[发明专利]用于电化学装置的氟聚合物膜

说明书

本发明涉及一种用于电化学装置的膜、一种用于制造所述膜的方法以及所述膜在用于制造电化学装置的方法中的用途。

本申请要求在2016年6月14日提交的欧洲申请号EP 16305722.7的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于电化学装置的膜、一种用于制造所述膜的方法以及所述膜在用于制造电化学装置的方法中的用途。

背景技术

氟聚合物以及特别地偏二氟乙烯聚合物用于多种多样的包括电化学应用的应用中。

例如，由于氟聚合物的耐化学性和抗热老化性，它们有利地被用作制造适合用于电化学装置如二次电池中的电极或膜的原料。

碱金属或碱土金属二次电池典型地通过组装正电极(阴极)、离子传导膜以及负电极(阳极)形成。离子传导膜(常常被称为隔膜(separator))在电池中起着至关重要的作用，因为它必须提供高的离子电导率同时确保在相对电极之间的有效分离。

适合于在电化学装置如二次电池中使用的电解质典型地包括液体电解质和固体电解质。为了使电解质适合于在二次电池中使用，它们应该展示对于电极的高的离子电导率、高的化学和电化学稳定性以及在宽的温度范围内的高的热稳定性。

适合于在锂离子二次电池中使用的液体电解质典型地包括溶解于合适的有机溶剂中的金属盐如锂盐。

然而，当在液体电解质的闪点以上加热它时，由于过热可出现关键的安全问题。特别地，通过由阴极材料释放的氧与作为燃料的有机液体电解质的化学反应在高温下可发生热失控。

为了解决在锂离子二次电池中的安全问题，已经研究了凝胶聚合物电解质，其有利地结合了液体电解质和固体聚合物电解质两者的优点，因此被赋予了高的离子电导率和高的热稳定性。

此外，某些金属盐可能在用于制造二次电池的方法期间降解或可能腐蚀此类二次电池的任何一个电极的集电体。

特别地，与容易经历水解的LiPF₆相比，LiTFSI已经被广泛地用作稳定的电解质盐。参见例如TERBORG，L.等人，Investigation of thermal aging and hydrolysismechanisms in commercial lithium ion battery electrolyte[商业锂离子电池电解质中热老化和水解机理的研究].Journal of Power Sources[电源杂志].2013，第242卷，第832-837页。

不幸的是，在用于锂离子二次电池中的阴极的高压活性材料存在下，含有溶解于有机碳酸酯中的LiTFSI的电解质介质倾向于腐蚀该阴极的铝集电体。参见例如KRAEMER，L.等人，Mechanism of Anodic Dissolution of the Aluminum Current Collector in 1MLiTFSI EC：DEC 3∶7in Rechargeable Lithium Batteries[可充电锂电池中1M LiTFSI EC∶DEC 3∶7中的铝集流体的阳极溶解的机理].J.Electrochem.Soc.[电化学学会杂志].2013，第160卷，第2期，第A356-360页。

此外，含有溶解于离子液体而非有机碳酸酯的LiTFSI的电解质介质倾向于将用于锂离子二次电池的基于石墨的阳极剥落。参见例如ROTHERMEL，S.等人，Dual-graphitecells based on the reversible intercalation of bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anions from an ionic liquid electrolyte[基于来自离子液体电解质的双(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子的可逆嵌入的双石墨电池].Energy[能源].2014，第7卷，第3412-3423页。