DE102011014414A1

DE102011014414A1 - Poröse Membranen und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102011014414A1
Application number: DE102011014414A
Authority: DE
Inventors: Xiaosong Huang; Hamid G. Kia
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-11-24
Also published as: US8460591B2; CN102199309A; CN102199309B; US20110236762A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf poröse Membranen und auf Verfahren zur Herstellung derselben. Ein Beispiel des Verfahrens umfasst das Aussetzen eines Polymerfilms (umfassend ein Polymer und i) ein Gelbildendes Polymer, ii) Keramikpartikel oder iii) Mischungen von i) und ii)), der auf ein Trägerband aufgebracht wurde, gegenüber einem Nicht-Lösungsmittel oder einem geringfügig mischbaren Lösungsmittel eines Polymers in dem Polymerfilm, wodurch die Ausbildung einer porösen Struktur in dem Polymerfilm induziert wird. Das Verfahren umfasst außerdem das Befördern des Polymerfilms auf dem Trägerband in ein Bad mit einem Nicht-Lösungsmittel oder einem geringfügig mischbaren Lösungsmittel des Polymers für eine vorbestimmte Zeit, wodurch die Bildung der Porenstruktur vervollständigt wird und die poröse Membran gebildet wird. Die poröse Membran wird aus dem Bad mit Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel entfernt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf poröse Membranen und Verfahren zur Herstellung derselben.
Hintergrund
Poröse Membranen wurden zur Verwendung als Separatoren in Batterien, zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien, entwickelt.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf poröse Membranen und auf Verfahren zur Herstellung derselben. Ein Beispiel des Verfahrens umfasst Aussetzen eines Polymerfilms (umfassend ein Polymer und i) ein Gelbildendes Polymer, ii) Keramikpartikel oder iii) Mischungen von i) und ii)), der auf einem Trägerband angeordnet ist, gegenüber einem Lösungsmittel oder einem geringfügig mischbaren Lösungsmittel eines Polymers in dem Polymerfilm, um die Ausbildung einer porösen Struktur in dem Polymerfilm zu induzieren. Das Verfahren umfasst außerdem das Befördern des Polymerfilms auf dem Trägerband in ein Bad mit einem Nicht-Lösungsmittel oder einem geringfügig mischbaren Lösungsmittel des Polymers für eine vorbestimmte Zeit, um die Ausbildung der porösen Struktur zu vollenden und die poröse Membran zu bilden. Die poröse Membran wird dann aus dem Bad mit Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel entfernt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Merkmale und Vorzüge von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen besser verstanden werden, wobei in diesen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, wenn auch vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen. Der Kürze wegen können Bezugszeichen oder Merkmale, die eine vorher beschriebene Funktion aufweisen, in Verbindung mit anderen Zeichnungen, in denen sie auftreten, beschrieben werden oder auch nicht beschrieben werden.
1 ist ein Fließdiagramm, das verschiedene Beispiele des Verfahrens zur Bildung poröser Membranen zeigt;
2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zur Bildung poröser Membranen;
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Batterie, die ein Beispiel der porösen Membran als Separator umfasst;
4 ist eine Aufnahme einer porösen Membran durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM), die durch Gießen einer Polymerlösung auf ein Polyethylenband und Transferieren der gegossenen Lösung unverzüglich in ein Wasserbad gebildet wurde;
5 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymerlösung, die Keramikartikel enthält, auf ein Polyethylenband und Transferieren der gegossenen Lösung unverzüglich in ein Wasserbad gebildet wurde;
6 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymerlösung auf ein Polyethylenband, Halten der gegossenen Lösung in einer feuchten Umgebung für 1 Minute und danach Transferieren der gegossenen Lösung in ein Wasserbad gebildet wurde;
7 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymerlösung, die Keramikpartikel enthielt, auf ein Polyethylenband, Halten der gegossenen Lösung in einer feuchten Umgebung für 1 Minute und danach Transferieren der gegossenen Lösung in ein Wasserbad gebildet wurde;
8 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymermischungslösung auf ein Polyethylenband, Halten der gegossenen Lösung in einer feuchten Umgebung für 20 Sekunden und danach Transferieren der gegossenen Lösung in ein Wasserbad gebildet wurde;
9 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymermischungslösung, die Keramikpartikel enthielt, auf ein Polyethylenband, Halten der gegossenen Lösung in einer feuchten Umgebung für 20 Sekunden und danach Transferieren der gegossenen Lösung in ein Wasserbad gebildet wurde;
10 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymermischungslösung auf ein Epoxid-beschichtetes Aluminiumträgerband, Halten der gegossenen Lösung auf dem Band für 1 Minute und danach Transferieren der gegossenen Lösung in einer Wasserbad gebildet wurde;
11 ist eine SEM-Aufnahme einer porösen Membran, die durch Gießen einer Polymermischungslösung auf ein Epoxid-beschichtetes Aluminiumträgerband, Halten der gegossenen Lösung in einer feuchten Umgebung für 20 Sekunden und danach Transferieren der gegossenen Lösung in ein Wasserbad hergestellt wurde;
12 ist ein Graph, der die Dimensionsstabilität einer Kontrollprobe bei erhöhten Temperaturen darstellt und
13 ist ein Graph, der die Dimensionsstabilität verschiedener poröser Membranen bei erhöhten Temperaturen darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Bespiele des hier offenbarten Verfahrens nutzen ein modifiziertes Phaseninveresionsverfahren, um poröse Membranen zu bilden, die eine kontrollierte Morphologie haben. In einigen Fällen wird die Morphologie so gesteuert, dass die resultierenden Poren der Membran im Wesentlichen einheitlich sind (d. h. dieselbe oder eine ähnliche Größe haben). Der Varianzkoeffizient der Porengröße ist weniger als 100%, basierend auf den hierin bereitgestellten SEM-Aufnahmen. Im Allgemeinen und wie es detaillierter hier offenbart wird, kann die poröse Membran morphologisch gesteuert werden, indem Materialien und/oder verschiedene Parameter, die in dem Verfahren (den Verfahren) verwendet werden, gesteuert werden.
