TW201212341A - Ultra high melt temperature microporous high temperature battery separators and related methods - Google Patents

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Description

201212341 六、發明說明： 【發明所屬^技術領域】 發明領域 本發明係有關於非關斷高熔融溫度或超高熔融溫度微 孔咼溫電池分離器，薄膜，複合物，及類似物，其較佳當 電池維持在升南溫度一段時間期間時防止陽極與陰極之間 接觸且較佳當電池維持在升高溫度一段時間期間時繼續提 供一實質位準的電池功能(離子轉移，放電），用於製造、测 试及/或使用此等分離器、薄膜、複合物、組件、及類似物 之方法，及/或包括一或多個此等分離器、薄膜、複合物、 及類似物之高溫電池、經離子電池、電池、及類似物。 L先前技術:J 發明背景 鋰離子電池的製造廠係致力於生產能夠在很高溫度運 作之鋰離子電池。 雖然諸如美國北卡羅萊納州夏洛特的凱格德公司 (Celgard，LLC)製造及銷售的高品質、聚烯烴 '鋰離子充電 電池分離器等電池分離器已為人熟知，係需要用於至少特 定極端條件、，高溫應用之經改良的電池分離器，非關斷高 熔融溫度微孔高温電池分離器’高熔融溫度微孔鋰離子充 電電池分離器，薄膜’複合物’組件’及類似物，其較佳 當電池維持在升高溫度一段時間期間時防止陽極與陰極之 間接觸且較佳當電池維持在升高溫度一段時間期間時繼續 提供一實質位準的電池功能(離子轉移，放電），用於製造、 201212341 測試及/或使用此等分離器、薄膜、複合物、組件、及類似 物之方法，及/或包括一或多個此等分離器、薄膜、複合物、 及類似物之鋰離子電池、高溫電池、鋰離子充電電池、電 池、及類似物。 【發明内容3 發明概要 本發明的至少特定實施例可針對用於至少特定極端條 件、高溫應用之經改良或新穎的電池分離器之需求，非關 斷高熔融溫度微孔高溫電池分離器，高熔融溫度微孔鋰離 子充電電池分離器，超高熔融溫度微孔高溫電池分離器， 超高熔融溫度微孔高溫鋰離子充電電池分離器，電池分離 器，薄膜，複合物，層，塗覆物，及類似物，其較佳當電 池維持在升高溫度一段時間期間時防止陽極與陰極之間接 觸且較佳當電池維持在升高溫度一段時間期間時繼續提供 一實質位準的電池功能（離子轉移，充電，及/或放電），用 於製造、測試及/或使用此等分離器、薄膜、複合物、組件、 層、塗覆物及類似物之方法，及/或包括一或多個此等分離 器、薄膜、複合物、層、塗覆物、及/或類似物之链離子電 池、高溫電池、鋰離子充電電池、其他電池、及類似物（包 括電池，電池芯，電池包，蓄電器，電容器，及/或類似物）。 此等鋰離子電池、高溫電池、或其他電池、電池芯、電池 包、或類似物係可能具有任何形狀，尺寸及/或組態，諸如 圓柱形，扁平狀，矩形，大尺度諸如大尺度電載具(EV)， 稜柱形，鈕扣形，封套形，箱形，捲繞、摺疊、z形摺疊、 4 201212341 及/或類似物。 本發明的至少經選定實施例係有關於高或超高溫微孔 電池分離器，薄膜，複合物，組件，層，塗覆物，及/或類 似物，其較佳不只當電池維持在升高溫度一段時間期間時 防止陽極與陰極之間接觸，且亦當電池維持在升高溫度一 段時間期間時繼續提供一實質位準的電池功能（離子轉 移，充電及/或放電），有關於用於製造' 測試及/或使用此 等分離器、薄膜、複合物、組件、層、塗覆物、及類似物 之方法，及/或有關於包括一或多個此等分離器、薄膜、複 合物、層、塗覆物、及/或類似物之高溫電池。 鋰離子電池的製造廠致力於達成能夠在高溫(例如，約 攝氏160度（°〇，較佳約180°C，更佳約200。(：，最佳約220 °C或更高）至少部份性運作至少一段時間期間（例如，至少5 分鐘’較佳至少15分鐘，且更佳至少60分鐘或以上）之一链 離子充電電池。此部份性運作較佳係包括使電極(陽極及陰 極)在高溫至少保持物理性分離至少一段時間期間，並亦較 佳包括容許或提供電極之間的至少部份離子流、且更佳實 質完全的離子流。譬如，較佳的分離器之至少一層、塗覆 物、或組件係使電極（陽極及陰極)在約16〇〇c，較佳約18〇 C，更佳約200°C，且最佳約22CTC或以上保持物理性分離 至少5分鐘，較佳15分鐘，且更佳6〇分鐘或以上，而至少一 層、塗覆物、或組件係在約160。(：（譬如未在130°C關斷)容許 電極之間的至少部份離子流。 另一實施例中，一可能較佳的分離器、層、塗覆物、
S 5 201212341 或組件係使電極⑽極及陰極)保持物理性分離至少5八鐘， 較佳至少15分鐘’且更佳至㈣分鐘U上，並在至少約 ⑽。C(譬如，未在丨贼關斷)容”極<_至少部份離子 流。又另-實施例中，一可能較佳的分離器層、塗覆物、 或組件係使電極(陽極及陰極)保持物料分離至少5分鐘， 較佳至少15分鐘，且更佳至少6〇分鐘或以上並在約· (譬如未在13〇°C關斷）容許電極之間的至少部份離子流。再 另-實施财，-可能巍的分料、層、錄物、或組 ^ =電=(陽極及陰極)保持物理性分離至少5分鐘，較佳 至二5分鐘’且更佳至少6。分鐘或以上，並在約_ 如未在別⑽斷)容許電極之_至少部份離子流。 為了使輪蝴科，包括微孔電池 2器之電池組件(或者其至少-或多層，塗覆物，或組件) 較佳係在兩溫運作’不炼融於高溫’具有一高熔融溫度， 包括至少一層、塗覆物或組件具有一高熔融溫度，藉由使 電極（陽極與陰極)物理性分離至少—段短時間期間而提供 在高溫的至少部份性運作’及/或類似物。-可能較佳的高 溫分離器係有至少-層、塗覆物或組件具有-高炫融溫 度車乂佳>16〇C，更佳>18〇〇c，又更佳>2〇〇<>c，且最佳 °C，並具有當電池維持在升高溫度-段時間期間、較佳至 少5分鐘、更佳至少15分鐘、且又更佳至少6G分鐘或以上時 =止，極與陰極之間接觸所需要之-高位準的維度及/或 、。構凡整性’且較佳在高溫容許電極之間的至少部份離子 饥至》一段時間期間’較佳至少5分鐘，更佳至少15分鐘， 201212341 且又更佳至少60分鐘或以上。 可月b更佳的尚溫分離器係具有一高溶融溫度，較佳 >180°C、且更佳>25〇它，並具有當電池維持在升高溫度_ 段時間期間時防止陽極與陰極之間接觸所需要之一高位準 的維度及/或結構完整性。 一可能最佳的高溫分離器係有一層、塗覆物、或組件 包括一具有約250°C或以上的玻璃轉變溫度(Tg)及約5〇〇c 或以下的電解質中Tg抑制（約200°C或以上之電解質中的有 效Tg)之聚合物（高Tg聚合物卜並有至少一層具有當電池維 持在升向溫度一段時間期間時足以防止陽極與陰極之間接 觸之向位準的維度及/或結構完整性。較佳地，高Tg聚合 物亦應可溶解於至少_溶劑或溶劑混合物中，且更佳地， 鬲Tg聚合物可溶於至少一適度揮發性溶劑、諸WDMAc*。 根據至少特定實施例，亟欲具有一高熔融溫度分離 器，其有至少一層、塗覆物或組件具有當電池維持在升高 溫度、較佳>16〇。(：、更佳>180〇C、又更佳>2〇〇<t、且最佳 >220 C —段時間期間、較佳至少5分鐘、更佳至少15分鐘、 且又更佳至少60分鐘時足以防止陽極與陰極之間接觸之一 高位準的維度及/或結構完整性(較佳兩者兼具），並亦較佳 在約160C、更佳180C、t佳22CTC或以上提供或容許電極 之間的至少部份離子流。此分離器可稱為非關斷高溫溶融 完整性(HTMI)分離器（NSHTMIS)。 根據至少經選定實施例，可能較佳的創新分_係為 一高熔融溫度電池分離器，包括一多孔薄膜，在其至少一 201212341 側上塗覆有一高玻螭轉變溫度(Tg)聚合物或摻合物（當配合 使用填料或粒子時亦稱為束、_)，或―獨立的（單或多細層) 多孔薄膜’其有至少—層使用—高了找合物或換合物(具有 或沒有填料或粒子）製成。可能較佳採用一非熱固性、高Tg 聚合物或換合物。較佳地，高Tg聚合物亦應可溶解於至少 一溶劑或溶劑混合物中，且更佳地，高丁§聚合物可溶於至 少一適度揮發性溶劑、諸如DMAc中。 一可能最佳的高溫分離器係具有至少一層包括一高Tg 聚合物’其具有約250。〇或更高的玻璃轉變溫度(Tg)及約50 c或更低的電解質中Tg抑制（約2〇(rc或以上之電解質中的 有效Tg)，具有當電池維持在升高溫度一段時間期間時防止 陽極與陰極之間接觸所需要之一高位準的維度及/或結構 完整性，較佳提供或容許電極之間的至少部份離子流。 較佳的高Tg聚合物亦應可溶解於至少一溶劑或溶劑混合物 中’且更佳地’ Wg聚合物可溶於至少―適度揮發性溶劑 中。 根據經選定實施例，本發明之至少一目的係在於提供 一高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器、薄膜或複合 物，其具有至少一層、組件或塗覆物能夠在一鋰離子充電 電池（或電池’電池:^，電池包，蓄電器，電容器，及/或類 似物）中保留其物理結構直到250ti少一段短時間期間。 