一種多孔膜可以具有包括一種聚合物粘合劑的高濃度的球形填充劑。該聚合物粘合劑可以對填充劑材料具有親和力并且可以將這些填充劑材料一起保持在具有高彎曲度和一致孔隙大小的多孔結構中。可以用一種增強網如非編織網來制造該膜。該膜可以是大于50%多孔的，具有小于1微米的孔隙大小。在寬度可以是小于0.02微米的孔壁內，一種緊密填裝的填充劑材料可以具有小于0.005微米的平均直徑。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】填充的多孔膜相關申請的交叉引用本申請要求以下的權益并且引用它們:由柯比*W.比爾德(Kirby ff.Beard)于2011年3月13日提交的名稱為“填充的多孔膜(Filled Porous Membrane) ”的美國臨時專利申請序列號61/452，127、由柯比W.比爾德于2011年3月13日提交的名稱為“使用熱力學平衡的填充的微孔聚合物配制物來產生優化的微孔膜(Filled Microporous PolymerFormulations Using Thermodynamic Equilibrium to Create Optimized MicroporousMembranes) ”的美國臨時專利申請序列號61/452，128、以及由柯比W.比爾德于2011年10月24日提交的名稱為“高性能隔板(High Performance Separators) ”的美國臨時專利申請序列號61/550，886，這些申請的全部內容特此通過對它們披露和傳授的所有的引用清楚地結合。
技術介紹
多孔膜用于許多應用，包括過濾器、空氣可透膜，并且用于電化學裝置如電池和電容器中。取決于應用，可以容易地制造有效的多孔膜，它具有一致的孔隙大小和良好的彎曲度，并且具有用于加工和使用的可接受的機械特性。專利技術概述一種多孔膜可以具有包括一種聚合物粘合劑的高濃度的球形填充劑。該聚合物粘合劑可以對填充劑材料具有親和力并且可以將這些填充劑材料一起保持在具有高彎曲度和一致孔隙大小的多孔結構中。可以用一種增強網如非編織網來制造該膜。該膜可以是大于50%多孔的，具有小于I微米的孔隙大小。在寬度可以是小于0.02微米的孔壁內，一種緊密填裝的填充劑材料可以具有小于0.005微米的平均直徑。本概述被提供用于以簡化形式介紹概念的選擇，這些概念在以下詳細說明中進一步描述。本概述不旨在鑒別提出權利`要求的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制提出權利要求的主題的范圍。附圖簡要說明在附圖中，附圖說明圖1是示出填充的多孔材料的截面的一個實施例的示意解。圖2是示出填充的多孔材料的表面的電子顯微學圖像。圖3是示出在后加工之后的填充的多孔材料的表面的電子顯微學圖像。圖4是示出用不同微孔膜構造的一些鋰離子電池的放電功率的圖表。詳細說明一種多孔膜可以具有高孔隙率和小孔隙大小。在這些孔壁內，高度填裝的球形填充劑材料可以與一種聚合物結合。該膜可以用一種非編織或其他增強材料來形成。該膜可以具有大于50 %的孔隙率和小于I微米的平均孔隙大小。該孔壁厚度可以是近似0.02微米，并且填充劑顆粒大小可以是近似0.001微米或更高。該填充劑材料可以是大于該膜的體積的10%。以緊密密度填裝非常小的顆粒經常具有困難。由于靜電效應或其他現象，非常小的顆粒經常難以緊密地填裝。當填充劑非常緊密地填裝到微孔膜的孔壁中時，填充劑材料粒徑與聚合物孔壁厚度的尺寸比可以是近似1: 5。這些填充劑材料可以是任何固體材料，如呈任何形狀或形態的陶瓷、玻璃、氧化物、碳、復合物、塑料、聚合物復合物、金屬、纖維素。在許多實施例中，這些顆粒在形狀上可以是球形或近似球形的。可以通過若干不同的方法來制造該膜，包括液體萃取、相轉化、浸取、拉伸、力學機制、或其他方法。該膜可以使用不同聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、PET、PVDF、丙烯酸、PVC、酰胺、或其他聚合物。本主題的具體實施例用于說明具體專利技術方面。