1 zeigt ein Fließdiagramm verschiedener Beispiele des Verfahrens zur Bildung der porösen Membranen und die 2 zeigt schematisch ein spezifisches Beispiel eines Systems 10 zur Bildung der porösen Membranen 12. Auf die 1 und 2 wird nun in der Beschreibung der Beispiele des Verfahrens und des Systems 10 zusammen Bezug genommen. Eine Polymerlösung 14 oder 14' wird auf ein Trägerband 16 unter Bildung eines Polymerfilms 18 aufgetragen (wie mit Bezugzeichen 100 in 1 angegeben). Vor dem Auftragen der Polymerlösung 14, 14' auf das Trägerband 16 wird die Polymerlösung 14, 14' entweder hergestellt oder im Handel bezogen. Die Polymerlösung 14, 14' (entweder hergestellt oder im Handel bezogen) umfasst wenigstens ein Polymer, das in einem Lösungsmittel gelöst ist, (mit einem anderen Polymer und/oder mit keramischen Partikeln). Das Polymer kann ein Polymer sein oder kann eine Mischung von verschiedenen Polymeren sein.
In Beispielen der Polymerlösung 14, die ein Polymer umfassen, ist das Polymer aus Polyetherimid (PEI), Polyamsäure, Polysulfon (PSF), Polyphenylsulfon (PPSF), Polyethersulfon (PESF), Polyamiden (z. B. Nylon, Aramide, usw.), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyacrylonitril (PAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyolefinen (z. B. Polyethylen, Polypropylen, usw.) oder Celluloseacetat ausgewählt. Das verwendete Lösungsmittel hängt von dem verwendete Polymer ab und wird so gewählt werden, dass es das ausgewählte Polymer löst. Als nicht-limitierendes Beispiel kann Dimethylsulfoxid (DMSO) als Lösungsmittel für wenigstens Polyetherimid, Polyvinylidenfluorid, Polyacrylonitril, Polymethylmethacrylat und Polysulfon verwendet werden; Ameisensäure kann als Lösungsmittel wenigstens für Polyamide verwendet werden; Xylol oder Toluol kann als Lösungsmittel wenigstens für Polyolefine verwendet werden und Aceton kann als Lösungsmittel für Celluloseacetat verwendet werden. Andere geeignete Lösungsmittel können N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), N,N-Dimethylformamid (DMF), Tetrahydrofuran (THF), Acetonitril oder andere Säuren (z. B. Acrylsäure, Essigsäure, Milchsäure, Salzsäure und Schwefelsäure) umfassen.
Die Menge an Polymer, die in dem Lösungsmittel gelöst ist, reicht von etwa 5 Gewichts-% bis etwa 40 Gewichts-% der Gesamtgewichtsprozent der Endlösung 14.
In Beispielen der Polymerlösung 14', die eine Mischung von Polymeren umfassen, wird ein vorbestimmtes Verhältnis wenigstens eines Polymers mit hoher Festigkeit und wenigstens eines Gel-bildenden Polymers in einem Lösungsmittel gemischt. Der Ausdruck ”Polymer mit hoher Festigkeit”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Polymer, das eine Zugfestigkeit aufweist, die gleich oder größer als 30 MPa ist. Einige nichtlimitierende Beispiele für Polymere hoher Festigkeit umfassen Polyetherimid, Polyphenylsulfon, Polyethersulfon, Polysulfon, Polyamide, Polyurethane und Kombinationen davon. Der Ausdruck ”Gel-bildendes Polymer”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Polymer, das Elektrolytlösungsmittel absorbieren und ein Gel bilden kann. Die Elektrolytlösungsmittel werden sich wie Weichmacher in dem Polymer verhalten. Nicht-limitierende Beispiele für Gel-bildende Polymere umfassen Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylonitril, Polymethylmethacrylat, Poly(ethylenoxid) (PEO) und Kombinationen davon. Das Gel-bildende Polymer wird verwendet, um die Morphologie der resultierenden porösen Membran 12 zu verändern und ihre Ionenleitfähigkeit zu erhöhen. Es ist zu beachten, dass in der Polymermischung mehrere Typen von Polymeren hoher Festigkeit verwendet werden können und/oder mehrere Typen von Gel-bildenden Polymeren verwendet werden können, solange wenigstens ein Polymer hoher Festigkeit mit wenigstens einem Gel-bildenden Polymer gemischt wird.
In der Polymermischungslösung 14' wird das vorbestimmte Verhältnis von Polymer(en) hoher Festigkeit zu Gel-bildendern Polymer (Gel-bildenden Polymeren) von den ausgewählten Polymeren abhängen. Das Verhältnis von Polymer(en) hoher Festigkeit zu Gel-bildendern Polymer (Gel-bildenden Polymeren) kann irgendwo im Bereich von 1:1 bis 20:1, als Gewicht, liegen. Es ist zu beachten, dass jedes andere Verhältnis innerhalb dieses Bereichs im Rahmen dieser Erfindung liegt und das gewünschte Verhältnis, wenigstens teilweise, von der Erzielung eines Gleichgewichts zwischen der Leitfähigkeit und der thermischen Stabilität abhängt. Beispielsweise kann Polyetherimid mit Polyacrylonitril in einem Gewichtsverhältnis von 4:1 gemischt werden, um eine bessere Ionenleitfähigkeit zu erzielen, während Polyetherimid mit Polyacrylonitril in einem Gewichtsverhältnis von 8:1 gemischt werden kann, um eine bessere thermische Stabilität zu erreichen. Als weiteres Beispiel kann Polysulfon mit Polyvinylidenfluorid in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 gemischt werden.
Auch in der Polymermischungslösung 14 wird das ausgewählte Lösungsmittel von den ausgewählten Polymeren abhängen. Ein nicht-limitierendes Beispiel eines geeigneten Lösungsmittels für beide, das Polymer hoher Festigkeit und das Gel-bildende Polymer, umfasst Dimethylsulfoxid (DMSO), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und N,N-Dimethylformamid (DMF).