此特別可能較佳的分離H、賴或複合物較佳係包含至少 一層、塗覆物或組件較佳包括一或多個具有大K16〇I3c、更 佳大於180 c、且最佳至少2〇〇°c之電解質中的有效玻璃轉 201212341 變溫度(Tg)之聚合物或由其構成。較佳地，分離器、薄骐 或複合物係包括-具有至少25(rc玻璃轉變溫度⑽之聚 合物、摻合物或聚合物的組合，諸如但不限於聚咪唾，聚 苯唯嗤(PB]:)，聚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚芳醯胺，聚石風， 芳族聚酯，聚酮，及/或其摻合物、混合物、及組合。可能 較佳的分離器、薄膜或複合物係可包括被施加至—微孔: 底薄膜或膜之—單或雙側高Tg聚合物微孔塗覆物（具有或 沒有高溫填料或粒子）或由其構成。或者，可能較佳的分離 器或薄膜可為一自由獨立的心聚她毁孔分離器或薄膜 (單或多細層，單或多層’具有或沒有高溫填料及/或粒子卜 又另可旎較佳的分離器、薄膜或複合物係可包括至少一 高Tg聚合魏孔層、塗覆物或㈣(具有或沒有高溫填料及 /或粒子）。再另—可駿佳的分離II、細或複合物係可包 =被施加至一高Tg聚合物微孔基底薄膜或膜（具有或沒有 高溫填料或粒子）之-高Tg聚合物塗覆物（具有或沒有高溫 填料或粒子）或由其構成。 又另—可能較佳的分離器係可由一電紡絲高了§聚合物 微孔薄膜馳成。根據至少經選定實施例，—可能較佳的 創新/刀離器係為由一高玻璃轉變溫度(Tg)聚合物的—電紡 2微孔薄膜所組成之一高熔融溫度電池分離器，該高聚 合物較佳係、為聚苯料(PBI)或PBI與另—或多個聚合物的 一摻合物。雖然PBI可能為較佳，亦可使用PBI與另—或多 個聚合物—諸如聚芳醯胺，聚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚 偏氣乙烯’聚偏|L乙烯的共聚物，及其摻合物、混合物及/ 201212341 或組合一的一推·合物。 又另一可能較佳的分離器係可包括一電紡絲高Tg聚合 物、高Tg聚合物的一摻合物、或一高Tg聚合物與另一或多 個聚合物之一或多層或塗覆物。雖然PBI可能為較佳，亦可 使用PBI與另一或多個聚合物一諸如聚芳醯胺，聚醯亞胺， 聚醯胺醯亞胺，聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯的共聚物，及其 換合物、混合物及/或組合一的一摻合物。 又另一可能較佳的分離器係可包括一電紡絲高Tg聚合 物、高Tg聚合物.的一摻合物、或一高Tg聚合物與另一或多 個聚合物之一或多層或塗覆物。雖然PBI可能為較佳，亦可 使用PBI與另一或多個聚合物一諸如聚芳醯胺，聚醯亞胺， 聚醯胺醯亞胺，聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯的共聚物，及其 換合物、混合物及/或組合一的一換合物。 又另一可能較佳的分離器係可包括一高Tg聚合物、高 Tg聚合物的一摻合物、或一高Tg聚合物與另一或多個聚合 物之至少一多孔薄膜或膜，以及一電紡絲高Tg聚合物、高 Tg聚合物的一摻合物、或一高Tg聚合物與另一或多個聚合 物之至少一層或塗覆物。 根據至少經選定實施例，另一可能較佳的創新分離器 係為一非關斷超高熔融溫度微孔電池分離器，其包括一高 玻璃轉變溫度(Tg)聚合物或一高Tg聚合物與另一或多個聚 合物的一換合物之至少一多孔薄膜或膜。雖然PBI可能為較 佳，亦可使用PBI與另一或多個聚合物一諸如聚芳醯胺，聚 醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯的共聚 10 201212341 物，及其摻合物、混合物及/或組合—的一摻合物。 至少經選定分離器或薄膜實施例中，高Tg聚合物可被 塗覆至一熱塑性聚合物製成的一微孔基底薄膜上。較佳 地，高Tg聚合物可溶於至少一適度揮發性溶劑中。熱塑性 聚合物係包括但不限於：聚烯烴諸如聚乙烯，聚丙烯，聚 甲基戊烯，及/或其摻合物、混合物、或組合。此等聚烯烴 微孔基底薄膜可從美國北卡羅萊納州夏洛特的凱格德公司 (Celgard，LLC)取得。微孔基底薄膜可譬如由美國北卡羅萊 納州夏洛特的凱格德公司（Celgard，LLC)之一乾拉伸製程 (稱為Celgard®乾拉伸製程）、或由南韓的韓國凱格德公司 (Celgard Korea Inc.)、日本的朝日（Asahi)及日本的東燃 (Tonen)之一亦稱為相分離或萃取製程的濕製程所製造。基 底薄膜可為一單層（一或多細層）的聚丙浠或聚乙烯，或一多 層薄膜，諸如一三層薄膜，譬如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯 (PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(pE/pp/pE)，二層薄膜 (PP/PE或PE/PP)，或類似物。 部分基底薄膜或膜諸如聚丙烯可能係需要預處理，藉 以更改薄膜的表面特徵並改良高Tg聚合物塗覆物對於基底 薄膜的一或兩側之黏著。預處理可包括但不限於：塗底料， 拉伸，電暈處理，電漿處理，及/或塗覆，諸如其一或兩側 上之介面活性劑塗覆。 根據經選定實施例’本發明之至少一目的係在於提供 一高溶融溫度微孔锂離子充電電池分離器、薄膜或複合 物，其具有至少一層或塗覆物能夠在一鋰離子充電電池（戍 11 201212341 電池芯，電池包，蓄電器，電容器，及/或類似物）中保留其 物理結構直到20〇。(：、較佳直到25〇t至少一段短時間期 間。此特別可能較佳的分離器、薄膜或複合物係包含至少 一層較佳包括一或多個具有大於16〇〇c、更佳大於18〇t、 且最佳至少200 C之電解質中的有效玻璃轉變溫度(Tg)之 聚合物或由其構成。較佳地，分離器、薄膜或複合物係包 括一具有至少250。(：玻璃轉變溫度(Tg)之聚合物、聚合物的 摻合物或組合，諸如但不限於聚咪唑；聚笨咪唑(pBI)，聚 醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚芳醯胺，聚砜，芳族聚酯，聚 酮，及/或其摻合物、混合物、及組合。可能較佳的分離器、 溥膜或複合物係可包括被施加至—微孔基底_或膜之一 單或雙側咼Tg聚合物微孔塗覆物（具有或沒有高溫填料及/ 或粒子）或由其構成。或者，可能較佳的分離器或薄膜可為 一自由獨立的高丁g聚合物微孔分離器或薄膜（具有或沒有 高溫填料或粒子）。又另—可能較佳的分離器、薄膜或複合 物係可包括至少-高T g聚合物微孔層（具有或沒有高溫填 料或粒子）。 再另一可能較佳的分離器係可包括被施加至一微孔基 底薄膜或膜之一電紡絲塗覆單或雙側、高Tg聚合物微孔塗 覆物或由其構成。根據至少經選定實施例，一可能較佳的 創新分離器係為由一在其至少一側上具有一高玻璃轉變溫 度(Tg)聚合物的一電紡絲奈米纖維塗覆物之多孔薄膜所組 成之一尚熔融溫度電池分離器，該高Tg聚合物較佳係為聚 苯咪唑(PBI)或PBI與另一或多個聚合物的一摻合物，且較 12 201212341 佳兩側皆被塗覆。雖然PBI可能為較佳，亦可使用pbi與另 一或多個聚合物一諸如聚芳醯胺，聚醯亞胺，聚醢胺醯亞 胺，聚偏氣乙坤’ S^偏氣乙烤的共聚物，及其掺合物、混 合物及/或纟且合一的一摻合物。 根據經選定實施例，本發明之至少一目的係在於提供 一高炫融溫度塗覆或電紡絲塗覆微孔經離子充電電池分離 器或薄膜，其能夠在一鋰離子充電電池（電池芯，電池包， 電池，蓄電器，電容器，或類似物）中保留其物理結構直到 250 C至少一段短時間期間。此特別可能較佳的分離器或薄 膜較佳具有被施加至其至少一側之聚苯咪唾(pBI)或與 另一或多個聚合物的一摻合物之一電紡絲奈米纖維塗覆 物，且較佳在一微孔基底薄膜兩側上被塗覆。較佳的電紡 絲奈求纖維塗覆物係由位於10至2，_奈米直徑，較佳⑽至 1，000不米直徑、更佳25至8〇〇奈米直徑且最佳3〇至6⑽奈米 直徑的範财之奈米尺度PBI_馳成。高獅溫度微孔 裡離子充電電池分離器薄膜之奈米尺度PBI電纺絲塗覆物 之較佳2的目標基重係為1.0至8.0g/m2或以±，較佳20至 6.0g/m ’更佳2 2至5 〇g/m2且最佳2 5至5 〇咖、較佳的纖 維當利用SEM以5，_x放大率觀看時係為平坦狀且為非多 ^狀電纺絲製程可以類似義大利麵條散佈在—表面上的 隨機方式將奈米尺度pBI纖維沉積在—基底微孔薄膜的表 面上。 電m覆途彳m ^Tg聚合物諸如削或卩3!與另 一或多㈣合物〜諸如聚芳醯胺、聚醯亞胺及聚醯胺酿亞 13 201212341 胺及其摻合物、混合物及/或組合等一的一摻合物塗覆至一 微孔多孔薄膜、膜、載體、支撐件、或皮帶上，而對於多 孔基底薄膜的孔隙結構或孔隙性並無有害效應，亦即，奈 米尺度電紡絲纖維並未阻絕基底薄膜的孔隙之主要部分。 電紡絲製程係提供一將奈米尺度纖維形式的一高τ g聚合物 施加至一微孔基底薄膜上而奈米尺度纖維本身不需為多孔 之方法。纖維之間的空間係提供電紡絲塗覆物或層中所需 要的開口或孔隙性。並不需要一用以形成孔隙於電紡絲奈 米尺度高Tg聚合物纖維中之製程步驟。電紡絲製程中，高 Tg聚合物或聚合物係通常溶解於一或多個溶劑中。溶劑係 在電紡絲纖維形成期間蒸發。