[发明专利]用于分离锂离子蓄电池或锂离子电池中的阳极和阴极的分离层

说明书

本发明涉及一种用于分离在锂离子蓄电池或锂离子电池中的阳极和阴极的分离层（分离器），以及一种用于其制造的方法。

以由聚丙烯或类似聚合物制成的多孔薄膜、无纺布或网络形式的分离层，以及正如例如从DE 102 55 122 A1中所公开的，含有传导锂离子的盐的陶瓷分离层（商业名称“Separion”），是当今的现有技术。

对于这种分离层所提出的要求是高的：

为了避免在阳极和阴极之间的电子短路，必须存在阳极和阴极之间的具有最小电子传导性的电子分离。

确保尤其是锂离子的高的离子传导能力，和以此所实现的蓄电池和电池的与此相联系的微小的内阻。

用于散出在蓄电池和电池的运行中所产生热量的高的导热能力。

在过载情况下的关断功能，用于尤其是针对例如在机动车领域中的大容积应用而维持原则上的功能和提高总的运行安全性。

绝对的无水性，和没有在各个材料之间的不希望的反应。

公知的分离层的缺点是小的热承载能力，和因此决定了尤其是在具有高能量含量的大容积的实施形式情况下小的运行安全性、费事的制造方法，以及采用在分离层中的化学材料的复杂的交互作用。

尤其是在陶瓷的分离层（分离器）中，需要多个过程步骤和复杂化学的互相作用，以便在物理的、电的和化学的参数方面达到所希望的特性。该公知解决方案的基本原理是，在作为机械的基本骨架的例如聚酯、聚丙烯腈或聚烯烃的聚合物薄膜上施加例如由Al₂O₃或SiO₂制成的陶瓷泥釉，该泥釉的粘附性必须通过添加例如像硅烷那样的增附剂来提高。陶瓷的颗粒于是在蓄电池复合物或电池复合物中，在一定程度上作为在阳极和阴极之间的间距保持器起作用，并且作为热导体负责散出热能。附加地施加了由蜡、低熔点的聚合物和类似物制成的断路层，它们在过载情况下封闭高多孔性薄膜的孔隙，并且因此防止了蓄电池或电池的烧毁。由聚合物薄膜、陶瓷泥釉、增附剂和断路颗粒（Abschaltpartikel）组成的该复杂的多孔的复合物，于是用作诸如LiPF₆或LiBOB的传导锂离子的盐的载体材料，其中又必须将这些盐溶解在低熔点的离子液体中。于是在一个其它的步骤中用该盐溶液完全浸渍和浸湿载体薄膜，然后才达到所希望的特性。

本发明的任务是提供一种排除了当前现有技术的存在缺点的分离层（分离器）。尤其是应在蓄电池或电池的至少相同的效率的情况下，与由聚丙烯或类似聚合物制成的或建立于其上的分离层相比较，应提供一种更紧凑的和可以显著更简单制造的分离层。

根据本发明通过一种按照权利要求1的由基于由聚合物或聚合物类型物质组成的有机基质（Matrix）的薄膜制成的分离层以及通过一种按照权利要求15的用于制造这种薄膜的方法来解决该任务。在从属权利要求中请求保护本发明的有利的扩展方案。

本发明由一种在锂离子蓄电池或锂离子电池中用于分离阳极和阴极的基于有机泥釉溶液的新式分离层（分离器）所组成。

为了制造本发明的分离层，首先将所谓的粘合剂溶解在有机的溶剂中，并通过例如在溶解器、制导射束混合器或研磨机中的合适的混合过程制作所谓的预制泥釉（Vorschlichker）。

有利地采用聚合物或聚合物类型物质，由其制成的分离层用这些聚合物或聚合物类型物质具有高的锂离子传导能力。这例如是来自所谓的无机有机混合聚合物的材料等级的聚合物，这些混合聚合物也是在Ormocere的名称下公知的。这些聚合物或聚合物类型的物质，以0.5重量%至30重量%（以重量百分比的数量份额）的份额，优选以1重量%至15重量%的份额得到采用。

除此之外，该聚合物或聚合物类型物质的、基本上含有硅氧烷的骨架的无机份额负责由其制成的分离层的高的热的、机械的和电化学的稳定性。

将具有直至5重量%份额、优选具有小于3重量%份额的从现有技术中公知的软化剂以及具有直至5重量%份额、优选具有小于3重量%份额的分散剂混入该预制泥釉中，可以是有帮助的。

 软化剂负责以后的分离层的某种柔软性，并且分散剂有助于使分离层的组分均匀分布。