這些實施例僅作為舉例，并且容許不同修改和替代形式。所附權利要求旨在覆蓋如由權利要求所定義的本專利技術的精神和范圍內的所有修改、等效物、以及替代物。貫穿本說明書，貫穿這些圖的說明中的相同參考數字表示相同要素。圖1是示出可以具有填充劑材料的多孔材料的截面的實施例100的示意圖。實施例100不是按比例的，但用于界定一種多孔膜的不同尺寸。實施例100說明一種膜的小截面。在許多實施例中，一種多孔膜可以包括一種增強材料，如由不同材料制成的編織或非編織網。該增強材料可以增加用于該膜的制造或最終用途的結構強度。實施例100的膜可以使用`用于多孔材料的任何類型的制造工藝來形成。這類工藝包括液體萃取、常規或非常規相轉化、浸取、拉伸、力學機制、或其他制造工藝。孔徑102可以從0.01至10微米進行變化，其中典型大小是0.1至I微米。在一些實施例中，孔徑102可以是大至5mm。壁厚104可以從0.01至0.05微米進行變化，但取決于孔隙大小，在一些區域中可以從0.001至0.1微米進行變化。顆粒大小106可以從0.005至0.1微米進行變化，但在一些實施例中可以從0.001至0.2微米進行變化。在一些實施例中，該顆粒大小可以測量為最大大小，當篩選這些顆粒時這可能是適當的。一些實施例可以以平均或中值顆粒大小來測量顆粒大小。許多實施例可以使用球形的或總體上圓形、橢圓體、正方形、或其他形狀的顆粒。這類實施例可以使用單一尺寸來測量這些顆粒。這種實施例的一個實例可以是Ti02。在一些實施例中，可以使用纖維狀顆粒。纖維狀顆粒可以是細長的，呈長條、錐體、小片的形狀、或一些其他形狀。這種實施例的一個實例可以是硅灰石。在仍然其他實施例中，可以使用具有任何形狀的纖維。更小的纖維狀顆粒可以被捕獲在聚合物粘合劑108內，而在第二任選的實施例中更大的纖維狀顆粒(大于I微米)可以延伸穿過、跨越這些孔或在這些孔之間延伸，從而產生一種多孔纖維狀網絡，該網絡不依賴于圍繞這些更大纖維狀顆粒的聚合物膜壁內部署的這些填充劑。實施例100的實例中的這些顆粒可以被捕獲在聚合物粘合劑108內，與這些顆粒松散地定位在這些孔內的情況不同。孔徑與顆粒大小的比率可以是在2: I至50: I的范圍中，其中許多實施例是大于5:1的。壁厚與顆粒大小的比率可以是在1:1至5:1的范圍中，其中許多實施例是大于2: I的。一些實施例可以是在10: 1、20: 1、或更大的范圍中。填充劑的體積相對該膜的總體積可以是大于10%或在一些情況下大于20%。總體而言，一個實例膜可以具有70%空隙、20%固體顆粒、以及10%聚合物粘合劑。在一些實施例中，顆粒相對聚合物的體積可以是1: 1、1: 2、2: 1、1: 1.5,1.5: 1、或一些其他比值。可以制造該膜以使得這些填充劑分散在壁結構內同時保持孔結構。該膜的孔隙率對于多種應用如電池隔板或過濾器可以是大于50%，并且孔隙大小在許多實施例中可以是小于I微米。 孔徑與孔壁厚度比可以是大于1: 1，并且在許多實施例中可以是小于10: I。粒徑與孔壁厚度比可以是大于1:1并且在一些情況下可以是大于1000: I。對于大孔隙膜，孔隙大小可以是0.1至I微米。微孔膜可以具有0.01至0.1微米的孔隙大小。超孔膜可以具有0.001至0.01微米的孔隙大小。納米孔膜可以具有0.0001至.0001微米的孔隙大小，并且反滲透膜可以具有小于0.0001微米的孔隙大小。可以制造具有填充劑的任何上述大小的膜。填充的多孔膜的一種用途可以是作為一種高溫失效機制。在電化學電池(如一種電池)的一個實例中，高度填充的膜可以用作陽極與陰極之間的隔板。如果在非常高的溫度下操作該電池，該膜的聚合物粘合劑可以熔化并且引起多孔結構的坍塌。大概從更高溫的材料制造的填充劑材料可以在該多孔結構坍塌時用于限制這本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：柯爾比·W·比爾德，安·M·愛德華茲，
申請(專利權)人：多孔滲透電力技術公司，
類型：
國別省市：
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