一般而言，將聚合物施加至 一微孔基底薄膜上之沾塗式或凹版塗覆式方法係可能需使 經塗覆膜浸入一設計用來移除聚合物溶劑之浴池中（或用 以生成孔隙之其他製程）。從製造觀點來看，因為不需要一 浸入或萃取步驟來移除溶劑藉以形成一多孔結構於塗覆物 中，將高Tg聚合物施加至微孔薄膜上或形成獨立式薄膜之 較佳的電紡絲方法係可能比其他製程更簡單。電紡絲可為 一用以將奈米尺度高Tg聚合物纖維施加至一微孔薄膜上以 產生一高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器或薄膜之較 便宜的製造製程。 至少經選定的分離器或薄膜實施例中，高Tg聚合物可 被塗覆至一熱塑性聚合物製成的一微孔基底薄膜上，其限 制條件在於該高Tg聚合物可溶於至少一適度揮發性溶劑 中。熱塑性聚合物係包括但不限於：聚烯烴諸如聚乙烯， 14 201212341 聚丙烯，聚曱基戊烯，及/或其摻合物、混合物、或組合。 此等聚烯烴微孔基底薄膜可從美國北卡羅萊納州夏洛特的 凱格德公司（Celgard, LLC)取得。微孔基底薄膜可譬如由美 國北卡羅莱納州夏洛特的凱格德公司（Celgard，LLC)之一 乾拉伸製程(稱為Celgard®乾拉伸製程）、或由南韓的韓國凱 格德公司（Celgard Korea Inc.)、日本的朝日（Asahi)及日本的 東燃（Tonen)之一亦稱為相分離或萃取製程的濕製程所製 造。基底薄膜可為一單層（一或多細層）的聚丙烯或聚乙烯， 或一多層薄膜，諸如一三層薄膜，譬如聚丙烯/聚乙烯/聚丙 烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)，二層薄 膜(PP/PE或PE/PP) ’或類似物。 部分基底薄膜或膜諸如聚丙烯可能係需要預處理，藉 以更改薄膜的表面特徵並改良高丁§聚合物塗覆物或奈米尺 度電纺絲纖維對於基底薄膜K兩側之黏著。預處理可 包括但不限於：塗底料，拉伸，電暈處理，電漿處理，及/ 或塗覆’諸如其一或兩側上之介面活性劑塗覆。 【實施*方式】 發明詳細描述 本發明的至少特定實施例係可針對用於至少特定極端 條件I^皿應用之經改良或新顆的電池分離器，非關斷高 溶融皿度u孔向溫電池分離器，高炫融溫度微孔裡離子充 電電池刀離器’超高溶融溫度微孔高溫電池分離器，超高 溶融溫度微孔高溫峰子充《池分離H，電池分離器， * 複σ物，層，塗覆物，及類似物，其較佳當電池維 15 201212341 持在升高溫度-段時間期間時防止陽極與陰極之間接觸且 較佳當電池維持在升高溫度—段時間期間時繼續提供一實 質位準的電池功能(離子轉移，充電及/或放電），用於製造、 測試及/或個此等分離器、薄臈、複合物、轉層、塗 覆物、及類似物之方法’及/或包括_或多個此等分離器、 薄膜、複合物、及/或類似物之雜子電池、高溫電池、鐘 離子充電電池、其他電池、及類似物（包括電池，電池芯， 電池包，蓄電器，電容器，或類似物）。此等峰子電二、 高溫電池、或其他電池、電池芯、電池包、或類似物可具 有任何形狀、尺寸及/或組態，諸如圓柱形，扁平狀矩形， 大尺度諸如大尺度電載具(EV)，稜柱形，鈕扣形，封套形， 箱形’摺疊’捲繞，及/或類似物。 本發明的至少其他經選定實施例係有關於高或超高溫 微孔電池分離器，薄膜，複合物，組件，層，塗覆物，及 類似物，其較佳不只當電池維持在升高溫度—段時間期間 時防止陽極與陰極之間接觸，亦當電池維持在升高溫度一 段時間期間時繼續提供一實質位準的電池功能（離子轉 移’放電）’有關於用於製造、測試及/或使用此等分離器、 薄膜、複合物、組件、及類似物之方法，及/或有關於包括 一或多個此等分離器、薄膜、複合物、塗覆物、層、及類 似物之高溫電池。 链離子電池的製造廠致力於達成能夠在高溫（例如，約 攝氏160度（。〇，較佳約180°C，更佳約200t，最佳約220 °C或更高）至少部份性運作至少一段時間期間之一鋰離子 16 201212341 充電電池。此部份性運作較佳係包括使電極 在高溫保持物理性分離—段時間期間，並亦較佳包括=) 或匕電極之間的至少部份離子流，更佳為實質= 。。^如，較佳的分離器之至少一層係在約16(TC，較佳 約_c ’更佳約綱。c，最佳約22(rc或更高使電極（陽極 與陰極)保持物理性分離至少5分鐘，較佳15分鐘，且更佳 6〇分鐘或以上’且至少―層係在約16(^ (其未於⑽。c關斷） 料電極之間的至少部份離子流。另一實施例中，一可能 較佳的分離賴使電極⑽極及陰極)㈣物雜分離至少5 刀！里較佳至少15分鐘，且更佳至少6〇分鐘並在約18代 (其未於13〇t：關斷)容許電極之間的至少部份離子流。另一 實施例中，一可能較佳的分離器係在約200。(：（其未k13〇°c 關斷)使電極(陽極與陰極)保持物理性分離至少5分鐘，較佳 至少15分鐘，且更佳至少6〇分鐘，並在2〇〇<t(其未於 關斷)容許電極之間的至少部份離子流^另―實施例中，一 可旎較佳的分離器係使電極（陽極及陰極）保持物理性分離 至少5分鐘，較佳至少15分鐘’且更佳至少6()分鐘或以上， 並在約220t或更高（其未於130。〇關斷）容許電極之間的至 少部份離子流。 、為了使-鐘離子充電電池在高溫運作，包括微孔電池 分離器（或其至少一層或塗覆物）之電池組件較佳係在高溫 運作，不㈣於高溫，具有-聽融溫度，包括至少一層 或組件具有一高炼融溫度’藉由使電極(陽極與陰極)保持物 理性分離至少-段短時間期間以在高溫提供至少部份性運 17 201212341 ::或類似物。一可能較佳的高溫分離器係 或組件具有一高熔融溫度，較佳μ 層 更佳>200。(：，且最佳>22(rc，並具有=>18〇C ’又 度-段時間期間、較佳至少5分鐘、“至= 更佳至少6G分鐘時防止陽極與陰極之間接觸所需要之f 位準:纽/或結構完整性，且較佳在高溫料電極^ 的至少部份離子流至少一段時間期間。 -可能更佳的高溫分離器係具有—高㈣溫度，較佳 >⑽。C且更佳>2耽，並具有當電池維持在升高溫度—段 時間期間時防止陽極與陰極之間接觸所需要之—高位 維度及/或結構完整性。 q < 。-可能最佳的高溫分離器係有至少—層包括_具有約 250°C或以上的玻璃轉變溫度(Tg)及約机或以下的電解 質中Tg抑制（電解質中約細。Q以上的有效Tg)之聚合物 (高Tg聚合物），並有至少—層具㈣電池維持在升高溫度 一段時間期間時足以防止陽極與陰極之間接觸之一高位準 的維度或結構完整性。較佳地，高Tg聚合物亦應可溶解於 至少一溶劑或溶劑混合物中，且更佳地，高Tg聚合物可溶 於至少一適度揮發性溶劑、諸如DMAc中。 根據至少特定實施例，亟欲具有一高熔融溫度分離 器，其有至少一層具有當電池維持在升高溫度、較佳>16〇 °C、更佳>180°C、又更佳>200t、且最佳>220。(： 一段時間 期間、較佳至少5分鐘、較佳至少15分鐘、且更佳至少6〇分 鐘時足以防止陽極與陰極之間接觸之一高位準的維度或結 201212341 構完整性(龍科兼具），並亦㈣在約16代 、更佳180 C最佳2』C提供或容許電極之間的至少部份離子流。此 刀離器可柄為一非關斷高溫熔融完整性(ΗτΜ【)分離器 (NSHTMIS) 〇 根據至少經選定實施例，可能較佳的創新分離器係為 -高溶融溫度電池分離器，包括一多孔薄膜，在其至少一 側上塗覆有-高玻璃轉變溫度(Tg)聚合物或摻合物(當配合 使用填料或粒子時亦稱為束縛劑)，或一獨立的(單或多細層) 夕孔薄膜’其有至少—層使用―的聚合物或摻合物製 成可此k佳採用-非熱固性、高Tg聚合物或掺合物。較 佳地’南Tg聚合物亦應可溶解於至少__溶劑或溶劑混合物 中且更佳地，向Tg聚合物可溶於至少一適度揮發性溶劑、 諸如DMAc中。 $ -可能最佳的高溫分離器係具有至少一層包括一高巧 t。物#具有約2 5 〇 c或更高的玻璃轉變溫度(T 8)及約$ 〇 t或更小的電解質中Tg抑制（電解質中約綱。以以上的有 =τ g )，並具有當電池維持在升高溫度_段時間期間時防止 陽極與陰極之間接觸所需要之—高位準的維度或結構完整 随。較佳的冑Tg聚合物亦應可轉於至彡_溶劑或溶劑混 合物中’且較佳地，高Tg聚合物可溶於至少—適度揮發性 溶劑中。 根據經選定實施例，本發明之至少一目的係在於提供 —高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器、薄膜或複合 勿其具有至少一層或塗覆物能夠在一链離子充電電池（電 19 201212341 池，電池怎’電池包，蓄電器，電容器，或類似物）中保留 其物理結構直到25Gt至少-段短時間期此特別可能較 佳的分離1§、薄膜或複合物係有至少—層、塗覆物或組件 較佳包括一或多個具有大於16(rc、更佳大於18〇r、且最 佳至少200 C的電解質中有效玻璃轉變溫度（Tg)之聚合物 或由其構成。較佳地，分離器、薄膜或複合物係包括一具 有至少250 C玻璃轉變溫度(Tg)之聚合物、聚合物的換合物 或組合，諸如但不限於聚咪唑，聚笨咪唑(pBI)，聚醯亞胺， 聚醯胺醯亞胺，聚芳醯胺，聚砜，芳族聚酯，聚酮，及/或 其摻合物、混合物、及組合。可能較佳的分離器、薄臈或 複合物係可包括被施加至一微孔基底薄膜或膜之一單或雙 側南Tg聚合物微孔塗覆物（具有或沒有高溫填料或粒子）戈 由其構成。