Усовершенствованные мембраны, каландрированные микропористые мембраны, аккумуляторные сепараторы, и соответствующие способы - RU2018114027A
Код документа: RU2018114027A
Формула
1. Аккумуляторный сепаратор для литиевой батареи, включающий
по меньшей мере одну микропористую мембрану, имеющую по меньшей мере одну наружную поверхность или поверхностный слой, имеющую/имеющий структуру пор с порой, представляющей собой отверстие или пространство между соседними ламелями, которые соединены с одной или обеих сторон фибриллой или мостиковой структурой между соседними ламелями,
по меньшей мере часть мембраны содержит соответственные группы пор между соседними ламелями, причем ламели, ориентированы по существу вдоль поперечного направления, а фибриллы или мостиковые структуры между соседними ламелями ориентированы по существу вдоль продольного направления, причем наружная поверхность по меньшей мере некоторых из ламелей является по существу уплощенной или планарной,
при этом структура пор имеет по меньшей мере одно из: по существу трапециевидные или прямоугольные поры, поры со скругленными углами, сдавленные или массивные ламели вдоль ширины или поперечного направления, хаотичные или менее упорядоченные поры, группы пор с областями недостающих или сломанных фибрилл, уплотненную ламеллярную каркасную структуру,
группы пор с отношением длин по поперечному направлению/продольному направлению (TD/MD) по меньшей мере 4, или по меньшей мере 6, или по меньшей мере 8, или по меньшей мере 9,
группы пор по меньшей мере с 10 фибриллами, или по меньшей мере с 14 фибриллами, или по меньшей мере с 18 фибриллами, или по меньшей мере с 20 фибриллами,
сдавленные или сжатые наслоенные ламели, однородную поверхность, слегка неоднородная поверхность, низкий коэффициент трения (COF), или их комбинации.
2. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором структура пор представляет собой закрытую структуру, обусловленную сдавливанием или сжатием по направлению толщины мембраны, и некоторые протяженные по направлению поверхности микропоры.
3. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана представляет собой полиолефиновую микропористую мембрану.
4. Аккумуляторный сепаратор по п.3, в котором мембрана представляет собой полученную сухим способом мембрану.
5. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана имеет толщину от 5 мкм до 25 мкм, и по меньшей мере одно из:
усилие для удаления штифта от 200-900 грамм-силы,
показатель Герли (JIS), секунд, от 50-250,
пористость от 30%-90%,
прочность на прокалывание от 150 г-600 г,
отношение прочности при растяжении по MD/TD-направлениям от 1,45-2,2, и
значение распространения отверстия от горячего острия составляет от 2 до 4 мм.
6. Аккумуляторный сепаратор по п.5, в котором мембрана имеет по меньшей мере одно из: поверхностную шероховатость от 0,0 до 1,5 мкм, извитость свыше 1, извитость свыше 2, коэффициент трения менее 0,3, усилие для удаления штифта менее 900 грамм-силы, усилие для удаления штифта менее 800 грамм-силы, показатель Герли ниже 200, и прочность на прокалывание по меньшей мере 400 г.
7. Аккумуляторный сепаратор по п.5, в котором мембрана представляет собой полученную сухим способом одно- или многослойную микропористую полимерную мембрану, причем мембрана подвергнута растяжению в продольном направлении и растяжению в поперечном направлении, либо последовательно, либо одновременно, и затем каландрированию с использованием давления.
8. Аккумуляторный сепаратор по п.7, в котором валик, использованный для каландрирования, выполнен гладким, текстурированным, шероховатым, выпуклым, вогнутым, или иным образом конфигурированным.
9. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана представляет собой полимерную мембрану, которая включает полиолефин, который включает полипропилен, полиэтилен, компаунд полиолефинов, смесь полиолефинов, один или более сополимеров полиолефина, и их комбинации.
10. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана имеет по меньшей мере одно из: термически отключающую мембрану, улучшенное циклирование батареи, улучшенную однородность, и устойчивость к упругому последействию во время сборки батареи.
11. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором толщина мембраны сокращена каландрированием на 2-80%.
12. Аккумуляторный сепаратор по п.11, в котором каландрирование представляет собой по меньшей мере одно из симметричного и асимметричного каландрирования.
13. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана представляет собой полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовую мембрану, и в котором соотношение толщин полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовых слоев варьирует от 0,05/0,90/0,05 до 0,25/0,50/0,25.
14. Аккумуляторный сепаратор по п.13, в котором полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовая микропористая мембрана имеет относительную пористость предпочтительно от 20% до 75%.
15. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана имеет толщину менее 20 мкм.
16. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана имеет прочность при TD-растяжении свыше 400 кгс/см2.
17. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана представляет собой микропористую разделительную мембрану с керамическим покрытием, включающую:
многослойную микропористую мембрану, имеющую первую и вторую поверхность,
керамическое покрытие по меньшей мере на одной поверхности указанной многослойной микропористой мембраны,
причем указанное керамическое покрытие включает керамические частицы и полимерный связующий материал, и причем по меньшей мере один слой указанной многослойной мембраны представляет собой MD-растянутую, TD-растянутую и каландрированную мембрану.
18. Аккумуляторный сепаратор по п.1, в котором мембрана представляет собой полученную сухим способом одно- или многослойную микропористую полимерную мембрану, включающую по меньшей мере одну микропористую полимерную разделительную мембрану, причем мембрана была подвергнута растяжению в продольном направлении и растяжению в поперечном направлении, либо последовательно, либо одновременно, и по меньшей мере затем каландрирована с использованием по меньшей мере давления, по меньшей мере для усиления извитости.
19. Батарея, включающая сепаратор по любому из пп.1-18.
20. Транспортное средство, включающее батарею по п.19.
21. Способ изготовления биаксиально растянутой и каландрированной пористой полимерной однослойной или многослойной мембраны для сепаратора, включающий стадии:
экструдирования полимера с образованием непористого прекурсора мембраны, слоя или материала,
последовательного и/или одновременного биаксиального растяжения непористой мембраны, слоя или материала с образованием промежуточной растянутой пористой мембраны, и
каландрирования промежуточной растянутой пористой мембраны с образованием биаксиально растянутой и каландрированной мембраны,
причем мембрана имеет по меньшей мере одну наружную поверхность или поверхностный слой, имеющую/имеющий структуру пор с порой, представляющей собой отверстие или пространство между соседними ламелями, которые соединены с одной или обеих сторон фибриллой или мостиковой структурой между соседними ламелями,
по меньшей мере часть мембраны содержит соответственные группы пор между соседними ламелями, причем ламели ориентированы по существу вдоль поперечного направления, а фибриллы или мостиковые структуры между соседними ламелями ориентированы по существу вдоль продольного направления, причем наружная поверхность по меньшей мере некоторых из ламелей является по существу уплощенной или планарной,
структура пор имеет по меньшей мере одно из: по существу трапециевидные или прямоугольные поры, поры со скругленными углами, сдавленные или массивные ламели вдоль ширины или поперечного направления, хаотичные или менее упорядоченные поры, группы пор с областями недостающих или сломанных фибрилл, уплотненную ламеллярную каркасную структуру,
группу пор с отношением длин по поперечному направлению/продольному направлению (TD/MD) по меньшей мере 4, или по меньшей мере 6, или по меньшей мере 8, или по меньшей мере 9,
группу пор по меньшей мере с 10 фибриллами, или по меньшей мере с 14 фибриллами, или по меньшей мере с 18 фибриллами, или по меньшей мере с 20 фибриллами,
сдавленные или сжатые наслоенные ламели, однородную поверхность, слегка неоднородную поверхность, низкое значение коэффициента трения (COF), или их комбинации.
22. Способ изготовления литиевой батареи, включающий стадии:
экструдирования полипропилена с образованием непористого прекурсора мембраны, и
экструдирования полиэтилена с образованием непористого прекурсора мембраны, и
наслоения полипропилена и полиэтилена в многослойной полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой конфигурации, и
отжига многослойной полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой непористой многослойной мембраны, и
растяжения в продольном направлении полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой непористой многослойной мембраны с образованием промежуточной одноосно растянутой многослойной микропористой мембраны, и
растяжения в поперечном направлении промежуточной одноосно растянутой полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой многослойной микропористой мембраны с образованием второй промежуточной растянутой в продольном направлении (MD) и в поперечном направлении (TD) полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой многослойной микропористой мембраны, и
каландрирования второй промежуточной MD- и TD-растянутой полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой многослойной микропористой мембраны с образованием полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовой многослойной микропористой мембраны, причем
мембрана имеет соотношение толщин полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовых слоев от 0,05/0,90/0,05 до 0,25/0,50/0,25.
23. Способ по п.22, в котором каландрированная MD- и TD-растянутая полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовая многослойная микропористая мембрана имеет толщину менее 20 мкм.
24. Способ по п.22, в котором стадия каландрирования может проводиться перед растяжением.
25. Способ по п.22, в котором нанесение керамического покрытия включается в процесс каландрирования.
26. Полиэтилен/полипропилен/полиэтиленовая аккумуляторная разделительная мембрана, изготовленная способом по п.22, причем температура каландрирования составляет менее 90°С.
