具有改善的安全特性的原電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于原電池（10）、特別是鋰離子電池的分離裝置（1），所述原電池（10）包括由所述分離裝置（1）分離的至少一個(gè)正電極（12）和至少一個(gè)負(fù)電極（14）。該分離裝置（1）包含由非基于聚烯烴的聚合物組成的第一多微孔的膜片（2）和至少一個(gè)由聚烯烴聚合物組成的第二多微孔的膜片（4），其中所述第一膜片（2）具有相對(duì)于所述至少第二膜片（4）更高的熔化或軟化溫度。
【專利說(shuō)明】具有改善的安全特性的原電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于原電池、特別是鋰離子電池的分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池，也稱為鋰離子聚合物電池或鋰聚合物電池或相應(yīng)的模塊、組或電池、蓄電池或系統(tǒng)，是原電池，其具有包括嵌入結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)正電極和至少一個(gè)負(fù)電極，在該嵌入結(jié)構(gòu)中鋰離子能夠可逆地嵌入或脫嵌、也就是移入或移出。此外需要鋰離子導(dǎo)電鹽的存在，該導(dǎo)電鹽當(dāng)前不僅在消費(fèi)品領(lǐng)域而且在汽車領(lǐng)域中優(yōu)選為六氟磷酸鋰(LiPF6)15鋰離子通過(guò)多孔的分離裝置移動(dòng)，該分離裝置將正電極和負(fù)電極相互分離并且這是在所有運(yùn)行狀態(tài)下。
[0003]鋰離子電池的突出之處在于，非常高的特定的能量密度、低自放電速度以及在應(yīng)用中沒(méi)有記憶效應(yīng)。自然鋰離子電池總是包含可燃的電解質(zhì)并且經(jīng)常包含氣體可燃的電池材料，例如炭黑或鋁箔。當(dāng)鋰離子電池過(guò)載或損壞時(shí)能夠?qū)е禄馂?zāi)或爆炸。因此需要的是，給鋰離子電池配備安全機(jī)制，以便如果必要中斷電池中的電流回路。對(duì)于改善的自身安全性(固有的安全性，英語(yǔ)！intrinsic safety)的決定性意義在此歸因于多孔的分離裝置。
[0004]由多孔的基于聚烯烴的塑料、例如聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯-聚丙烯復(fù)合物組成的分離裝置是已知的。自從確定的溫度、也稱為關(guān)斷溫度起，特別是在聚乙烯(PE)的情況下導(dǎo)致快速熔化，從而熔合并繼而封閉分離裝置的孔。電流電路不可逆地中斷并且不發(fā)生另外的不受控的放電。該機(jī)制稱為關(guān)斷機(jī)制。正好，聚烯烴分離裝置具有在熱壓力下的負(fù)特性，以便在周圍收縮，其中在此導(dǎo)致大面積的內(nèi)部短路。具有更高熔化溫度的這樣的構(gòu)件進(jìn)一步確保機(jī)械穩(wěn)定性，其中自然僅能夠受限地保持穩(wěn)定性。
[0005]特別是能夠當(dāng)在分離裝置中應(yīng)用基于聚烯烴的聚合物薄膜的情況下導(dǎo)致側(cè)面周圍的收縮(schrinking)并且繼而導(dǎo)致原電池的電極的直接接觸，其中將導(dǎo)致短路。