或者，可能較佳的分離器或薄膜可為一自由獨 立的高Tg聚合物微孔分離器或薄膜（具有或沒有高溫填料 或粒子）。又另一可能較佳的分離器、薄膜或複合物係可包 括至少一高T g聚合物微孔層或塗覆物（具有或沒有高溫填 料或粒子）。再另一可能較佳的分離器'薄膜或複合物係可 包括被施加至一高Tg聚合物微孔基底薄膜或膜（具有或沒 有高溫填料或粒子）之一單或雙側高丁§聚合物微孔塗覆物 (具有或沒有高溫填料或粒子）。 又另一可能較佳的創新分離器係可由一高Tg聚合物電 紡絲微孔薄膜所構成。根據至少經選定實施例，一可能較 佳的創新分離器係為一高熔融溫度電池分離器，其由一較 佳身為聚苯咪唑(PBI)或PBI與另一或多個聚合物的—摻合 20 201212341 物之高玻璃轉變溫度(τ g)聚合物的一電紡絲聚合物微孔薄 膜所組成。雖然可能偏好採用PBI ’亦可使用PBI與另一或 多個聚合物一諸如聚芳醯胺，聚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺， 聚偏氟乙烯’及聚偏氟乙烯的共聚物，及其摻合物、混合 物及/或組合一的一摻合物。 至少經選定分離器或薄膜實施例中，高Tg聚合物可被 塗覆至一熱塑性聚合物製成的一微孔基底薄膜上，其限制 條件在於該尚Tg聚合物可溶於至少一適度揮發性溶劑中。 熱塑性聚合物係包括但不限於：聚烯烴諸如聚乙烯，聚丙 稀，5^甲基戊稀，及/或其摻合物、混合物、或組合。此等 聚烯烴微孔基底薄膜可從美國北卡羅萊納州夏洛特的凱格 德公司（Celgard，LLC)取得。微孔基底薄膜可譬如由美國北 卡羅萊納州夏洛特的凱格德公司（Celgard，LLC)之一乾拉 伸製程(稱為Celgard®乾拉伸製程）、或由南韓的韓國凱格德 公司（Celgarcl Korea Inc.)、曰本的朝曰（Asahi)及曰本的東燃 (Tonen)之一亦稱為相分離或萃取製程的濕製程所製造。基 底薄膜可為一單層（一或多細層）的聚丙烯或聚乙烯，或一多 層薄膜，諸如一三層薄膜，譬如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯 (PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/pp/PE)，二層薄膜 (PP/PE或PE/PP)，或類似物。 部分基底薄膜或膜諸如聚丙烯可能係需要預處理，藉 以更改薄膜的表面特徵並改良高Tg聚合物塗覆物對於美底 薄膜的一或兩側之黏著。預處理可包括但不限於：塗底料， 拉伸，電暈處理，電漿處理，及/或塗覆，諸如其—或兩側 21 201212341 上之介面活性劑塗覆。 本發明的至少特定實施例可針對用於至少特定極端條 件、高溫應用之經改良或新穎的電池分離器之需求，非關 斷高熔融溫度微孔電池分離器，非關斷高熔融溫度微孔高 溫電池分離器，非關斷高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分 離器，電池分離器，薄膜，複合物，及類似物。 本發明的至少經選定實施例係有關於非關斷高熔融溫 度微孔電池分離器、薄膜、複合物、組件、及類似物，有 關於用於製造、測試及/或使用此等分離器、薄膜、複合物、 組件、及類似物之方法，及/或有關於包括一或多個此等分 離器、薄膜、複合物、及類似物之電池。 本發明的至少其他經選定實施例係有關於非關斷超高 溫微孔電池分離器、薄膜、複合物、組件、及類似物，較 佳當電池維持在升高溫度一段諸如二或更多小時等延長時 間期間時繼續提供一實質位準的電池功能（離子轉移，放 電），有關於用於製造、測試及/或使用此等分離器、薄膜、 複合物、組件、及類似物之方法，及/或有關於包括一或多 個此等分離器、薄膜、複合物、及類似物之高溫電池。 本發明之至少特定目的係有關於用於至少特定極端條 件、高溫應用之電池分離器，非關斷高熔融溫度微孔電池 分離器，非關斷高熔融溫度微孔高溫電池分離器，高熔融 溫度微孔鋰離子充電電池分離器，電池分離器，分離器薄 膜，及類似物，用於製造、測試及/或使用此等分離器、薄 膜、及類似物之方法，及/或包括一或多個此等分離器、薄 22 201212341 、及類似物之電池、南溫電池、鐘離子充電電池、其他 電池、電池芯、電池包、蓄電器、電容器、及類似物。此 等電池、電池芯、電池包、或類似物可具有任何形狀、尺 寸及/或組態，諸如圓柱形，扁平狀，矩形，大尺度，大尺 度電載“（EV) ’棱柱形，紐扣形，封套形箱形，及，或類 似物。 本發明之至少特定目的係有關於非關斷高溶融溫度微 孔鐘離子充電電〉也分離_、薄膜、及類似物，其較佳不只 田電池維持在升高溫度—段時間㈣時防止陽極與陰極之 間接觸i亦當電池維持在升高溫度一段時間期間時提供 陽極與陰極之_離子帅，制㈣於製造、測試及/或 使用此等分離器、薄膜、及類似物之方法，及/或有關於包 括一或多個此等分離器、薄膜、及類似物之㈣子充電電 池0 本發明的至少其他經選定目的係有關於高、很高或超 高溫微孔電池分離器、薄膜、及類似物，其較佳不只當電 池維持在升高溫度一段時間期間時防止陽極與陰極之間接 觸且亦當電池維持在升高溫度一段時間期間時繼續提供 離子轉移及電池功能，有關於用於製造、測試及/或使用此 專刀離器、薄膜、及類似物之方法，及/或有關於包括一或 夕個此等分離器、薄膜、及類似物之高溫電池。 根據經選定實施例，本發明之至少一目的係在於提供 一高熔融溫度微孔電池分離器或薄膜，其能夠在一電池、 電池芯、電池包、蓄電器、電容器、或類似物中保留其物 23 201212341 理結構直到25〇°C。此特定可能較佳的分離器或薄膜較佳係 由一或多個具有大於165°C玻璃轉變溫度(Tg)的聚合物構 成，更佳為具有大於18〇°C玻璃轉變溫度(Tg)、最佳具有大 於250。(：玻璃轉變溫度(Tg)之其一聚合物、摻合物或組合， 諸如但不限於：聚咪唑’聚笨咪唑(PBI)，聚醯亞胺，聚醯 胺醯亞胺’聚芳醯胺，聚砜，芳族聚酯，聚酮，及/或其摻 合物、混合物、及組合。可能較佳的分離器或薄膜係可由 被施加至一微孔基底薄膜之一單或雙側高Tg聚合物塗覆物 構成’或更佳可身為一自由獨立的高Tg聚合物微孔分離 器、膜、或薄膜。高Tg聚合物可被塗覆至由一熱塑性聚合 物製成之一微孔基底薄膜或膜上，且較佳地，高Tg聚合物 可溶於至少一適度揮發性溶劑中。 熱塑性聚合物係包括但不限於：聚烯烴諸如聚乙稀， 聚丙稀’聚曱基戊稀’及其推合物、混合物、或組合。基 底薄膜可為一單層（一或多細層）或多層薄膜，諸如 一三層薄 膜，譬如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯 /聚乙烯(PE/PP/PE)，二層薄膜(pp/pE或pE/pp)，或類似物。 部分基底薄膜或膜諸如聚丙烯可能係需要預處理，藉 以更改薄膜的表面特徵並改良高Tg聚合物塗覆物對於基底 薄膜之黏著。預處理可包括但不限於：塗底料，拉伸，電 暈處理，電漿處理，及/或塗覆，諸如其一或兩側上之介面 活性劑塗覆。 又另一可能較佳的分離器係可由電紡絲奈米纖維構成 之一多孔薄膜所構成。根據至少經選定實施例，一可能較 24 201212341 佳的創新分離器係為一高溶融溫度電池分離器，其由一高 玻璃轉變溫度(τ g)聚合物的電紡絲奈米纖維構成之一多孔 溥膜所組成，該高Tg聚合物較佳係為聚笨咪唾(PBI)或PBI 與另一或多個聚合物的一換合物。雖然可能偏好採用pBI， 亦可使PBI與另一或多個聚合物—諸如聚芳醯胺，聚醯亞 胺，聚醯胺醯亞胺，聚偏氟乙烯，及聚偏氟乙烯的共聚物， 及其捧合物、混合物及/或組合—的一摻合物。 根據至少一實施例，本發明之一目的係在於提供一能 夠在一高溫電池中保留其物理結構直到250°C或以上之超 高熔融溫度微孔分離器。 根據至少經選定的較佳實施例，高Tg聚合物可藉由_ 塗槽壓模、·-刮刀、一邁爾桿(Meyer rod)、或一直接戈反 向凹版型輥在一塗覆溶液中被施加。可藉由將高Tg聚合物 溶解於一譬如二甲基乙醯胺(DMAc)，N-曱基吡咯朗，i 4 二氧雜環己烷，丙酮等適當溶劑中來製備一塗覆溶液。塗 覆溶液可進一步含有下列一或多者：1)一用於高Tg聚合物 之非溶劑，2)—交聯劑，諸如二鹵化物，二醛或酸二氣化 物(acid dichloride)，3)—介面活性劑，以改良塗覆均句产 4)無機粒子，諸如Al2〇3，Ti02，CaC〇3，BaS04，炭化石夕 氮化硼，或5)有機聚合物，諸如粉末狀PTFE ’或其他化战 惰性、小型（較佳小於2微米，更佳小於1微米）’乾燥，且$ 熔融溫度。 高Tg聚合物施加之後，薄膜可浸入一凝膠化浴池中。 凝膠化浴池可由一非溶劑或非溶劑的一混合物構成之單— 201212341 浴池所組成，或者凝膠化浴池可由包括一溶劑與一或多個 非溶劑的混合物之一系列的浴池所組成。在塗覆操作由— 系列/谷池所組成之案例中’最終的浴池應較佳由一非溶劑 或非溶劑的混合物所組成。應注意塗覆壓模及凝膠化浴池 之間應具有最小的距離，藉以防止塗覆混合物接觸於空 氣。浴池可處於室溫、低於室溫或處於一升高溫度。 