孔膜或层；以及
涂层，其粘附到所述非织造物层或材料的表面上。
2.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述电池隔板是用于二次锂电池、锂离子电池、或锂聚合物电池的电池隔板。
3.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述非织造物由聚合物纤维制成，并且所述聚合物选自：聚烯烃、聚酯、氟聚合物、聚酰胺、聚芳酰胺、丙烯酸和PVC。
4.如权利要求3所述的电池隔板，其中，所述聚酯选自：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、前述的共聚物、和前述的混合物。
5.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述非织造物由双组分纤维制成。
6.如权利要求5所述的电池隔板，其中，所述双组分纤维选自：皮芯型纤维、并列型纤维、海岛型纤维、及其组合。
7.如权利要求5所述的电池隔板，其中，所述双组分纤维具有低熔融温度组分和高熔融温度组分，所述低熔融温度组分具有低于所述高熔融温度组分的熔融温度。
8.如权利要求7所述的电池隔板，其中，
所述低熔融温度组分选自：聚烯烃、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物、和前述的共混物，以及
所述高熔融温度组分选自：聚酯、聚酰胺、氟聚合物、芳族聚酰胺、液晶聚合物、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二唑(PBO)、前述的共聚物、和前述的共混物。
9.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述非织造物是梳理非织造物、针刺非织造物、气流成网非织造物、湿法成网非织造物、射流喷网非织造物、水刺非织造物、纺粘非织造物、熔纺非织造物、电纺非织造物、及其组合。
10.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述涂层覆盖纤维表面或非织造物表面。
11.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述涂层由铁电聚合物制成。
12.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述涂层还包括填料。
13.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述微孔膜或层具有：
约20-80％范围内的孔隙率，
约0.02至2微米范围内的平均孔径，以及
约15至150秒范围内的Gurley值。
14.一种电池、电池单元、电池组、或模块，其包含如权利要求1所述的隔板。
15.一种装置、产品、系统、或车辆，其包含如权利要求14所述的电池、电池单元、电池组、或模块。
16.一种层压电池隔板的制造方法，其包括以下步骤：
开卷非织造物，
开卷聚合物微孔膜，
用涂层材料涂覆非织造物；以及
将所述非织造物层压到所述微孔膜，
其中，在层压之前或层压之后，涂覆所述非织造物。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述涂层材料包含铁电聚合物材料。
18.如权利要求16所述的方法，其中，实施涂覆是将实施涂层材料喷涂、浸渍、接触涂覆和/或刷涂于其上。
19.一种层压电池隔板的制造方法，其包括以下步骤：
开卷非织造物，
开卷聚烯烃微孔膜，
将所述非织造物层压至所述微孔膜，以及
用涂层材料涂覆所述非织造物。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述涂层材料包含铁电材料。
21.如权利要求19所述的方法，其中，所述涂覆是将实施涂层材料喷涂、浸渍、接触涂覆和/或刷涂于其上。
22.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述至少一个聚烯烃微孔膜或层具有单层，所述单层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物、和前述的共混物；所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、前述的共聚物、和前述的共混物；所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、其共聚物、和其共混物；或者，所述聚烯烃是聚乙烯(PE)。
23.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述至少一个聚烯烃微孔膜或层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物、和前述的共混物；所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、前述的共聚物、和前述的共混物；所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、其共聚物、和其共混物；或者，所述聚烯烃是聚乙烯(PE)。
24.如权利要求1所述的电池隔板，其中，所述至少一个聚烯烃微孔膜或层具有多层，所述多层由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯(PB)、前述的共聚物、和前述的共混物；所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、前述的共聚物、和前述的共混物；所述聚烯烃选自：聚乙烯(PE)、其共聚物、和其共混物；或者，所述聚烯烃是聚乙烯(PE)。
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