[0006]由文獻(xiàn)DE102009035759A1已知一種原電池的分離裝置，其至少部分地由聚合物組成，其熔化和/或軟化溫度位于在200°C之上并且特別之處在于低收縮值。稱之為抗高溫的熱塑性的塑料，例如聚醚酮(PEK)或聚醚醚銅(PEEK)。自然因此實(shí)現(xiàn)的提高的熱穩(wěn)定性導(dǎo)致:沒(méi)有總是確?？煽康?、集成到電池單元中的熱敏的保護(hù)機(jī)制。多孔的塑料膜片的熱穩(wěn)定性越高，孔的熔化越延遲。因此對(duì)鋰離子轉(zhuǎn)移的封鎖將延遲并因此對(duì)整個(gè)電流電路的中斷將延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]按照本發(fā)明提出一種用于原電池、特別是鋰離子電池的分離裝置，所述分離裝置包括負(fù)電極(陰極)和正電極(陽(yáng)極);還提出一種用于制造分離裝置的方法和一種原電池，其中分離裝置分離所述電極。按照本發(fā)明，分離裝置包含由非基于聚烯烴的聚合物組成的第一多微孔的膜片和至少一個(gè)由聚烯烴聚合物組成的第二多微孔的膜片，其中所述第一膜片相對(duì)于所述至少第二膜片具有更高的熔化或軟化溫度。[0008]在此膜片是具有對(duì)于一些材料高滲透性的薄的多孔的系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)于在其應(yīng)用中存在的材料具有好的機(jī)械強(qiáng)度和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。這些膜片形成膜片組合，其總地來(lái)說(shuō)具有多孔性，其足以被在原電池中采用的電解質(zhì)填充。膜片組合也稱為分離裝置復(fù)合材料或復(fù)合物能夠容易地由商業(yè)通用的多孔的單纖維膜片批量生產(chǎn)，它們例如能夠作為無(wú)紡織物、針織物或紡織物存在。
[0009]在本發(fā)明的意義上，將聚烯烴聚合物理解為這樣的聚合物，其通過(guò)烯烴的聚合形成，其中膜片僅僅由碳和氫組成，特別是屬于烯烴的同系族。與之相對(duì)地將非基于聚烯烴的聚合物理解為所有類型的聚合物，除了在本發(fā)明的意義上如前限定的聚烯烴聚合物之外。
[0010]按照本發(fā)明的分離裝置提供一個(gè)至少兩層的復(fù)合物，其由第一層和第二層組成，該第一層也稱為核心膜片，其由具有高熔化溫度的非基于聚烯烴的聚合物組成；該第二層也稱為輔助膜片，其由具有比核心膜片的熔化溫度更低的熔化溫度的聚烯烴聚合物組成，其中同時(shí)確保關(guān)閉機(jī)制以及進(jìn)一步確保在出現(xiàn)高溫度的情況下電極的安全分離。
[0011]將這樣的溫度稱為熔化溫度，在該溫度下材料熔化，繼而從固態(tài)過(guò)渡到液態(tài)。在聚合物的情況下該溫度并不總是可固定到一個(gè)值，從而取而代之地能夠也使用上述提及的軟化溫度作為表征的特征值。也稱為玻璃化溫度的軟化溫度是這樣的溫度，在該溫度下聚合物具有變形性能的最大變化。有時(shí)候聚合物沒(méi)有示出準(zhǔn)確的熔點(diǎn)而是在溫度范圍中的熔化，其中應(yīng)該將范圍的下邊界考慮為熔化或軟化溫度。
[0012]在按照本發(fā)明的分離裝置的一個(gè)實(shí)施形式中，對(duì)于核心膜片考慮這樣的聚合物，其具有在165至320°C的范圍中的熔化或軟化溫度?；旧线@些聚合物選自以下組，即聚酯例如聚對(duì) 苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)或芳族聚酰胺。
[0013]膜片組合的耐溫性以及還有盡可能的機(jī)械穩(wěn)定性決定性地通過(guò)核心膜片的聚合物確定。核心膜片能夠在此以薄的并且同時(shí)機(jī)械穩(wěn)定的由耐高溫的聚合物纖維組成的基底的形式、以復(fù)合聚合物的針織的編織的或其他的形式應(yīng)用。多種相應(yīng)的膜片在市場(chǎng)上可以買到，其中這些膜片此外的區(qū)別在于材料側(cè)自身的聚合物、結(jié)構(gòu)、可能的填料、多孔性和/
或厚度。