凝膠化浴池步驟係用來將高τ g聚合物沉澱至基底薄膜 上，移除一（或多）個聚合物溶劑以及將多孔結構生成於高 Tg聚合物塗覆物或層中。浴池組成物及浴池溫度之選擇係 控制聚合物的沉澱速率以及基底薄膜、膜或載體上所形成 之多孔塗覆物或層的孔隙性與孔隙結構。 經塗覆的薄膜、膜或載體隨後可在一烤爐中被乾燥並 可在一張布框架上被乾燥以防止膜的收縮或蜷曲。最終的 高Tg聚合物塗覆物或層厚度可較佳為1至2〇)1〇1，其中經塗 覆的微孔薄膜或分離器具有較佳5至40的總厚度。至少特定 可能較佳的實施例中，可能較佳在一聚烯烴微孔薄膜的至 少一側上、較佳兩側上具有一至少約4μηι、較佳至少約 6μπι、更佳至少約8μηι之塗覆物，以形成一町奶分離器。 根據至少經選定實施例 月b权住的劁新分離器 為一咼炫融溫度電池分離器，其包括由纺絲纖維、較佳 一尚玻璃轉變溫度(Tg)聚合物的電紡絲奈米纖維所構片 一多孔薄膜、塗覆物或層，該高Tg聚合物較佳係為聚為 唑(PBI)或PBI與另一或多個聚合物之—摻合物。雖然相 採用PBI ’亦可使用PBI與另一或多個聚合物—諸如聚^ 26 201212341 胺，聚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚偏氣乙稀，及聚偏氣乙 烯的共聚物，及其摻合物、混合物及/或組合一的一摻合物。 根據經選定實施例，本發明之至少一目的係在於提供 一向熔融溫度塗覆或電纺絲塗覆微孔鋰離子充電電池分離 器或薄膜，其能夠在一鋰離子充電電池（電池芯，電池包， 電池’蓄壓器，電容器，或類似物）中保留其物理結構直到 250 C。此特別可能較佳的分離器或薄膜較佳係由聚苯咪唑 (PBI)或PBI與另_或多個聚合物的_摻合物之一電纺絲奈 米纖維所組成。该電紡絲途徑係可合併—諸如PBi或pBi與 另一或多個聚合物一諸如聚芳醯胺，聚醯亞胺，聚醯胺醯 亞胺，聚偏氟乙烯，及聚偏氟乙烯的共聚物，及其摻合物、 混合物及/或組合—的一摻合物等之高丁§聚合物。 另一可能較佳的創新分離器係為一電紡絲塗覆微孔電 池分離器，在其至少一側上具有一較佳為聚苯咪唑(pBI)的 尚玻璃轉變溫度(Τ§)聚合物之一電紡絲奈米纖維塗覆物， 且較佳兩側上（多孔基底膜的兩側上）皆被塗覆。雖然可較佳 採用PBI，亦可使用PBI與另一或多個聚合物—諸如聚芳醯 胺，聚醯亞胺，聚醯胺醯亞胺，聚偏氟乙烯，及聚偏氟乙 烯的共聚物，及其掺合物、混合物及/或組合—的一摻合物。 電紡絲係為一可用來生成位於4〇至2,〇〇〇nn^|圍中的 聚合奈米纖維之製程。電紡絲製程係利用一電場從一毛細 管梢端抽引-聚合物溶液至-收集器。一電壓被施加至聚 合物溶液，其造成聚合物溶液的—細流被抽引朝向一接地 的收集器。細流係乾燥形成聚合纖維，其在收集器上積造 27 201212341 一三維纖維性網膜。電紡絲可用來施加一奈米纖維聚合物 塗覆物至一諸如微孔薄膜、膜、載體、或類似物等基材上。 根據經選定實施例’本發明之至少一目的係在於提供 一高熔融溫度電紡絲塗覆微孔鋰離子充電電池分離器或薄 膜，其能夠在一鋰離子充電電池（電池芯，電池包，電池， 蓄電器，電容器，或類似物）中保留其物理結構直到25〇1 至少一段短時間期間。此特別可能較佳的分離器或薄膜較 佳係具有被施加至其至少一側之一電紡絲奈米纖維塗覆物 的聚苯咪唑(PBI)或PBI與另一或多個聚合物的一摻合物， 且車又佳在一微孔基底薄膜或膜的兩側上被塗覆。電紡絲奈 米纖維塗覆物較佳係由位於1()至2，咖奈米直徑、較佳2〇至 1，〇〇〇奈米直徑、更佳25至咖奈米直徑 '且最佳3〇至6〇〇奈 米直徑的範圍中之奈米尺度PBI纖維所組成。高㈣溫度微 孔經離子充電電池分離器薄膜的奈米尺度PBI電紡絲塗覆 物之較佳目標基重係為1〇至8〇咖2或更大，較佳Μ至 6.0g/m，更佳2.2至5.〇g/m2，且最佳2 5至5 〇_2。 ，程可以隨機方式將奈米尺度pBI纖維沉積在 -基底微孔薄膜、g、或複合物之表面上，而建造一三維 奈米尺度纖維性網膜於基底微孔薄膜上。利用嶋以 5’000x放大率觀看時，纖維較佳具有—平坦表面外觀且較 佳非多孔狀，亦即纖維不具有任何孔隙或孔。 電紡絲塗覆途徑可將聚合物諸如pBi或pBi與另 或夕個聚。物—諸如聚芳醯胺、聚醯亞胺及聚醯胺醯亞 胺及其摻合物、混合物及/或組合^的—掺合物塗覆至— 28 201212341 微孔多孔薄膜上’而對於多孔基底薄膜的孔隙結構或孔隙 性並無有害效應，亦即，奈米尺度電紡絲纖維並未阻絕基 底薄膜的孔隙。電紡絲製程係提供—將奈^尺度纖維形式 的-高Tg聚合物施加至—微孔基底薄膜上而奈米尺度纖維 本身不需為多孔之方法。纖維之間的空間係提供所需要的 孔隙性。因此，並不需要一將孔隙形成於電紡絲奈米尺度 高Tg聚合物纖維中之額外製程步驟。較佳的電紡絲製程 中，高Tg聚合物或聚合物係溶解於一或多個溶劑中。溶劑 係在電纺絲纖維形成期間蒸發。一般而言’將聚合物施加 至一微孔基底薄膜上之沾塗式或凹版塗覆式方法係可能需 使經塗覆膜次入一 S5：計用來移除或萃取聚合物溶劑之浴池 中。此浸入步驟係形成一多孔結構於塗覆物中。從製造觀 點來看，由於不需要一萃取或浸入步驟來移除溶劑並形成 一孔隙於塗覆物中之事實，將高Tg聚合物施加至微孔薄膜 上之較佳的電紡絲方法係可較為簡單。 範例1 一 13μπι Celgard®EK1321 PE微孔薄膜係塗覆有一4μπι 塗覆層，該塗覆層係由聚苯咪唑（以來自南卡羅萊納州洛克 丘的 ΡΒΙ效能產品（PBI Performance Products)的DMAc 中之 一 26%摻雜物所取得）以及迪古薩氣相法鋁土（Degussa fumed Alumina) 20nm直徑粒子所組成。藉由首先在一 180 °C烤爐中隔夜乾燥鋁土粒子移除水份，藉以製備塗覆溶 液。隨後製備DMAc中經乾燥的鋁土粒子之一 25%重量的漿 體。最終的塗覆組成物係為7%的聚苯咪唑（PBI)，28%的 29 201212341 鋁土以及6 5 Q/ό的DM A c。以一槽壓模施加塗覆物成為一單側 塗覆物，而經塗覆的薄膜係在一烤爐中以80至l〇〇°C乾燥― 段小於15分鐘的時間期間。 範例2 一 13μηι Celgard®EK1321 PE微孔薄膜係塗覆有一7μηι 塗覆層，該塗覆層係由聚苯咪唑（以來自南卡羅萊納州洛克 立的ΡΒΙ效能產品（PBI Performance Products)所取得）以及 迪古薩氣相法紹土(Degussa fumed Alumina) 20nm直徑粒子 所組成。藉由首先在一 18 0 °C烤爐中隔夜乾燥鋁土粒子移除 水份’藉以製備塗覆溶液。隨後製備DMAc中經乾燥的鋁土 粒子之一25%重量的漿體。最終的塗覆組成物係為7%的聚 苯咪唑（PBI) ’ 28%的鋁土以及65%的DMAc。以一槽壓模 施加塗覆物成為一單側塗覆物，而經塗覆的薄膜係以80至 100°C在一烤爐中乾燥一段小於15分鐘的時間期間。 範例3 一 13.3% PBI摻雜物以DMAc稀釋至7%。此塗覆溶液利 用，反向凹版塗覆方法被施加至13μηι Celgard®EK1321 PE 微孔薄膜’然後將經塗覆的薄膜浸入一室溫水浴池内。薄 膜在一處於80至100°C的烤爐中乾燥6至10分鐘。水浴池設 計成一流通浴池藉以盡量降低DMAc濃度。薄膜塗覆路徑設 計成使得薄膜的經塗覆側在浴池中時不會接觸到滾子。浴 池中的浸入時間是至少1分鐘。 範例4 一 13.3% PBI摻雜物以DMAc稀釋至7%。此塗覆溶液利 30 201212341 用一反向凹版塗覆方法被施加至13μιη Celgard®EK1321 PE 微孔薄膜’然後將經塗覆的薄膜浸入處於室溫的水浴池中 之一33%丙二醇内。薄膜在一處於80至100。(：的烤爐中乾燥 6至1〇分鐘。薄膜塗覆路徑設計成使得薄膜的經塗覆側在浴 池中時不會接觸到滾子。浴池中的浸入時間是至少丨分鐘。 範例5 一26% PBI摻雜物以dmAc稀釋至10%。此塗覆溶液利 用一刮刀被施加至13μmCelgard®EK1321PE微孔薄膜，然 後將經塗覆的薄膜浸入一室溫丙酮浴池内3至5分鐘。薄膜 在一處於100°C的烤爐中乾燥5分鐘。 範例6 + Λ α聚烯Pel^ard®分離器薄膜係塗覆有由溶解 车與迪古薩氣相法鮮土(I^egussa fumed AiuminaJ 20nmi徑 粒于晏貪5： c 聚芳醯胺所組成之一 *體。利用一 凹版备覆方法施加塗覆物。 