[发明专利]不对称的隔板

说明书

描述

技术领域

本发明涉及一种置于电池中的隔板，包括一个基体，其中所述基体具有用于接触电池阳极的阳极侧和用于接触电池阴极的阴极侧。

背景技术

在文端所提及的隔板种类早已由WO 2009/033514A1和WO2009/033627A1熟知。其中描述了具有颗粒填充物的非织造物，其作为电池和蓄能器中的隔板使用。

鉴于自然资源的缺乏和由此伴随的能源成本增加，使得蓄能器-特别是电能蓄能器-在现代工业社会中日益重要。

作为蓄能器主要使用电容器和电池。目前认为特别大有希望的是锂离子电池。这些电池如今已经用于移动应用中，例如在移动电话、摄像机等中使用。

可是在将这项技术转化至为了储存更大量电能所需要的大容量电池时，出现工艺过程放大问题。在此一个主要问题是电池的变热或过热。在大的电池中，其在充电或放电的过程中产生的热量释放相对较差，使得单个的电池元件暴露于高热负荷中，这造成电池寿命缩短。因此，对单个的电池元件的安全性、稳定性和使用寿命提出了更高的要求，以避免内部的短路及防止电池的爆炸。

为了确保锂离子电池的经济利用，除了增大电池还必须进一步提高其能量密度或功率密度。为了满足这些要求，将研制新的电极材料，不仅用于阳极也用于阴极。

在阴极使用高压阴极材料，其使得电池中更高的电池电压及由此还有更高的容量成为可能。所述的高压阴极材料，特别在电池充电的状态下，为强氧化性的材料，其对电池中所使用的元件提出了全新的要求。在阳极侧，隔板与强还原性的电极材料直接接触。

由此产生对于电解液以及与电极存在直接物理接触的隔板的新的要求。

发明描述

因此，本发明的目的在于提供一种隔板，其可无问题地使用于锂离子电池中并且提高锂离子电池的工作安全性。

根据本发明，上述目的通过具有权利要求1的特征的隔板实现。由此文端所提及的隔板的特征在于，阳极侧具有与阴极侧不同的材料相容性。

根据本发明首先认识到，需要一种隔板，其可以无问题地与各种电极材料接触。此外进一步认识到，隔板在阳极侧和阴极侧不同的材料相容性使得隔板能够与电极材料相适应。同时不仅可以设想，在阳极侧形成与阴极侧不同的孔隙率，而且甚至设置完全不同的材料或材料混合物。根据本发明，这种隔板允许，符合对于大的高能量或高功率的电池的新要求。与早已熟知的聚烯烃隔板(其由具有相对截面各向同性的孔隙结构的单一材料(聚乙烯或聚丙烯)构成)形成鲜明对比的是，根据本发明的隔板是不对称构建的。因此其可以分别适应于在相应电极侧对化学的或电化学的稳定性的相应不同要求。由此确保了电池更加安全的运行。

因此，开篇提及的目的得以实现。

隔板在阳极侧和阴极侧的各种材料性能还可以通过表面处理，例如反应性或激活性等离子体，电晕处理或氟化产生。由此特别是可以改善在电极上的附着，形成对抗电化学腐蚀的保护层或者通过电解液改善湿润性能。

在此背景下，阳极侧可以由第一材料或第一材料混合物构成及阴极侧由第二材料和第二材料混合物构成。相应的材料或材料混合物可以适应于在相应的电极侧的所述的化学或物理条件。

在阳极侧和/或阴极侧可能形成多细孔的阻隔层。由此可以阻止枝状晶体的生长。所述的枝状晶体的生长通常在阳极开始并从这里延续至阴极。其可以通过极细的孔的阻隔层而有效地减少。同时还可以设想，阳极侧极细的孔随阴极侧不断增长的孔径而行成。

所述的多细孔阻隔层可以层压在基体上。由此与基体建立稳固的且相对不易脱落的连接。所述的层压工艺允许基体和阻隔层独立的制造，其可以由一种材料或材料混合物构成。

所述的第一材料或第一材料混合物和/或第二材料或第二材料混合物可能具有填料。所述填料允许多细孔阻隔层孔隙率的调整。此处可以设想，应用浆材料、纤维或颗粒作为填料。这些填料甚至可以是为了改变基体的孔隙率而引入基体中的。

在此背景下，至少一部分填料可能以平均粒径为0.2至10μm，优选0.5至4μm的颗粒构成。所述0.2至10μm的粒径允许构建足够细孔的层。0.5至4μm的粒径允许在锂离子电池中有效阻止枝状晶体生长的多细孔的层的构建。由此，将避免短路或者甚至是电池的爆炸。所述颗粒可能以圆形或长形(gestreckt)构成。