[0014]按照本發(fā)明分離裝置具有另一層，其由具有低熔化或軟化溫度的基于聚烯烴的塑料組成，該低熔化或軟化溫度位于在100°c至165°C的范圍中。特別適合的是聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯-聚丙烯共聚物，其中該也稱為輔助膜片的層也能夠在其自身多層地構(gòu)成。這樣的聚合物膜片的應(yīng)用表明了對(duì)于強(qiáng)堿的化學(xué)耐抗性，這樣的聚合物膜片同樣在市場(chǎng)上可以買到。
[0015]關(guān)于分離裝置復(fù)合物的幾何結(jié)構(gòu)，該復(fù)合物具有復(fù)合厚度，其能夠位于在5 μ m與50 μ m之間的范圍中、優(yōu)選在ΙΟμL?與40μπι之間并且特別優(yōu)選地在15μπι與25μπι之間。
[0016]按照本發(fā)明的分離裝置的另一實(shí)施形式設(shè)定，膜片組合以陶瓷微粒涂層。這樣的基于陶瓷的涂層——其涂覆在分離裝置的至少一側(cè)上——進(jìn)一步相對(duì)于熱和化學(xué)負(fù)荷來(lái)穩(wěn)定該分離裝置。按照本發(fā)明的分離裝置的涂層能夠具有金屬鋁、鋅、硅、錫、鈦、鍺和/或釔的不導(dǎo)電氧化物。而且能夠應(yīng)用自身是傳導(dǎo)鋰離子陶瓷的陶瓷，其中尤其提高了具有這樣的分離裝置的原電池的載流能力。除了提及的氧化物之外也可以考慮磷酸鹽、硫化物和鈦鹽。
[0017]為了改善涂層的附著力優(yōu)選地能夠應(yīng)用增附劑，其中該增附劑具有硬化溫度，其位于在應(yīng)用的膜片的熔化或軟化溫度之下。按照本發(fā)明的分離裝置能夠在分別分配給電極的兩個(gè)側(cè)上涂層。多孔的陶瓷涂層的厚度位于在Iym與20μπι之間的范圍中、優(yōu)選在2 μ m與6μπι之間的范圍中。
[0018]多孔的復(fù)合涂層可以包含粘合劑，例如聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)或環(huán)氧乙烷(PEO)和具有通常球形形狀的陶瓷微粒。如此選擇陶瓷微粒的微粒大小分布，以使得由此能夠調(diào)節(jié)由現(xiàn)有即使已知的分離裝置的多孔性。陶瓷涂層的相應(yīng)多孔性位于在33%與66%之間。例如為了調(diào)節(jié)復(fù)合物的50%的多孔性采用具有5ym厚度的干式涂層，其具有在亞微范圍例如具有大約700nm的大小的陶瓷微粒。
[0019]按照本發(fā)明，分離裝置包括至少兩個(gè)膜片，其形成組合。能夠例如通過(guò)兩個(gè)多孔塑料薄層膜片的壓延批量生產(chǎn)這樣的組合，這樣的多孔塑料薄層膜片能夠以不同的品名買到?？蛇x地能夠通過(guò)加熱支持壓延過(guò)程，其中適合的溫度例如20°C位于在低熔的聚合物的玻璃化溫度之下。
[0020]在按照本發(fā)明的分離裝置的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，膜片組合在各個(gè)膜片之間包括增附劑層，其提供核心膜片到至少一個(gè)輔助膜片的連接。優(yōu)選地增附劑層具有電絕緣特性，然而對(duì)于常見(jiàn)的電解質(zhì)是可滲透的。能夠優(yōu)選的是，各個(gè)膜片相互整面地或逐點(diǎn)地粘合。在后種情況下，增附劑以一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的形式在各個(gè)膜片層之間設(shè)置。
[0021]優(yōu)選地以液體形式應(yīng)用增附劑，例如通過(guò)噴鍍、壓蓋、壓緊、壓入、卷起、擠壓、涂抹、浸潰、噴注或澆注。這樣的增附劑涉及在室溫下可用的粘合劑，其通過(guò)加熱是不可激活的和/或在室溫下可硬化。尤其地，應(yīng)用的增附劑相對(duì)于在原電池中應(yīng)用的組成部分在化學(xué)上是惰性的。增附劑此外還包括在化學(xué)上硬化的粘合劑，其中單組分或多組分系統(tǒng)是可能的。也能夠應(yīng)用在物理上可解開的粘合劑。例如增附劑能夠是基于聚氨酯或環(huán)氧樹脂的，但是也能夠是單組分或多組分的。備選地能夠應(yīng)用丙烯酸酯或換硅氧烷-復(fù)膜粘合劑。