In einem Beispiel, wenn die Polymermischungslösung 14' verwendet wird, werden die Polymere zuerst jeweils in Lösungsmitteln unter Bildung getrennter Lösungen gelöst und dann wird eine gewünschte Menge jeder Lösung unter Bildung der gemischten Lösung 14' zusammengegeben. Wenn diese Technik verwendet wird, reicht die Menge des Polymer hoher Festigkeit, die in dem Lösungsmittel gelöst wird, von etwa 2 Gewichts-% bis etwa 50 Gewichts-% des Gesamtgewichts der ersten Lösung; und die Menge an Gel-bildendem Polymer, die in dem Lösungsmittel gelöst wird, reicht von etwa 2 Gewichts-% bis etwa 50 Gewichts-% der Gesamtgewichtsprozent der zweiten Lösung. In einem nicht-limitierenden Beispiel werden die entsprechenden Polymere zu den entsprechenden Lösungsmitteln gegeben, um jeweils 20 Gewichts-%-Lösungen zu bilden (d. h. 20 Gewichts-% Polymer in einer Lösung, die einen Gesamtgewichtsprozentgehalt von 100 hat). Geeignete Mengen von jeder, der ersten und der zweiten Lösung, werden zusammengegeben, um eine gemischte Lösung 14' zu erhalten, die das gewünschte Verhältnis von Polymer hoher Festigkeit zu Gel-bildendem Polymer hat.
In einem anderen Beispiel wird, wenn die Polymermischungslösung 14' verwendet wird, das gewünschte Gewichtsverhältnis der Polymeren direkt zu dem Lösungsmittel gegeben. Als ein Beispiel kann ein Gemisch aus Polyetherimid (PEI) und Polyacrylonitril (PAN) hergestellt werden, das ein Verhältnis von PEI:PAN von 5:1, als Gewicht, umfasst. Die Mischung wird in NMP dispergiert, so dass de Endfeststoffgehalt in der Lösung 20 Gewichts-% ist.
In einem Beispiel umfasst eine Herstellung der Polymerlösung 14, 14' Zusetzen einer vorbestimmten Menge von keramischen Partikeln (in 2 als Bezugszeichen 27 gezeigt). Nicht-limitierende Beispiele für geeignete Partikel 27 umfassen Siliciumdioxidpartikel, Aluminiumoxidpartikel, Titandioxidpartikel, Calciumcarbonatpartikel oder Mischungen davon. Die Menge und Größe (z. B. Durchmesser, Länge, usw.) der keramischen Partikel 27 kann in Abhängigkeit, wenigstens teilweise, von der gewünschten Porengröße und der gewünschten Ionenleitfähigkeit in den fertig gestellten porösen Membranen 12 verändert werden (siehe 2). In einem Beispiel liegt die Menge an keramischen Partikeln 27 im Bereich von 10 Gewichts-% bis 90 Gewichts-%. Der Zusatz von keramischen Partikeln 27 erhöht die Ionenleitfähigkeit der porösen Membran 12 und stärkt die Poren 28 (siehe 2), die in den Membranen 12 gebildet sind. Wenn die poröse Membran 12 in einer Batterie verwendet wird, können die keramischen Partikel 27 auch eine Batterie-Missbrauchstoleranz erhöhen, indem sie die Partikelpenetrationsbeständigkeit der Membran 12 verbessern.
Sobald die gewünschte Polymerlösung 14 oder die gewünschte Polymermischungslösung 14' (von denen jede auch die keramischen Partikel 27 enthalten kann) erhalten wurde, wird die Lösung 14, 14' auf das Trägerband 16 gegeben/aufgetragen (siehe Bezugszeichen 100 in 1), um einen Polymerfilm 18 zu bilden. Die Polymerlösung 14, 14' kann über ein Sprühverfahren, ein Gießverfahren, ein Extrusionsverfahren oder ein Spritzgieß-Walzenkompaktierungsverfahren aufgetragen werden. Die Dicke des aufgetragenen Films 18 kann durch einen beliebigen Mechanismus reguliert werden, einschließlich einer Pumpe und einem Messgerät 20, einem Rakelmesser 22 oder dergleichen, oder Kombinationen davon. In einem Beispiel liegt die Dicke des aufgetragenen Films 18 im Bereich von etwa 10 Mikrometer bis etwa 1 mm.
Das Trägerband 16 kann einen vorbestimmten Gehalt eines Nicht-Lösungsmittels oder eines geringfügig mischbaren Lösungsmittels des Polymers (der Polymeren) im Film 18 umfassen (siehe Bezugszeichen 102 in 1). Der Ausdruck ”Nicht-Lösungsmittel”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Substanz, die, wenn sie in flüssiger Form ist, das Polymer (die Polymeren) nicht löst. Der Ausdruck ”geringfügig mischbares Lösungsmittel”, wie er ebenfalls hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Substanz, die, wenn sie in flüssiger Form ist, durch das Polymer (die Polymeren) absorbiert wird, wenn das Polymer (die Polymere) darin eingeweicht wird/werden. Für eine Substanz, die als geringfügig mischbares Lösungsmittel angesehen wird, kann die Absorption der Flüssigkeit durch das Polymer so niedrig wie 0,1 Gewichts-% sein. Das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel wird von dem verwendeten Polymer (den verwendeten Polymeren) abhängen, wobei nicht-limitierende Beispiele Wasser, Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol), Säuren (z. B. Ameisensäure, Acrylsäure, Essigsäure, Milchsäure, Salzsäure und Schwefelsäure) und N-Methyl-2-pyrrolidon umfassen. Alkohole und Säuren können geeignete Nicht-Lösungsmittel oder teilweise mischbare Lösungsmittel anstelle von Wasser für viele Polymere sein, zum Beispiel für Polyetherimid (PEI), Polysulfon (PSF) und Polyvinylidenfluorid (PVDF).