31 201212341 對照組 範例1 範例2 範例3 範例4 範ί列5 基底膜厚度(μιη) 13 13 13 13 13 基底膜類型 PE ΡΕ ΡΕ ΡΕ ΡΕ ΡΕ 塗覆厚度(μηι) 4 7 6 6 7 總厚度(μιη) 13 17 20 19 20 20 JIS 葛里值(JIS Gurley)(s) 212 237 261 437 1106 刺穿強度(g) 329 502 502 542 563 MD的抗拉強度(kgf/cm2) 1824 1251 1262 1449 1568 TD的抗拉強度(kgf/cni2) 996 951 809 948 909 —- ER(ohms-cm2) 1·1 至 1.3 1.7 1.9 2.5 2.9 MD收縮，在 120C/lhr 8.61 6.22 5.28 2.97 2.41 — TD收縮，在 120C/lhr 3.4 0 0.45 0.78 1.37 MD收縮，在130C/lhr 20.91 11.87 9.76 3.54 3.6 TD收縮，在 130C/lhr 16.53 6.45 4.39 1.16 2.14 熱梢端傳播直徑(mm) 2.43 2.8 3.5 0.63 0.7 <1 e-TMA斷裂溫度(°〇 145 154 154 215 220 >250 表1 : 13μηι對照組樣本及本範例1至5之分離器薄膜性質 性質 PE對照組 (Ιόμιτι) 範例6 範例2 ΡΕ對照組 (13μηι) 厚度(μηι) 16 24 17 (13μηι 基底薄膜） 13 介電崩潰(V) 2057 2893 2141 1178 刺穿強度(g) 516 581 502 329 抗拉強度-MD kgf/cm2 1355 1023 1262 1824 抗拉強度-TD kgf/cm2 1145 1056 809 996 表2 : 16μπι及13μηι對照組樣本及本範例6及2之分離器薄膜性質 範例7 利用以二甲基乙醯胺（DMAc)作為溶劑之聚苯咪唑 (PBI)(以來自南卡羅萊納州洛克丘的PBI效能產品（PBI Performance Products)之 26% 摻雜物所取得）的一 15% 溶 32 201212341 液:-高溫分離器薄膜可由電纺絲pbi奈米纖維構成之獨立 式u孔相所組成。電紡絲製程可—喷嘴或無喷嘴型 電紡絲裝置，其中所施加電壓為15kv，流率為〇錢，針 的規格是了”^奶”⑽且針梢端與收錢之間的距離是 25cm。電紡絲微孔薄膜的較佳總厚度可為iq至卿爪，更佳 20至30μΐη。電紡絲薄膜可含有或可不含填料。 測試程序 厚度.根據ASTM D374利用安微寇微計具（Emvec〇 Microgage) 210-A精密測微計來量測厚度。厚度值以微米 (μητ)為單位記錄。
Gurley:GuHey被定義成曰本工業標準(JIS Gurley)且利 用OHKEN滲透率測試器作測量。JIS Guriey被定義成在4 9 忖水柱的恆定壓力下l〇〇cc空氣穿過一平方吋的膜所需要 之時間秒數。 抗拉性質：根據ASTM-882程序利用英思充型號 (Instron Model) 4201來測量機器方向（MD)及橫向方向（TD) 抗拉強度。 刺穿強度·以ASTM D3 763為基礎利用英思充型號 (Instron Model) 4442來測量刺穿強度。橫越微孔拉伸產物的 寬度作測量，且平均刺穿強度被定義成刺穿測試樣本所需 要的力^ 收縮：藉由將一樣本放入一處於120°C烤爐中一小時且 將一第二樣本放入一處於130°C的烤爐中一小時，在兩溫度 測量收縮。在機器方向（MD)及橫向方向（TD)皆已測量收缩。 33 201212341 熱梢端孔傳播測試：在熱梢端孔傳播測試中，處於45〇 °C溫度且具有0 · 5 m m梢端直徑的一熱梢端探針係碰觸到分 離器薄膜的表面。熱梢端探針以l〇mm/分鐘的速度趨近薄 膜並被容許接觸到分離器薄膜的表面一段1 〇秒期間。熱梢 端測試的結果係呈現一光學顯微鏡所取得的一數位影像， 其顯示出由於分離器薄膜回應於4 5 01熱梢端探針所導致 形成之孔的形狀、及熱梢端探針被移除後在分離器薄膜中 的孔直徑。來自與熱梢端探針接觸之分離器薄膜中的一孔 的最小傳播係模擬分離器薄膜對於Li離子電池芯中的一内 部短路期間所可能發生之一局部化熱小區的所想要回應。 ER(電阻）：電阻的單位是〇hm-cm2。分離器電阻特徵係 在於藉由從元成的材料切割小件的分離器，然後將其置於 兩阻絕電極之間。分離器係被3 : 7容積比值之EC/EMC溶劑 中的1.0 M LiPF6鹽之電池電解質所飽和。利用一種四探針 AC阻抗技術來測量分離器之以歐姆(Ω)為單位的電阻R。為 了降低電極/分離器介面上的測量誤差，添加更多層係需要 多重測量。以多重層測量為基礎，藉由Rs=Psl/A公式計算出 被電解質所飽和之分離器的電（離子）阻匕(〇)，其中A是分 離器之以Ω-cm為單位的離子阻率（i〇njc resistivity)，a是以 cm2為單位的電極面積，而丨是以cm為單位的分離器厚度。 比值ps/A是對於分離器電阻的變異所計算之斜率，其中 多重層（Δδ)係由斜率=Ps/a=ARM5提供。 e-TMA :膨脹-熱力學分析方法係測量一分離器薄膜在 X(機器方向）及Y(橫向方向）方向中負荷下的維度變化，其 34 201212341 身為溫度的—函數。一具有5至10mm長度及5cm寬度的樣本 係被固持於逑你英思充(Instron)型握具中，其中樣本處於恆 疋的〗克拉力負荷下。溫度以5 C /分鐘;(¾升直到膜抵達其炼 融斷裂溫度為止。一般而言，溫度升高時，被固持在拉力 下的分離器係顯示收縮，然後開始伸長且最終破裂。分離 器的收縮係以曲線的一敏銳下跌所表示。維度的增加係表 示軟化溫度，而分離器分裂的溫度係為斷裂溫度。 熱ER .熱電阻係為溫度線性增加時之分離器膜的電阻 之一測量。以阻抗所測量之電阻上升係對應於由於分離器 薄膜的熔融或“關斷”所致之孔隙結構的崩潰。電阻的降低 係對應於由於聚合物晶粒聚結所致之分離器的開啟；此現 象稱為喪失“熔融完整性”。當一分離器薄膜具有超過2〇〇χ： 之一持續高位準的電阻時，這代表分離器薄膜可在一電池 中防止電極短路超過2〇〇。〇。 根據本發明的至少一經選定實施例，可利用表丨及2的 上述測試及/或性質來測量或測試一潛在高溫分離器或複 合物，以瞭解其是否可身為或合格作為一高溫熔融完整性 (HTMI)分離器。若其通過上述測試，則可在一電池、電池 芯或電池包中測試分離器以確定其係為一非關斷高溫熔融 元整性(HTM1)分離器且其較佳將至少使所分離的電極保持 在至少約160°C、較佳至少丨⑽它、更佳至々2〇〇t：、又更佳 至少220°C、且最佳至少250。(：的一溫度。 根據本發明的至少經選定實施例，若高溫分離器通過 表1及2的上述測試，這是分離器可身為或可合格作為一高 35 201212341 溫溶融完整性(HTMI)分離器之一良好指 標 根據本發明的至少-經選定實施例，用於瞭解一分離 器是否可用來作為或可合袼作為一非關斷高溫炼融完整性 (ηΤΜΙ)電池分_之—良好指標或初㈣試程序係包括下 列步驟： υ在分離ϋ上執行上述分離器厚度1里值(Gu㈣、 拉力、刺穿、收縮、熱梢端、ER、e，TMA、及熱則試， 且若其通過則 2)在分離器上執行電池芯或電池測試以供確定。 根據本發明的至少另一經選定實施例，可藉由下列方 法測量或測試一高溫聚合物、填料、塗覆物、層、或分離 ,以瞭解其是否可身為或可合格使用於或作為一高溫分離 錢作為-向溫炼融完整性(HTMI)塗覆物、層或分離器： 人物1)檢t高溫塗覆物、層或獨立式分離器之-(或多)個聚 一填料(或多個填料，若存在的話），以瞭解其各具有 至^約160<：、較佳至少180°c、更佳至，1 、 Τ'、, 更佳至少20(TC '又更佳220 C的一熔融溫度或劣化溫度； )欢一巧溫塗覆物、層或獨立式 合物及-填料(若在/的 "(或多）個聚 器用之預，的瞭解其各一供分離 收缩，或完整分離器（包括高溫塗覆物或層）的 10%，更佳/ 〇C小於約15%’較佳在150t小於 4)若古、小於7.5% ’且最佳在15代小於5% ;及 …皿塗覆物、層、獨立式分離器、及完整分離器 36 201212341 通過上述三項測試，則在一電池、電池这或電池包中測試 獨立式或完整分離器以確定其係為一高熔融溫度分離器或 高溫熔融完整性(HTMI)分離器且其將在至少約160°C、較佳 至少180°C、更佳至少200°C、又更佳至少220°C、且最佳至 少2 5 0 °C的一溫度至少使電極保持分離。 若高溫塗覆物、層、獨立式分離器、及完整分離器通 過上述三項測試，這是獨立式分離器（包括高溫塗覆物或層） 可身為或可合格作為一高熔融溫度分離器或高溫熔融完整 性(HTMI)分離器之一良好指標，但為求確定，獨立式或完 整分離器應在一電池、電池芯、或電池包中作測試。 根據本發明的至少再另一經選定實施例，用來瞭解一 高溫塗覆物、層或獨立式高溫分離器是否可用來作為、或 可使用於、或可合格作為一高熔融溫度分離器或高溫熔融 完整性(HTMI)塗覆物、層或分離器之一良好指標或初始測 試係包括下列步驟： 1) 檢查高溫塗覆物、層或獨立式分離器之一（或多）個聚 合物及填料(若存在的話），以瞭解其各具有至少約180°C、 較佳至少200°C、更佳至少220°C、且最佳至少250°C的一熔 融溫度、劣化溫度、融點、分解溫度、或Tg ; 2) 檢查高溫塗覆物、層或獨立式分離器之一（或多）個聚 合物及填料(若存在的話），以瞭解其各者不溶解於供分離器 用之預定的電池之電解質中；及 3) 測量獨立式或完整分離器（包括高溫塗覆物或層）的 收縮，以確保該收縮在150°C小於約15%，較佳在150°C小 37 201212341 於10% ’更佳在15Gt：小於7 5% ’且最佳在丨航小於5%。 