[0022]按照本發(fā)明的分離裝置優(yōu)選應(yīng)用在原電池中，其具有至少一個(gè)嵌鋰電極和至少一個(gè)鋰脫嵌電極。本申請(qǐng)的另一對(duì)象是一種原電池，特別是在鋰離子電池中，具有按照本發(fā)明的分離裝置。原電池具有至少一個(gè)正電極和負(fù)電極，其中存在負(fù)電極/分離裝置/正電極的順序。
[0023]在原電池的另一實(shí)施形式中，所述分離裝置通過(guò)增附劑與各電極連接，從而有利地單個(gè)元件的特別經(jīng)濟(jì)的處理是可能的。這樣的粘合過(guò)程能夠無(wú)論如何集成到生產(chǎn)工藝中，其中昂貴和高成本的措施不是必要的。在此能夠?qū)⒃龈絼┩扛驳揭粋€(gè)或兩個(gè)待連接的面上，如果可能將該增附劑預(yù)先烘干并且如果必要進(jìn)行激活。在此同樣能夠通過(guò)具有單獨(dú)可調(diào)節(jié)的壓緊壓力的壓緊來(lái)支持粘合過(guò)程，其中電極和分離裝置的復(fù)合物立即在機(jī)械上是能負(fù)重的。
[0024]通過(guò)按照本發(fā)明的分離裝置的初始材料的匹配或者通過(guò)初始材料的進(jìn)一步再處理能夠考慮到不同的化學(xué)和技術(shù)要求。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):[0026]按照本發(fā)明提出的解決方案的突出之處在于，按照本發(fā)明提出的分離裝置和按照本發(fā)明提出的原電池相比于常規(guī)原電池具有顯著更高的安全水平。如果膜片組合作為分離裝置在次級(jí)電池單元中應(yīng)用，那么由于更高的熱量可耐性該次級(jí)電池單元在50°C至300°C的顯著更高的溫度范圍中在熱壓力下自身更安全。
[0027]按照本發(fā)明提出的分離裝置此外包括耐高溫的多細(xì)孔的膜片，其突出之處在于極大地提高了拉伸和刺穿強(qiáng)度。除此之外按照本發(fā)明的分離裝置因此也具有相對(duì)于機(jī)械負(fù)荷例如振動(dòng)的好的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0028]在常規(guī)分離裝置的情況下出現(xiàn)基于聚烯烴的四周收縮的溫度范圍中，耐高溫聚合物顯示了沒(méi)有或者少量的收縮。因此按照本發(fā)明提出的分離裝置是熱穩(wěn)定和機(jī)械穩(wěn)定的并且無(wú)論如何不具有幾何結(jié)構(gòu)變化。
[0029]按照本發(fā)明的分離裝置將在最小收縮的情況下的關(guān)閉機(jī)制和在輔助膜片的熔化過(guò)程的開始與在應(yīng)用的核心膜片的熔化時(shí)的穩(wěn)定性損失之間變大的溫差組合在一起。因此在導(dǎo)致整個(gè)分離裝置的所謂的“熔掉”、也就是熔化之前，也能夠增大溫差并繼而還有時(shí)間間隔。
[0030]按照本發(fā)明提出的分離裝置能夠以格外低成本的方式由商業(yè)上通用的多微孔膜片制造，其中實(shí)現(xiàn)了膜片組合或化合的膜片，其提供了很大程度的自身安全性。
[0031]此外按照本發(fā)明的分離裝置——其例如具有由聚酰亞胺組成的相對(duì)于陰極定向的核心膜片——具有更高的電化學(xué)特性。按照本發(fā)明提出的穩(wěn)定化的復(fù)合膜片在電氣過(guò)載的情況下作為應(yīng)力因子更穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 [0032]按照本發(fā)明的對(duì)象的另外的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施形式通過(guò)附圖描述并且在隨后的描述中進(jìn)一步闡述。其中:
[0033]圖1示出了在充電過(guò)程期間鋰離子從正電極到負(fù)電極的移動(dòng)方向；
[0034]圖2示出了在放電過(guò)程期間鋰離子從負(fù)電極到正電極的移動(dòng)；以及
[0035]圖3示出了按照本發(fā)明的分離裝置的實(shí)施形式的示意橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0036]由按照?qǐng)D1的圖示得知在原電池的充電過(guò)程22期間鋰離子的移動(dòng)方向。
[0037]原電池10——其構(gòu)件在圖1中僅僅示意地標(biāo)明——包括正電極12 (陽(yáng)極)和負(fù)電極14(陰極)。在兩個(gè)電極12、14之間流動(dòng)的電流能夠通過(guò)安培表16測(cè)量。引導(dǎo)鋰離子的電解質(zhì)位于在正和負(fù)極12、14之間的間隔18中。一般電解質(zhì)是液體電解質(zhì)，例如在有機(jī)溶劑混合物中六氟磷酸鋰LiPF6的單分子溶劑。有機(jī)溶劑能夠是例如碳酸亞乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯(DEC)、對(duì)稱或非對(duì)稱的乙醚。通過(guò)該液體電解質(zhì)確保了結(jié)合圖3示出的分離裝置的濕潤(rùn)性。
[0038]在圖1中通過(guò)附圖標(biāo)記20標(biāo)明了在充電過(guò)程22中鋰離子的移動(dòng)方向。
[0039]由反應(yīng)方程式:
[0040]C6+LiM02->LiC6+Li(i_x)M02
[0041]M=過(guò)渡金屬氧化物，例如鈷(Co)、錳(Mn)或鎳(Ni)得知充電過(guò)程22。
[0042]此外以附圖標(biāo)記28表示原電池10的正極側(cè)，而以附圖標(biāo)記30表示原電池10的負(fù)極側(cè)。[0043]按照?qǐng)D2的圖示描述了原電池10的放電過(guò)程，其中鋰離子相反于在圖1中示出的移動(dòng)方向20由負(fù)電極14移動(dòng)到正電極12,該方向以附圖標(biāo)記24表不。
[0044]按照在圖2中的圖示的原電池10的結(jié)構(gòu)類似于按照在圖1中的圖示的原電池的結(jié)構(gòu)，其中圖2描述了放電過(guò)程26。作為放電過(guò)程26的基礎(chǔ)的同樣是上述反應(yīng)方程式，其自然以相反的方向進(jìn)行。
[0045]按照?qǐng)D1和2的圖示用于表示鋰離子的可逆的移入或移出、亦即嵌入或脫嵌。
[0046]圖3示出了具有第一層的按照本發(fā)明的分離裝置I的橫截面，該第一層也稱為核心膜片2。核心膜片2包含非基于聚烯烴而是耐高溫的聚合物，例如聚酯。在圖3中示出的實(shí)施例中，核心膜片2具有5至50 μ m的厚度，其中該核心膜片用作無(wú)紡織物、針織物或紡織物。核心膜片2由纖維構(gòu)成，該纖維選自以下聚合物組，包括聚酰亞胺、聚酯、芳族聚酰胺、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚酮(PEK)。在示出的實(shí)施例中，核心膜片2具有迷宮式多孔性，以附圖標(biāo)記3標(biāo)明。在此迷宮式多孔性就是這樣的多孔性，該多孔性不具有均勻的花樣并且特別是不具有打開的通道或區(qū)域，通過(guò)該通道或區(qū)域分離裝置的兩側(cè)直接連接。迷宮式多孔性的各個(gè)迷宮式通道是死路。
[0047]核心膜片2以及整個(gè)分離裝置I的厚度對(duì)于在原電池10中的應(yīng)用中的特性具有大的作用，因?yàn)橐环矫嬉噪娊赓|(zhì)浸透的分離裝置I的靈活性與其相關(guān)并且另一方面面阻力也是與其相關(guān)的。更薄的分離裝置允許在電池堆中更大的堆積密度并繼而在相同體積下更大的能量的存儲(chǔ)。