Wenn das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel in flüssiger und/oder Dampfform im Trägerband 16 vorliegt, ist es geeignet, in den Film 18 auszulecken, wie es mit Bezugszeichen 104 gezeigt ist. Das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel aus dem Trägerband 16 beeinträchtigt die poröse Struktur/Morphologie der schließlich gebildeten porösen Membran 12. Entsprechend können die Zeit, für welche der Film 18 auf dem Trägerband 16 belassen wird (vor Einführung in ein Bad, was im Folgenden näher diskutiert wird), und/oder der vorbestimmte Gehalt an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel in dem Trägerband 16 in Abhängigkeit von, wenigstens teilweise, der gewünschten Endmorphologie verändert werden.
In einem Beispiel ist das Trägerband 16 im Wesentlichen flach (d. h. Oberflächenrauheit ist vernachlässigbar und wird die Bildung der porösen Membran 12 nicht stören) und relativ flexibel. Der Ausdruck flexibel bedeutet, dass, wenn das Band an den Riemenscheiben gebogen wird, keine Risse in das Band eingeführt werden.
In einem Beispiel ist das Trägerband 16 aus einem Polymermaterial oder einem metallischen Material gebildet. Nicht-limitierende Beispiele für Materialien, die für das Trägerband 16 geeignet sind, umfassen hydrophobe Materialien (z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Aluminium, Kupfer, Stahl, usw.) oder hydrophile Materialien (Polyamide, Epoxide, Celluloseacetat, Polyethylenterephthalat (PET), usw.).
Damit das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel, wie vorher erwähnt, in den Film 18 auslecken, enthält das Band 16 wenigstens etwas des Nicht-Lösungsmittels oder des geringfügig mischbaren Lösungsmittels darin. Wenn ein Band 16 aus hydrophobem oder hydrophilem Polymer verwendet wird, enthält das Band 16 eine gewisse Menge an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel (z. B. Wasser) des Polymers (der Polymere), die in den Film 18 absorbiert werden kann. Das Band 16 kann auch angefeuchtet werden, um die wünschenswerte Menge an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel für den Film 18 bereitzustellen.
Wenn das Trägerband 16 eine wünschenswerte Menge an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel enthält, die durch den Film 18 absorbiert werden soll, kann der Film 18 für eine vorbestimmte Zeit auf dem Trägerband 16 belassen werden, bevor er in ein Koagulationsbad 24 befördert wird. Dieser Zeitraum kann in Abhängigkeit davon, wie viel des Nicht-Lösungsmittels oder des geringfügig mischbaren Lösungsmittels in den Film 18 auslecken soll, eingestellt werden. In einem Beispiel wird der Film 18 für bis zu 5 Minuten auf dem Trägerband 18 belassen, bevor er in das Koagulationsbad 24 eingeführt wird.
Wie in 2 gezeigt ist, wird der Film 18 in eine äußere Umgebung 26 eingeführt, die einen wünschenswerten Gehalt an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel in Form von Dampf hat (siehe auch Bezugszeichen 106 in 1). Es ist einzusehen, dass ein Aussetzen der äußeren Umgebung 26 verwendet werden kann, wenn das Trägerband 16 keine wünschenswerte Menge an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel enthält, oder verwendet werden kann, wenn das Band 16 das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel darin oder darauf hat (siehe Bezugszeichen 104 und 106 von 1).
Indem der Film 18 in die äußere Umgebung 26 gebracht wird, wird der Film dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel ausgesetzt. Während des Zeitraums des Ausgesetztseins, wird wenigstens etwas des Nicht-Lösungsmittels oder des geringfügig mischbaren Lösungsmittels in den Film 18 absorbiert. Die Zeit des Ausgesetztseins kann erhöht werden, um eine stärkere Absorption in den Film 18 zu ermöglichen, wird aber üblicherweise beendet, bevor der Film 18 mit dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel gesättigt ist.
In einem nicht beschränkenden Beispiel wird Wasser als das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel verwendet, und demnach ist die äußere Umgebung 26 eine Kammer, die eine wünschenswerte Feuchtigkeitskonzentration hat. Die Feuchtigkeitskonzentration und/oder die Zeit, für welche der Film 18 der Umgebung 26 ausgesetzt wird, kann so reguliert werden, dass die resultierende poröse Membran 12 eine wünschenswerte Morphologie hat. Eine höhere Feuchtigkeitskonzentration führt im Allgemeinen zu kleineren und runderen Poren. Eine Erhöhung der Zeit des Ausgesetztseins ermöglicht eine stärkere Absorption in dem Film 18. Die Menge an absorbiertem Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel kann das Phasentrennungsverhalten des Films beeinträchtigen und so die Morphologie des Films 18 verändern. In einer Ausführungsform wird die Feuchtigkeitskonzentration bei oder über 55% relative Feuchtigkeit gehalten und die Zeit des Aussetzens liegt im Bereich von etwa 1 Sekunde bis etwa 5 Minuten. In einer anderen Ausführungsform wird die Feuchtigkeitskonzentration bei etwa 75% relative Feuchtigkeit gehalten. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Feuchtigkeitskonzentration bis zu etwa 95% relative Feuchtigkeit. Wie vorher erwähnt wurde, können allerdings die Feuchtigkeitskonzentration und/oder Zeit des Ausgesetztseins variiert werden, um eine unterschiedliche Morphologie zu erreichen.
Das Ausgesetztsein des Films 18 gegenüber dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel initiiert die Bildung von Poren 28. Als Resultat beginnt der Film eine poröse Struktur zu haben.
Nachdem der Film 18 dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel (entweder über das Band 16 und/oder die äußere Umgebung 26) ausgesetzt wurde, wird der Film 18 in ein Bad 24 mit dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel befördert, wie es durch Bezugszeichen 108 gezeigt ist. Wie vorher erwähnt wurde, ist in einigen Fällen der Zeitraum zwischen dem Ausgesetztsein und dem Eintreten in das Bad 24 unverzüglich (z. B. 10 Sekunden oder weniger) und in einigen Fällen ist der Zeitraum länger.