若高溫塗覆物、層、獨立式分離器、及完整分離器通 過上述二項測試，這是高溫塗覆物層、獨立式分離器、 或完整分離ϋ可用來作為、可使用於、或可合格作為—高 熔琺溫度分離器或高溫熔融完整性(ΗΤΜΙ)塗覆物、層或分 離益之-良好指標或初始測試，且分離器可在至少約160 C、較佳至少i8〇ac、更佳至少·。c、又更佳至少2听、 且最佳至少25Gt：的-溫度至少使電池保持分離。為求確 疋’應將獨立式或完整分離器在-電池、電池芯、或電池 包中作測試。 藉由將填料或粒子添加至高溫聚合物塗覆物或層，由 :真料或粒子之間的空間或空隙有助於形成孔隙故可更 形成孔可降低成本，等等。然而，藉由將填料或 至円咖聚合物塗覆材料或批量會使得聚合物更難處 …因此’可錢佳^添加填料或粒子以使處理保持較為 簡單’並利用浴池形成孔隙。 么根據至少經選定實施例，—超高溫分離器係具有當電 :，，隹持在較佳至少約25(TC、更佳至少265<5(：的升高溫度— 2佳至少約!小時、更佳至少2小時或以上的時間期間時 =極與陰極之間軸且提供或料陽極與陰極之間的 存所需要之-高位準的維度及/或結構完整性。 以-實施例中，提供-具有較佳>16代、且更佳>18〇 一、喊融溫度之分離器，其具有當電池維持在升以产 &時間期間時防止陽極與陰極之間接觸所需要之高位^ 38 201212341 的維度及/或結構完整性。此竇尬办丨& 貫施例巾’亟欲具有此且備高 位準的維度及結構完整性之分離 ", ”心。此分離n稱為高溫炫 融完整性(臟獅器。此分離器係為—包括 高=轉變溫度(Tg)聚合物(亦稱為束的纽⑽、膜 或基底之南_熔融溫度電池分離号。 …、供—利用-高Tg聚合物製成之 獨立式多孔㈣。此⑤溫分離祕具有—高㈣溫度、較 佳 >贿且更佳>_，具有當電池維持在《溫度-段 時間期間時防止陽極與陰極之間接觸所需要之一高位準的 維度及/統構完整性，並當電轉持在升高溫度-段時間 期間時容許陽極與陰極之_離子流。此實施例中亟欲 具有此具備高位準的維度及結構完整性之分鮮。此分離 器稱為高溫溶融完整性(HTMI)分離器。此分離器較佳不關 斷、不熔融，並在高溫繼續完整運作。 至少另—實施例中，提供一利用-高T g聚合物製成之 獨立式多孔薄膜。此高溫分離器係具有—高熔融溫度、較 佳>160C且更佳>18Gt，具有當電池維持在升高溫度一段 時間期間時防止陽極與陰極之間接觸所需要之一高位準的 維度及/或結構完整性’並當電池維持在升高溫度一段時間 期間時可容許陽極與陰極之間的離子流。此實施例中，亟 欲具有此具備高位準的維度及結構完整性之分離器。此分 離器稱為不具有關斷之高溫熔融完整性(HTMI)分離器。此 分離器較佳不熔融或融毀，並可在高溫繼續部份或完整運 作。 39 201212341 至少經選定實施例係有關於： 一高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器、分離器薄 膜、及類似物，其較佳當電池維持在升高溫度一段時間期 間時防止陽極與陰極之間接觸且亦當電池維持在升高溫度 —段時間期間時繼續提供—實質位準的電池功能（離子轉 移，充電及/或放電）。 一用於製造或使用一或多個高熔融溫度微孔鋰離子充 電電池分離器、分離器薄膜、及類似物之方法其較佳當 電池維持在升㊉溫度—段時間期間時防止陽極與陰極之間 =觸且亦當電池維持在升高溫度—段時間期間時繼續提供 實1位準的電池功能⑽子轉移，充電及/或放電）。 一包括—或多個㈣融溫度微孔轉子充電電池分離 器、分離器薄膜、及類似物(較佳不具有_之_子充電 其較佳當電池維持在升高溫度—段時間期間時防止 啕極與陰極之間接觸。 并a Λ 離器，其較佳當電池难得在 升& 皿度-段時間期間時防止陽極與陰極之間接觸。 —或多個㈣融溫度分離器、分離11薄膜、及 =輯子充電電池、電池芯、電池包、蓄電器、電 :，似物，其較佳當電池維持在升高溫 極與陰極之間接觸，且其中電池、電池芯、 電池包、或類似物可具有任何形 圓板形，扁平狀，_ 1 &了m態，诸如 #。形，封㈣，箱开尺度電載具(EV)，棱柱形，紐 封料才目形，及/或類似物。 40 201212341 一用於能夠在高溫，例如約攝氏160。匚或更大、較佳約 18〇°C或更大'或更高溫度至少部份性運作至少一段短時間 期間的一鋰離子充電電池之分離器、分離器薄膜、或類似 物，其中部份性運作係包括使電極(陽極及陰極)保持物理性 分離。 一高溫分離器，其不在約13(rc關斷且使電極（陽極與 陰極)在約160°C保持物理性分離。 一微孔電池分離器，其包括至少一層或組件具有一高 熔融溫度。 咼刀離器係具有一高熔融溫度，較佳> 16〇°c且更 佳>18(TC，並具有當電池維持在升高溫度_段時間期間時 防止陽極無極之㈣騎需要之-高料的維度或結構 完整性。 ° -高溫熔融完整轉ΤΜΙ)分離器，其具有—高位準的 維度或結構完整性。 ^括夕孔薄膜之高熔融溫度電池分離器，該多孔 薄膜在其至側上塗覆有—高玻璃轉變溫度(Tg)聚合物 或摻合物（亦稱為束缚劑）。 〆單或多細層）多孔薄膜，其利用一高Tg聚合 物或摻合物製成。 & 门料’度微孔離子充電電池分離H或薄膜，其 月匕!!，*離子充電電池(電池芯，電池包，電池，蓄電器， ^或_似物）巾保留其物理結構直到250°c。 上述刀離益或薄膜，其由具有机、較佳大於⑽ 41 201212341 更佳至少25GC的坡璃轉變溫度(Tg)且可溶於至+〜 度揮發性溶劑中之一或多個聚合物構成。 一適 一分離器或薄膜，其由被施加至—微孔基底薄 一早或雙側高Tg聚合物塗覆m㈣立式 : 微孔分離器或薄膜構成。 A 〇物 上述分離器或薄膜，其中高Tg聚合物被塗覆至由 塑性聚合物製成的-微孔基底薄膜上，該熱塑性聚合物： 包括但不限於：聚稀烴諸如聚乙稀，聚丙稀聚甲 ：、 及其摻合物、混合物、或組合。 上述分離器或薄膜，其中此等微孔基底薄膜係由—乾杈 伸製程(稱為Celgard(g)乾拉伸製程）、由一亦稱為相分離或萃 取製程的濕製程、由一粒子拉伸製程、及/或類似物所製造 上述分離器或薄膜，其中基底薄膜可為一單層（―戈夕 細層）或一多層薄膜，諸如一三層薄膜，譬如聚丙烯/聚乙烯 /聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙稀/聚乙烯(PE/pp/Pe)，_ 層薄膜(PP/PE或PE/PP)，或類似物。 上述分離器或薄膜，其中基底薄膜或膜諸如聚丙歸可 能被預處理，藉以更改薄膜的表面特徵並改良高Tg聚合物 塗覆物對於基底薄膜之黏著。 上述分離器或薄膜，其中預處理係可包括但不限於： 塗底料，拉伸，電暈處理，電漿處理，及/或塗覆，諸如其 一或兩側上之介面活性劑塗覆。 上述分離器或薄膜，其中可藉由一塗覆步驟接著由一 浸入步驟來施加高Tg聚合物，且其中高Tg塗覆薄膜係浸入 42 201212341 一凝膠化浴池内以沉澱高Tg聚合物且移除用於高Tg聚合物 的溶劑藉以形成一高Tg多孔塗覆物或層。 上述分離器或薄膜，其中可藉由一塗覆步驟接著由一 浸入步驟來施加高Tg聚合物，且其中高丁§塗覆薄膜係浸入 一浴池内以沉澱高Tg聚合物。 上述分離器或薄膜，其中高丁§聚合物係為聚苯味嗤 (PBI)。 -高炫融溫度電紡絲塗覆微孔链離子充電電池分離 器、分離n 4膜、及類似物，其較佳當電池維持在升高溫 度一段時間期間時防止陽極與陰極之間接觸。 -用於製造或使用—或多個高溶融溫度電紡絲塗覆微 孔裡離子充電電池分離器、分離ϋ薄膜、及類似物之方法， 其較佳當電池維持在升高溫度—段時間期間_止陽極盘 陰極之間接觸。 、 一包括—或多個高㈣溫度電紡絲塗覆微孔鐘離子充 電電池分姆、分離輯膜、及類似物之_ 其較佳當電池維捭Λ4Α 电屯池， 陰極之間接觸 純度—段時糊時防止陽極與 如 一 作之_子充電電池，其較佳包括諸 電池分離器或分離 又间，皿運作的電紡絲塗覆微孔 器薄膜等組件。 :經：良的電纺絲電池分離器，其係用 /皿應用’用於較佳當雷 防止陽極與陰極之門心 r"溫度—段時間期間時 0接觸之—高炫融溫度電紡絲塗覆微孔 43 201212341 鋰離子充電電池分離器、分離器薄膜、及類似物，用於用 以製造及/或使用此等分離器、分離器薄膜、及類似物之方 法，及/或用於包括一或多個此等分離器、分離器薄膜、及 類似物之鋰離子充電電池。 一包括一或多個高溫電紡絲塗覆分離器、分離器薄 膜、及類似物之鋰離子充電電池、電池芯、電池包、蓄電 器、電容器、或類似物，其中鋰離子充電電池、電池芯、 電池包、或類似物可具有任何形狀、尺寸及/或組態，諸如 圓柱形，扁平狀，矩形，大尺度電載具(EV)，稜柱形，鈕 扣形，封套形，箱形，及/或類似物。 一用於能夠在高溫，例如約攝氏160°C或更大、約180 °C或更大、或更高溫度運作至少一段短時間期間之用於一 鋰離子充電電池的一電紡絲塗覆分離器、分離器薄膜、或 類似物，其中“運作”係可包括使電極（陽極及陰極)保持物理 性分離，容許電極之間的離子流，或兩者皆具。 一電紡絲塗覆微孔電池分離器，其係在高溫運作，不 熔融於高溫，具有一高熔融溫度，包括至少一層或組件具 有一高熔融溫度，及/或類似物。 一電紡絲塗覆高溫分離器，其具有一高熔融溫度，較 佳>160°C且更佳>180°C，並具有當電池維持在升高溫度一 段時間期間時防止陽極與陰極之間接觸所需要之一高位準 的維度或結構完整性。 