[0048]此外在圖3中的按照本發(fā)明的分離裝置I具有第二層，其也稱為輔助膜片4。輔助膜片4在該示出的實(shí)施例中是基于聚烯烴的多孔的塑料薄膜，其設(shè)計(jì)為具有與核心膜片2不同的厚度。聚乙烯、聚丙烯和/或聚乙烯-聚丙烯共聚物證實(shí)為適合的聚烯烴聚合物。
[0049]在圖3中示出的分離裝置I中核心膜片2和輔助膜片4的不同之處在于其多孔性。特別是輔助膜片4能夠以打開的多孔性存在，通過(guò)附圖標(biāo)記5標(biāo)明。核心膜片2示出了迷宮式多孔性3，通過(guò)其形成較小的鋰枝晶。
[0050]通過(guò)以下的例子進(jìn)一步描述本發(fā)明。
[0051]例1:按照現(xiàn)有技術(shù)具有參考分離裝置的鋰離子電池。
[0052]參考分離裝置包括大約35μπι厚的多孔的聚烯烴膜片。該按照例I構(gòu)成的鋰離子電池包括正接地——其由50:50的鋰鈷氧化物(LiCoO2)和鋰鎳鈷錳氧化物(LiNia33Coa33Mna33)混合物組成——和負(fù)接地，其由合成石墨(MCMB6-28)組成。
[0053]構(gòu)成十個(gè)樣品電池并且實(shí)現(xiàn)的正常容量為5.8安培小時(shí)。電池的100%的充電狀態(tài)(英語(yǔ):state of charge, SOC)為 4.20V。
[0054]例2:具有按照一個(gè)實(shí)施例的按照本發(fā)明的分離裝置的鋰離子電池。
[0055]按照本發(fā)明的分離裝置包括大約22 μ m厚的多孔的由聚酯組成的塑料薄膜作為核心膜片以及大約ISym厚的多孔的由聚乙烯組成的塑料薄膜作為輔助膜片，它們壓延為一個(gè)大約39 μ m厚的膜片組合。按照例2構(gòu)成的鋰離子電池包括正接地——其由50:50的
鋰鈷氧化物(LiCoO2)和鋰鎳鈷猛氧化物(LiNia33Coa33M%33)混合物組成-和負(fù)接地，其
由合成石墨(MCMB6-28)組成。
[0056]構(gòu)成十個(gè)樣品電池并且實(shí)現(xiàn)的正常容量為5.8安培小時(shí)。電池的100%的充電狀態(tài)(英語(yǔ):state of charge, SOC)為 4.20V。
[0057]例3:具有按照一個(gè)實(shí)施例的按照本發(fā)明的分離裝置的鋰離子電池。
[0058]按照本發(fā)明的分離裝置包括大約20 μ m厚的多孔的由聚酰亞胺組成的塑料薄膜作為核心膜片以及大約14μπι厚的多孔的由聚乙烯組成的塑料薄膜作為輔助膜片，它們壓延為一個(gè)大約33 μ m厚的膜片組合。按照例3構(gòu)成的鋰離子電池包括正接地——其由50:50
的鋰鈷氧化物(LiCoO2)和鋰鎳鈷猛氧化物(LiNia33Coa33Mna33)混合物組成-和負(fù)接地，
其由合成石墨(MCMB6-28)組成。
[0059]構(gòu)成十個(gè)樣品電池并且實(shí)現(xiàn)的正常容量為5.8安培小時(shí)。電池的100%的充電狀態(tài)(英語(yǔ):state of charge, SOC)為 4.20V。
[0060]在表格I中示出了穿透測(cè)試的結(jié)果。常見(jiàn)的釘子穿透安全測(cè)試(穿透測(cè)試)是電池技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)并且在桑迪亞報(bào)告(SAND2005-3123)2006年8月根據(jù)EUCAR/USABC AbuseTest流程被描述。
[0061]在此以下測(cè)試參數(shù)適用:
[0062]以8厘米/秒的速度以釘子穿透電池。釘子的直徑為對(duì)于單個(gè)電池3mm。如果根據(jù)所謂的EUCAR Hazard水平出現(xiàn)泄漏，那么該測(cè)試通過(guò)，其中但是獲取少于50%的電解質(zhì)并且再者在電池中沒(méi)有出現(xiàn)火、火焰、撕裂以及爆炸。