Es ist zu beachten (wie in 2 gezeigt ist), dass das Trägerband 16 so aufgebaut ist, dass es den Film 18 in das Bad 24 mit dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel abgibt. Wenn der Film 18 den Inhalten des Bads 24 ausgesetzt wird, absorbiert er das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel. Das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel, das für das Bad 24 ausgewählt wird, wird von dem Polymer (den Polymeren) im Film 18 abhängen. In einem nicht-limitierenden Beispiel ist das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel in dem Bad 24 Wasser, Ethanol oder N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP). Der Film 18 kann dem Bad 24 für einen beliebigen geeigneten Zeitraum, um eine Phaseninversion zu induzieren, ausgesetzt werden. In einer Ausführungsform bleibt der Film 18 für eine Zeit, die von etwa 1 Sekunde bis etwa 30 Minuten reicht, in dem Bad 24. Die Temperatur des Bades 24 kann Raumtemperatur (z. B. 20°C bis 25°C) oder höher (z. B. 30°C bis 90°C) sein.
Während eines Einweichens im Bad 24 bilden sich weiter Poren 28 in dem Film 18, wodurch die Bildung der porösen Struktur beendet wird und die poröse Membran 12 erzeugt wird. Die poröse Membran 12 wird aus dem Bad 24 entfernt (siehe Bezugszeichen 110 in 1) und kann dann bei erhöhten Temperaturen in einem Ofen oder einer anderen Trocknungskammer 30 getrocknet werden. Geeignete Trocknungstemperaturen reichen von etwa 60°C bis etwa 140°C. Die Zeit zur Trocknung ist wenigstens etwa 5 Minuten und übersteigt im Allgemeinen 48 Stunden nicht. Es kann wünschenswert sein, die Membran 12 vollständig zu trocknen, bevor sie durch ein geeignetes Sammelmittel 32 aufgewickelt wird.
Die resultierende Membran 12 kann eine dünne Haut (z. B. weniger als 3 Mikrometer, nicht gezeigt) darauf haben, welche den elektrischen Widerstand erhöht, wenn sie als Separator in einer Batterie verwendet wird. Es ist einzusehen, dass die Membran 12 gestreckt werden kann, um die Porosität in der Haut weiter zu erhöhen.
Es ist zu beachten, dass die verschiedenen Schritte unter Verwendung eines sich bewegenden Trägerbandes 16 durchgeführt werden können, so dass das Verfahren kontinuierlich ist.
In den hierin beschriebenen Beispielen umfassen einige spezifische Polymer/Lösungsmittel/Nicht-Lösungsmittel-Systeme Polyamid/Ameisensäure/Wasser, Polyolefin/Xylol oder Toluol/NMP und Celluloseacetat/Aceton/Wasser.
Was nun 3 angeht, so wird ein Beispiel einer Lithium-Ionen-Batterie 40, die die poröse Membran 12 als Separatar 42 umfasst, schematisch dargestellt. Der Separatar 42 trennt die positive Elektrode (Kathode 44) von der negativen Elektrode (Anode) 46, während sie Ionen hindurchgehen lässt. Die Kathode 44, der Separatar 42 und die Anode 46 können in der Form von dünnen Folien sein, die in einem flüssigen Elektrolyten 48 eingetaucht sind. Ein Beispiel der Kathode ist eine Lithium-Kobaltoxid-Elektrode, ein Beispiel für die Kathode 46 ist eine Graphitelektrode und ein Beispiel für den Elektrolyt 48 ist Lithiumhexafluorphosphat, gelöst in einem Gemisch aus Propylencarbonat, Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat.
Da die hierin offenbarten porösen Membranen 12 mit Polymer(en) mit relativ hohen Glasübergangs- und Schmelztemperaturen gebildet werden, können die porösen Membranen 12 ihre Form (und poröse Struktur) bei Temperaturen über 150°C aufrechterhalten. Dies kann für die in 3 gezeigte Batterie 40 besonders wünschenswert sein, und zwar zum Teil weil eine solche Stabilität das Risiko eines inneren Kurzschlusses verringert.
Es ist zu beachten, dass beliebige der hierin bereitgestellten Bereiche den angegebenen Bereich und jeden Wert oder Unterbereich innerhalb des angegebenen Bereichs umfasst. Beispielsweise sollte ein Gewichtsprozent-Bereich von etwa 1 Gewichts-% bis etwa 20 Gewichts-% so interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit angegebenen Gewichtsprozent-Grenzen von 1 Gewichts-% bis etwa 20 Gewichts-% umfasst, sondern auch alle einzelnen Gewichtsprozente, z. B. 2 Gewichts-%, 3 Gewichts-%, 4 Gewichts-%, usw., und Unterbereiche umfasst, z. B. 5 Gewichts-% bis 15 Gewichts-%, 10 Gewichts-% bis 20 Gewichts-%, usw.
Um die hierin offenbarten Beispiele weiter zu erläutern, werden die folgenden Beispiele angeführt. Es ist einzusehen, dass diese Beispiele nur zu Erläuterungszwecken bereitgestellt werden und nicht als beschränkend für den Rahmen der vorliegenden Offenbarung konstruiert sind.
BEISPIELE
Verschiedene Beispiele der hierin offenbarten porösen Membranen wurden hergestellt und getestet. Die 4 bis 11 zeigen Mikroaufnahmen durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEMs) der verschiedenen porösen Membranen.
4 stellt ein Beispiel (Vergleichsbeispiel 1) der porösen Membran dar, die mit einer 20 Gewichts-%igen Polyetherimid(PEI)-Lösung gebildet wurde. Die Lösung enthielt 20 Gewichts-% PEI, gelöst in Dimethylsulfoxid (DMSO). Die Lösung wurde auf ein Polyethylen-Trägerband gegossen und wurde unverzüglich (in 10 Sekunden oder weniger) in ein Wasserbad abgegeben. Wie dargestellt ist, werden in diesem Beispiel fingerartige Makroporen erhalten.
