[发明专利]多孔隔板提供离子隔离的电化学电池

摘要

本发明提供了电化学电池，包括对电解质中某些材料可渗透并且对其他材料不能渗透的隔板。本发明还提供了形成这种隔板的方法。隔板的选择性渗透性通过其特定的孔直径和该直径的窄分布来实现。具体地，允许负责电化学电池中的离子传输的物质通过隔板，而另一物质被阻挡，从而防止电池的降解。例如，允许含有锂离子的物质进入可充电电池，而含有过渡金属的一种或多种物质被阻挡。在一些实施方式中，隔板可包括膜层，其具有至少90％的孔的直径为约0.1纳米至1.0纳米。膜层可以是独立层或由膜支撑件支撑。

主权项

1.一种电化学电池，包括：正极；负极；隔板，设置在正极和负极之间，其中，所述隔板在正极和负极之间提供电隔离，其中所述隔板包括第一膜层；和包含第一物质和第二物质的电解质，其中至少一部分电解质设置在隔板内，其中，至少部分电解质设置在隔板内的隔板对在正极和负极之间提供离子流通的第一物质是可渗透的，其中，至少部分电解质设置在隔板内的隔板对包含正极电化学活性材料的元素的第二物质基本上是不可渗透的，其中第一物质选自下组：H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、F^–、Cl^–、Br^–、I^–、BF₄^–、PF₆^–、AsF₆^–、ClO₄^–、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐、三(五氟乙基)三氟磷酸盐、双(氟磺酰基)亚胺、环‑二氟甲烷‑1,1‑双(磺酰基)亚胺、环‑六氟丙烷‑1,1‑双(磺酰基)亚胺、双(三氟甲磺酰亚胺)、双(全氟乙磺酰基)亚胺、双(草酸)硼酸盐、二氟(草酸)硼酸盐、双(氟丙二酸)硼酸盐、四氰基硼酸盐、二氰基三唑盐、二氰基‑三氟甲基‑咪唑盐、二氰基‑五氟乙基‑咪唑盐、及它们的离子对，其中第二物质包括包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、B、C、N、O、Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Se、In、Sn、Sb、Te、Tl、Pb、Bi、Po、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ac、Th、Pa、U、甲磺酸盐、三氟甲磺酸盐、三(五氟乙基)三氟磷酸盐、双(氟磺酰基)亚胺、环‑二氟甲烷‑1,1‑双(磺酰基)亚胺、环‑六氟丙烷‑1,1‑双(磺酰基)亚胺、双(三氟甲磺酰亚胺)、双(全氟乙磺酰)亚胺、双(草酸)硼酸盐、二氟(草酸)硼酸盐、双(氟丙二酸)硼酸盐、四氰基硼酸盐、二氰基三唑盐、二氰基三氟甲基‑咪唑盐、二氰基‑五氟乙基‑咪唑盐、乙酰丙酮化物、乙酰丙酮、式RC＝OCH₂COOR’所示的β‑酮酯、及它们的离子对的原子、离子、离子对和分子中的至少一种，其中R和R'各自独立地为C_1‑6烷基、C_6‑12芳基、或C_1‑6烷氧基‑C_1‑6烷基。