[0063]釘子穿透安全測(cè)試在按照例子2和3的各10個(gè)鋰離子電池上并且作為按照例I的參考實(shí)施。在此各電池分別完全充電(100%S0C、
[0064]4.20V)。
[0065]表格I
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種用于原電池(10)、特別是鋰離子電池的分離裝置(1)，所述原電池(10)包括由所述分離裝置(I)分離的至少一個(gè)正電極(12 )和至少一個(gè)負(fù)電極(14)，所述分離裝置(I)包含由非基于聚烯烴的聚合物組成的第一多微孔的膜片(2)和至少一個(gè)包含聚烯烴聚合物的第二多微孔的膜片(4)，其中所述第一膜片(2)相對(duì)于所述至少一個(gè)第二膜片(4)具有更高的熔化或軟化溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離裝置(1)，其特征在于，從以下組中選擇所述第一多微孔的膜片(2)的材料，所述組基本上由聚酯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氨酯、聚酰胺和芳族聚酰胺組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分離裝置(I)，其特征在于，從聚烯烴聚合物組中選擇所述至少一個(gè)第二多微孔的膜片(4)的材料，所述聚烯烴聚合物組基本上包括聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯-聚丙烯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的分離裝置(I)，其特征在于，所述分離裝置(I)具有涂層，所述涂層帶有金屬鋁、鋅、硅、錫、鈦、鍺和/或釔的不導(dǎo)電氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的分離裝置(1)，其特征在于，借助于至少一種增附劑將所述至少一個(gè)第二多微孔的膜片(4)施加到所述第一多微孔的膜片(2)。
6.一種用于制造按照權(quán)利要求1至5之一所述的分離裝置(I)的方法，包括: a)提供由非基于聚烯烴的聚合物組成的第一多微孔的膜片(2)； b)施加至少一個(gè)包含 聚烯烴聚合物的第二多微孔的膜片(4)，其熔化或軟化溫度在所述第一多微孔的膜片(2)的熔化或軟化溫度之下； c)借助于壓延連接至少兩個(gè)多微孔的膜片(2、4)； d)通過(guò)熱作用將所述至少兩個(gè)多微孔的膜片(2、4)連接為膜片組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，借助于至少一種增附劑實(shí)現(xiàn)所述至少兩個(gè)多微孔的膜片(2、4)的連接。
8.一種原電池(10)，包括至少一個(gè)按照權(quán)利要求1至5之一所述的分離裝置(I )，其特征在于，包括至少一個(gè)嵌鋰電極和至少一個(gè)鋰脫嵌電極(12、14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的原電池(10)，其特征在于，所述分離裝置(I)借助于增附劑與所述正電極(12 )和所述負(fù)電極(14 )連接。
【文檔編號(hào)】H01M2/16GK104022243SQ201410068188
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月1日
【發(fā)明者】T·韋爾勒, M·科爾貝格爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會(huì)社