5 stellt ein Beispiel (Vergleichsbeispiel 2) der porösen Membran dar, die mit einer Lösung gebildet worden war, welche durch Dispergieren von 5 Gramm PEI und 10 Gramm Siliciumdioxidpartikel in 20 Gramm DMSO hergestellt worden war. Diese Lösung wurde auf ein Polyethylen-Trägerband gegossen und wurde unverzüglich (in 10 Sekunden oder weniger)) in ein Wasserbad abgegeben. Wie dargestellt ist, werden in diesem Beispiel grobe fingerartige Makroporen erhalten.
6 stellt ein anderes Beispiel (Vergleichsbeispiel 3) der porösen Membran dar, die mit einer 20 Gewichts-% PEI-Lösung gebildet wurde. Die Lösung enthielt 20 Gewichts-% PEI, gelöst in DMSO. Die Lösung wurde auf ein Polyethylen-Trägerband gegossen und wurde in einer Feuchtigkeitskammer (mit 55% relativer Feuchtigkeit) für 1 Minute gehalten, bevor sie in ein Wasserbad gegeben wurde.
Die Ionenleitfähigkeiten von Vergleichsbeispiel 1 bis 3 wurden untersucht.
Die jeweiligen Membranen wurden mit einem flüssigen Elektrolyten gesättigt und die Leitfähigkeit wurde gemessen. Die Leitfähigkeit des flüssigen Elektrolyten allein wurde ebenfalls gemessen. N_M ist das Verhältnis der Leitfähigkeit des flüssigen Elektrolyten zu der Leitfähigkeit der Membran, wenn sie mit demselben flüssigen Elektrolyten gesättigt ist. N_M ist ein Maß für die Verringerung der Leitfähigkeit, wenn eine Membran angewendet wird. In diesen Beispielen war der Elektrolyt LiPF₆ (Lithiumhexafluorphosphat), gelöst in einem Gemisch von EC (Ethylencarbonat), EMC (Ethylmethylcarbonat) und DMC (Dimethylcarbonat). EC, EMC und DMC wurden in einem Verhältnis von 1:1:1, als Volumen, gemischt. Die Konzentration des Elektrolyten war 1 Mol/.l. Die Leitfähigkeit der Elektrolytlösung (ohne Membranen) war 6,1 ms/cm. Die Verhältnisse (N_M) sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Membran N_M

Vergleichsbeispiel 1 9,8

Vergleichsbeispiel 2 6,5

Vergleichsbeispiel 3 34,8
Ein hoher N_M-Wert bedeutet eine niedrigere Leitfähigkeit. Wie in Tabelle 1 angegeben ist, haben Vergleichsbeispiele 1 und 2 einen N_M-Wert von kleiner als 10, was bedeutet, dass ihre Leitfähigkeiten hoch sind. Allerdings haben diese Membranen grüße Poren (siehe 4 und 5) und daher können Dendriten die Membranen relativ einfach penetrieren. Im Gegensatz dazu hat Vergleichsbeispiel 3 kleinere Poren (siehe 6). Daher kann diese Membran Dendriten-Penetrationsbeständigkeit bereitstellen. Allerdings ist die Ionenleitfähigkeit dieses Beispiels nicht hoch. Es ist wünschenswert, sowohl gute Leitfähigkeit (N_M kleiner als 10) als auch kleine Poren zu haben.
7 stellt ein anderes Beispiel (Beispiel 4) einer porösen Membran dar, die mit einer Lösung gebildet wurde, welche durch Dispergieren von 5 Gramm PEI und 10 Gramm Siliciumdioxidpartikel in 20 Gramm DMSO hergestellt wurde. Die Lösung wurde dann auf ein Polyethylen-Trägerband gegossen und für 1 Minute in einer Feuchtigkeitskammer (mit 55% relativer Feuchtigkeit) gehalten, bevor sie in ein Wasserbad gegeben wurde.
8 stellt ein anderes Beispiel (Beispiel 5) einer porösen Membran dar, die mit einer Mischungslösung gebildet wurde. Die Mischungslösung wurde hergestellt, indem 4 Gramm PEI und 1 Gramm PAN in 20 Gramm DMSO dispergiert wurden. Die Lösung wurde auf ein Polyethylen-Trägerband gegossen und wurde in einer Feuchtigkeitskammer (mit 90% relativer Feuchtigkeit) für 20 Sekunden gehalten, bevor sie in ein Wasserbad abgegeben wurde. Wie dargestellt ist, werden in diesem Beispiel kleinere, relativ einheitliche Poren erhalten.
10 stellt ein anderes Beispiel (Beispiel 6) einer porösen Membran dar, die mit einer Mischungslösung gebildet wurde. Die Mischungslösung wurde hergestellt, indem 4 Gramm PEI und 1 Gramm PAN in 20 Gramm DMSO dispergiert wurden. Die Lösung wurde auf Epoxid-beschichtetes Aluminiumträgerband gegossen. Die Epoxidbeschichtung wurde teilweise vernetzt. Die Epoxidbeschichtung enthielt 5–10 Gewichts-% Wasser. Die Mischungslösung wurde für 1 Minute auf dem Band gehalten, bevor sie in ein Wasserbad gegeben wurde. Wie dargestellt ist, werden in diesem Beispiel kleinere, relativ einheitliche Poren erhalten.
11 stellt ein weiteres Beispiel (Beispiel 7) einer porösen Membran dar, die mit einer Mischungslösung gebildet wurde. Die Mischungslösung wurde hergestellt, indem 4 Gramm PEI und 1 Gramm PAN in 20 Gramm DMSO dispergiert wurden. Die Lösung wurde auf ein Epoxid-beschichtetes Aluminiumträgerband gegossen. Die Epoxidbeschichtung wurde teilweise vernetzt. Die Epoxidbeschichtung enthielt 5–10 Gewichts-% Wasser. Die Mischungslösung wurde in einer Feuchtigkeitskammer (mit 90% relativer Feuchtigkeit) für 20 Sekunden gehalten, bevor sie in ein Wasserbad gegeben wurde. Wie dargestellt ist, werden in diesem Beispiel kleinere relativ einheitliche Poren erhalten.