一電紡絲塗覆高溫熔融完整性(HTMI)分離器，其具有 一高位準的維度或結構完整性。 44 201212341 一高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器或薄膜，在 其至少—側上被電紡絲塗覆有一PBI。 上述電紡絲塗覆分離器或薄膜，其由被施加至—微孔 基底薄膜之一單或雙側PBI電紡絲塗覆物構成。 上述電紡絲塗覆物，其由PBI或PBI與一或多個聚合 物一包括聚醯胺、聚芳醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、 聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯的共聚物以及其摻合物、混合物 及/或組合一的一摻合物所組成。 上述電紡絲塗覆物’其由至少4μηι厚度、較佳至少5pm 厚度 '更佳至少6μιη厚度、且最佳至少7μηι厚度的PBI構成。 上述電紡絲塗覆物，其由PBI或PBI與一或多個聚合 物一包括聚醯胺、聚芳醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、 聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯的共聚物以及其摻合物、混合物 及/或組合一的一摻合物構成，其具有至少4μιη厚度、較佳 至少5μηι厚度、更佳至少6μηι厚度、且最佳至少7(im厚度。 上述電紡絲塗覆物’其由卩扨或卩別與一或多個聚合 物一包括聚醯胺、聚芳醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺酶亞胺、 聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯的共聚物以及其摻合物、混合物 及/或組合一的一摻合物構成，其具有至少2 〇至6 〇g/m2、更 佳2.2至5.0g/m2、且最佳2.5至5·〇 g/m2的附加值(Add-on)。 上述分離器或薄膜’其具有被電紡絲塗覆至由一熱塑 性聚合物製成的一微孔基底薄膜上之pBI，該熱塑性聚合物 係包括但不限於：聚烯烴諸如聚乙烯，聚丙烯，聚甲基戊 烯，及其摻合物、混合物、或組合。 45 201212341 上述分離器或薄膜，其具有由一乾拉伸製程(稱為 Celga_乾拉伸製程）、由—亦稱為相分離或轉製程的濕 製程、由-粒子㈣製程、或_物所製造之此等微孔基 底薄膜。 上述分離器或薄膜，其中基底薄膜可為一單層聚乙稀 或聚丙烯（一或多細層）或一多層薄膜，諸如一三層薄膜，嬖 如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)或聚乙烯/聚丙烯/聚： 烯(PE/PP/PE)，二層薄膜(PP/PE或PE/pp)，或類似物。 上述分離器或薄膜，其中基底薄膜或膜諸如聚丙烯可 選用性地被預處理，藉以更改薄膜的表面特徵並改良電紡 絲PBI塗覆物對於基底薄膜之黏著。 上述分離器或薄膜，其中預處理係可包括但不限於： 塗底料，拉伸，電暈處理，電漿處理，及/或塗覆，諸如其 一或兩側上之一（或多）個介面活性劑塗覆。 揭露或提供高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器， 非關斷高熔融溫度電池分離器，電池分離器，薄膜，複合 物’及類似物，其較佳當電池維持在升高溫度一段時間期 間時防止陽極與陰極之間接觸’用於製造、測試及/或使用 此等分離器、薄膜、複合物、及類似物之方法，及/或包括 一或多個此等分離器、薄膜、複合物、及/或類似物之電池、 鋰離子充電電池、及類似物。 本發明不限於上列描述或範例。 【圖式簡單說^明】 (無） 【主要元件符號說明】 (無） 46

Claims (1)

  1. 201212341 七、申請專利範圍： _ 1. 一種非關斷高熔融溫度或超高熔融溫度微孔電池分離 器、分離器薄膜、或類似物，其當電池維持在升高溫度 一段時間期間時防止陽極與陰極之間接觸，並包含下列 至少一者：一或多個高玻璃轉變溫度(Tg)聚合物層或塗 覆物，一被施加至一微孔基底薄膜之單或雙側的高Tg聚 合物塗覆物，一自由獨立式的高Tg聚合物微孔分離器或 薄膜，或一自由獨立式的高Tg聚合物電紡絲微孔分離器 或薄膜。 2. —種用於使用一或多個如申請專利範圍第1項的非關斷 電池分離器之方法，包含將該分離器放置於一高溫電池 ' 的該陽極與陰極之間，以當該電池維持在升高溫度一段 • 時間期間時，防止該陽極與陰極之間接觸。 3. —種經離子充電電池，包括一或多個如申請專利範圍第 1項的非關斷電池分離器。 4. 一種用於至少特定極端條件、用於高溫應用、或用來作 為一高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器、分離器薄 膜、或類似物之電池分離器，包含： 至少一薄膜、膜、塗覆物、或層，其由一或多個聚 合物構成，該聚合物係具有大於165°C、較佳大於180 °C、更佳至少250°C的一玻璃轉變溫度(Tg)、並可溶於至 少一適度揮發性溶劑中。 5. 如申請專利範圍第4項之電池分離器，其中該分離器係 當該電池維持在升高溫度一段時間期間時防止該陽極 47 201212341 與陰極之間接觸。 6. —如申請專利範圍第5項之電池分離器，其中該分離器 能夠在例如約攝氏160°C或以上、約180°C或以上、或更 高的高溫至少部份性運作至少一段短時間期間，其中該 部份性運作係包括使該等電極（陽極及陰極)保持物理性 分離且容許該等電極之間的離子流。 7. 如申請專利範圍第4項之電池分離器，其中該分離器係 為一非關斷高溫熔融完整性(HTMI)分離器。 8. —種具有一高位準的維度或結構完整性之非關斷高溫 熔融完整性(HTMI)分離器，包含： 至少一薄膜、膜、塗覆物、或層，其由一或多個聚 合物構成，該聚合物係具有大於165°C、較佳大於180 °C、更佳至少250°C的一玻璃轉變溫度（Tg)、並可溶於至 少一適度揮發性溶劑中。 9. 一種非關斷高熔融溫度電池分離器，包含下列至少一 者：一獨立式多孔薄膜，其利用一高Tg聚合物或摻合物 製成，及一多孔薄膜，其至少一側上塗覆有一高玻璃轉 變溫度(Tg)聚合物或摻合物。 10. 如申請專利範圍第9項之電池分離器，其中該分離器係 為一能夠在一鋰離子充電電池、電池芯、電池包、蓄電 器、電容器、或類似物中保留其物理結構直到250°C之 超高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器或薄膜。 11. 如申請專利範圍第9項之電池分離器，其中該分離器係 為一能夠在一鋰離子充電電池、電池芯、電池包、電池、 48 201212341 蓄電器、電容器、或類似物中保留其物理結構直到160 °(：之高熔融溫度微孔鋰離子充電電池分離器或薄膜。 12. 如申請專利範圍第9項之電池分離器，其中該高Tg聚合 物係被塗覆至一熱塑性聚合物製成的一微孔基底薄膜 上。 13. 如申請專利範圍第12項之電池分離器，其中該等熱塑性 聚合物係選自：聚烯烴諸如聚乙烯，聚丙烯，聚甲基戊 稀，及其摻合物、混合物、或組合。 14. 如申請專利範圍第12項之電池分離器，其中諸如聚丙烯 之該基底薄膜或膜可選用性地被預處理，藉以更改該薄 膜的表面特徵且改良該高Tg聚合物塗覆物對於該基底 薄膜之黏著。 15. 如申請專利範圍第14項之電池分離器，其中該等預處理 係可包括：塗底料，拉伸，電暈處理，電漿處理，及/ 或塗覆，諸如其一或兩側上之介面活性劑塗覆。 16. 如申請專利範圍第12項之電池分離器，其中該高Tg聚合 物係為聚苯咪唑(PBI)。 17. —種高熔融溫度分離器，包含至少一層，塗覆物或組件 具有當電池維持在較佳>160°C、更佳>180°C、又更佳 >200°C、且最佳>220°C的升高溫度一段較佳至少5分 鐘、較佳至少15分鐘、且更佳至少60分鐘的時間期間 時，足以防止陽極與陰極之間接觸之一高位準的維度或 結構完整性，且亦較佳在約160°C、更佳180°C、最佳220 °C提供或容許該等電極之間繼續的至少部份離子流，且 49 201212341 此分離器可稱為一非關斷高溫熔融完整性（HTMI)分離 器。 18.如申請專利範圍第17項之高熔融溫度分離器，其中該至 少一層、塗覆物、或組件係包括至少一具有約250°C或 以上的一玻璃轉變溫度（Tg)且具有一約50°C或以下的電 解質中Tg抑制（約200°C或以上的電解質中有效Tg)之聚 合物（高Tg聚合物），且該高Tg聚合物亦應可溶解於至少 一溶劑或溶劑混合物中，且更佳地，該高Tg聚合物可溶 於諸如DMAc之至少一適度揮發性溶劑中。 50 201212341 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（ ）圖。（無) (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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