9 stellt noch ein weiteres Beispiel (Beispiel 8) einer porösen Membran dar, die mit einer Mischungslösung gebildet wurde. Die Mischungslösung wurde hergestellt, indem 4 Gramm PEI, 1 Gramm PAN und 10 Gramm Siliciumdioxidpartikel in 20 Gramm DMSO dispergiert wurden. Die Lösung wurde auf ein Polyethylen-Trägerband gegossen und wurde in einer Feuchtigkeitskammer (mit 90% relativer Feuchtigkeit) für 20 Sekunden gehalten, bevor sie in ein Wasserbad gegeben wurde. Wie in 9 gezeigt ist, sind die Poren klein (kleiner als 1 Mikrometer als durchschnittlicher Durchmesser) und einheitlich.
Die Ionenleitfähigkeit der Beispiele 4–8 wurden in der gleichen Weise wie die Ionenleitfähigkeiten für die Vergleichsbeispiele 1–3 untersucht. Die Verhältnisse (N_M) sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Membran N_M

Beispiel 4 15,5

Beispiel 5 26,0

Beispiel 6 25,4

Beispiel 7 19,1

Beispiel 8 8,1
Die Resultate in den Tabellen 1 und 2 geben an, dass, wenn die Feuchtigkeitskammer verwendet wird, die Poren im Allgemeinen kleiner sind und eine kleine Größenverteilung haben (siehe Vergleichsbeispiel 1 vs. Vergleichsbeispiel 3). Allerdings sind die Poren im Vergleichsbeispiel 3 auch geschlossen, was die Ionenleitfähigkeit der Membran reduzieren würde (siehe Tabelle 1). Der Zusatz von keramischen Partikeln kann Poren unter Erhöhung der Leitfähigkeit öffnen (siehe Beispiel 4 vs. Vergleichsbeispiel 3). Der Zusatz eines Gelpolymers kann ebenfalls die Porengröße verringern und Poren unter Erhöhung der Leitfähigkeit öffnen (siehe Beispiele 5–7 vs. Vergleichsbeispiel 3). Wie in diesen Beispielen veranschaulicht wird, kann eine Membran, die eine gesamte wünschenswerte Leitfähigkeit und Porenmorphologie hat, erhalten werden, indem sowohl ein Gelpolymer als auch keramische Partikel zugesetzt werden (siehe Beispiel 8).
Die Dimensionsstabilität der Vergleichtsbeispiele 1–3 und der Beispiele 4–8 wurde bei einer erhöhten Temperatur von 140°C für etwa 1 Stunde getestet. Dies war ein Heißofentest. Die Membranen wurden in ein Quadrat von 2 Inch × 2 Inch geschnitten. Die quadratischen Proben wurden in einem Ofen bei einer Temperatur von 140°C gehalten. Die Größe der Proben wurde nach 1 Stunde erneut gemessen. Die Probenschrumpfung wird dann auf der Basis der ursprünglichen Probengröße berechnet. Die Schrumpfung in Längsrichtung und die Schrumpfung in Querrichtung ist für jedes Vergleichsbeispiel und Beispiel in Tabelle 3 gezeigt. Eine Kontrollmembran (d. h. Celgard 2500) wurde für Vergleichszwecke getestet.

Die Celgard-Kontrollmembran zeigte eine große Schrumpfung in Längsrichtung (oder Maschinenrichtung), da sie während der Herstellung in dieser Richtung gestreckt wird. Tabelle 3

Membran	Schrumpfung in Längsrichtung (%)	Schrumpfung in Querrichtung (%)
Vergleichsbeispiel 1	4,0	–0,1
Vergleichsbeispiel 2	–0,5	1,0
Vergleichsbeispiel 3	0,9	–0,6
Beispiel 4	–0,4	1,0
Beispiel 5	0,2	0,5
Beispiel 6	–0,3	0,6
Beispiel 7	–1,0	0,1
Beispiel 8	0,3	–1,2
Kontrolle	27,8	1,1

12 und 13 zeigen Graphen, die die Dimensionsstabilität eines Celgard-Kontrollfilms (siehe 12) und der Vergleichsbeispiele 3 und Beispiele 5, 7 und 8 (siehe 13) bei erhöhten Temperaturen darstellen.
Diese Tests wurden unter Verwendung eines mechanischen Dynamik-Analysator (DMa) durchgeführt. Die Filmproben wurden mit konstanter Last (F = 0,001 N) aufgetragen, während sie einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 250°C unterworfen wurden. Die Dimensionsänderung wurde aufgezeichnet, um die thermische Schrumpfung der Proben zu zeigen. Der Celgard-Kontrollfilm zeigte eine große Schrumpfung in Längsrichtung, während die Probe in Querrichtung bei etwa 165°C brach. Die Schrumpfung der anderen Beispiele ist vernachlässigbar, wenn man Vergleiche mit dem Celgard-Kontrollfilm anstellt (beachte den Unterschied in der Dehnungs-(%)Skala in den 12 und 13). Darüber hinaus lag die Schrumpfung, die von Vergleichsbeispiel 3 und den Beispielen 5, 7 und 8 gezeigt wurde, innerhalb des experimentellen Fehlerbereichs.
Es ist für Batterieseparatoren im Allgemeinen wünschenswert, dass die Membranporen klein, einheitlich und offen sind. Wie hierin dargestellt wurde, werden die Poren im Allgemeinen kleiner und haben eine enge Größenverteilung, wenn eine Feuchtigkeitskammer verwendet wird. Allerdings sind die Poren geschlossen, was die Zonenleitfähigkeit verringert. Der Zusatz eines Gelpolymers verringert die Porengrößenverteilung vorteilhafterweise und öffnet die Poren unter Erhöhung der Leitfähigkeit. Der Zusatz von keramischen Partikeln (anstelle des oder zusätzlich zu dem Gelpolymer) verringert in vorteilhafter Weise auch die Porengrößenverteilung, verbessert die Penetrationsbeständigkeit und öffnet die Poren unter Erhöhung der Leitfähigkeit.
Obgleich verschiedene Beispiele detailliert beschrieben wurden, wird es dem Fachmann auf diesem Fachgebiet klar sein, dass die offehbarten Beispiele modifiziert werden können. Daher ist die vorstehende Beschreibung beispielhaft, nicht als beschränkend auszusehen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer porösen Membran, umfassend: Aussetzen eines Polymerfilms, der auf ein Trägerband aufgebracht wurde, gegenüber einem Nicht-Lösungsmittel oder einem geringfügig mischbaren Lösungsmittel eines Polymers in dem Polymerfilm, um dadurch die Ausbildung einer porösen Struktur in dem Polymerfilm zu induzieren, wobei der Polymerfilm ein Polymer und i) ein Gel-bildendes Polymer, ii) Keramikpartikel oder iii) Mischungen von i) und ii) umfasst; Befördern des Polymerfilms auf dem Trägerband in ein Bad mit einem Nicht-Lösungsmittel oder einem geringfügig mischbaren Lösungsmittel des Polymers für eine vorbestimmte Zeit, um dadurch die Ausbildung der porösen Struktur zu vollenden und die poröse Membran auszubilden, und Entfernen der porösen Membran aus dem Bad mit dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel.
Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wobei das Aussetzen des Polymerfilms gegenüber dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel vor dem Befördern des Polymerfilms in das Bad mit Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel das Aussetzen des Polymerfilms in einer Feuchtigkeitskammer gegenüber einer feuchten Umgebung, die einen Dampf des Nicht-Lösungsmittels oder des geringfügig mischbaren Lösungsmittels umfasst, umfasst, wobei die feuchte Umgebung eine Feuchtigkeit von 55% oder darüber aufweist und wobei die vorbestimmte Zeit von etwa 1 Sekunde bis etwa 5 Minuten reicht.
Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wobei das Aussetzen des Polymerfilms gegenüber dem Nicht-Lösungsmittel oder dem geringfügig mischbaren Lösungsmittel umfasst: Auswählen des Trägerbandes derart, dass es einen vorbestimmten Gehalt an Nicht-Lösungsmittel oder geringfügig mischbarem Lösungsmittel aufweist, und Auftragen einer Polymerlösung auf das Trägerband unter Bildung des Polymerfilms, wobei das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel in den Polymerfilm ausleckt.
Verfahren, wie es in Anspruch 3 definiert ist, das außerdem das Zusetzen der Keramikpartikel zu der Polymerlösung umfasst, bevor die Polymerlösung auf das Trägerband aufgetragen wird.
Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wobei das Nicht-Lösungsmittel oder das geringfügig mischbare Lösungsmittel von dem Trägerband oder einer äußeren Umgebung verfügbar ist, und, wobei das Verfahren außerdem das Steuern der Morphologie der porösen Membran durch Verändern von wenigstens einem von i) der Menge des Nicht-Lösungsmittels oder des geringfügig mischbaren Lösungsmittels, die in oder an dem Trägerband vorhanden ist, oder ii) der Dampfkonzentration des Nicht-Lösungsmittels oder des geringfügig mischbaren Lösungsmittels in der äußeren Umgebung oder iii) dem Zeitraum für das Aussetzen oder iv) einer Kombination von beliebigen von i), ii) oder iii) umfasst.
Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wobei der Polymerfilm eine Lösung des Polymers und eines Lösungsmittels umfasst, und, wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, N,N-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Säuren, Xylol, Toluol und Aceton ausgewählt wird und das Nicht-Lösungsmittel aus Wasser, Alkoholen, Säuren und N-Methyl-2-pyrrolidon ausgewählt wird.
Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wobei der Polymerfilm eine Polymermischung umfasst, und, wobei das Verfahren vor dem Aussetzen außerdem umfasst: Mischen eines vorbestimmten Verhältnisses einer ersten Lösung, die eine vorbestimmte Menge des Polymers, das eine Zugfestigkeit von gleich oder größer als 30 MPa aufweist, umfasst, und einer zweiten Lösung, die eine vorbestimmte Menge eines Gel-bildenden Polymers umfasst, um die Polymermischung auszubilden, und Auftragen der Polymermischung auf das Trägerband.
Verfahren, wie es in Anspruch 7 definiert ist, wobei: das Polymer, das eine Zugfestigkeit von gleich oder größer als 30 MPa aufweist, Polyetherimid ist und das Gel-bildende Polymer ein Polyacrylonitril ist oder das Polymer, das eine Zugfestigkeit von gleich oder größer als 30 MPa aufweist, Polysulfon ist und das Gel-bildende Polymer Polyvinylidenfluorid ist; die erste und zweite Lösung jeweils 20 Gewichts-% des entsprechenden Polymers umfassen und das Mischen ein Mischen der ersten Lösung und der zweiten Lösung in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 oder 4:1 oder 8:1 umfasst.
Verfahren, wie es in Anspruch 7 definiert ist, wobei das Polymer, das eine Zugfestigkeit von gleich oder größer als 30 MPa aufweist, aus Polyetherimid, Polyamiden, Polyurethanen, Polyphenylsulfon, Polyethersulfon, Polysulfon und Mischungen davon ausgewählt wird, und, wobei das Gel-bildende Polymer aus Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Polyacrylonitril, Polymethylmethacrylat, Polyethylenoxid und Mischungen davon ausgewählt wird.
Separator, umfassend: einen Polymerträger, der ein vorbestimmtes Verhältnis eines Polymers hoher Festigkeit und eines Gel-bildenden Polymers umfasst, und Poren, die eine vorbestimmte Morphologie aufweisen, die in dem Polymerträger ausgebildet sind.