DE102009035759A1

DE102009035759A1 - Galvanisches Element und Separator mit verbesserten Sicherheitseigenschaften

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Publication number: DE102009035759A1
Application number: DE102009035759A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr. Holl; Markus Dr. Pompetzki; Markus Kohlberger; Alfons Joas; Kemal Akca; Horst Wagner; Peter Dr. Haug; Arno Dr. Perner
Original assignee: VARTA Microbattery GmbH
Current assignee: VARTA Microbattery GmbH; VW VM Forschungs GmbH and Co KG
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-03
Also published as: CN102498593A; JP2013500562A; KR20120052340A; WO2011012567A1; US20120164502A1; EP2460210A1

Abstract

Beschrieben wird ein galvanisches Element mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem dazwischenliegenden Separator, wobei der Separator zumindest teilweise aus einem Polymer besteht, dessen Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C beträgt. Des Weiteren wird ein mehrlagiger Separator für galvanische Elemente, insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien, beschrieben, der mindestens eine Lage aus dem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Element, das einen Separator mit verbesserten Sicherheitseigenschaften aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch den Separator mit den verbesserten Sicherheitseigenschaften selbst.
Bei einem elektrischen Separator handelt es sich um eine Membran, die vor allem in Batterien und Akkumulatoren eingesetzt wird, um Elektroden entgegengesetzter Polarität voneinander zu separieren. In aller Regel ist ein Separator aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, ist jedoch durchlässig für Ionen und weist eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine gute chemische Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und sonstigen in Batterien verwendeten Chemikalien auf. Von Vorteil ist weiterhin, wenn ein Separator eine gewisse Elastizität besitzt, da er bei Lade- und Entladevorgängen regelmäßig auch mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, insbesondere in Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien.
Kommerziell erhältliche Separatoren bestehen überwiegend aus porösen organischen Polymerfilmen oder aus Vliesstoffen, beispielsweise aus Vliesen aus Glas- oder Keramikmaterialien. So lassen sich z. B. poröse Folien aus Polypropylen oder aus einem Polypropylen/Polyethylen/Polypropylen-Verbund als Separatoren einsetzen.
Sehr häufig kommen heutzutage in Batterien primäre oder sekundäre Lithium-Systeme zum Einsatz. Im Vergleich zu klassischen Nickel-Cadmium-Batterien oder Nickel-Metallhydrid-Batterien zeichnen sich Lithium-Batterien durch zahlreiche Vorteile aus. Hervorzuheben sind insbesondere die sehr hohe spezifische Energiedichte und dass Lithiumbatterien in aller Regel eine nur sehr geringe Selbstentladungsrate sowie praktisch keinen Memoryeffekt aufweisen. Nachteilhaft ist allerdings, dass Lithium-Batterien in der Regel stets einen brennbaren Elektrolyten sowie häufig auch brennbare Elektrodenmaterialien wie Graphit enthalten. Metallisches Lithium reagiert darüber hinaus sehr heftig mit Wasser. Überladungen von Lithiumbatterien oder Beschädigungen können daher zu Bränden oder sogar zu Explosionen führen.
Es ist daher erforderlich, Lithium-Batterien mit Sicherheitsmechanismen auszustatten, so dass im Fall einer Beschädigung oder einer Überladung und einer damit einhergehenden Erwärmung der Batterie der Stromkreis in der Batterie unterbrochen wird. Dies kann beispielsweise mittels spezieller Separatoren geschehen, beispielsweise mittels des oben bereits erwähnten Polyolefinseparators aus Polypropylen und Polyethylen. Ab einer bestimmten Temperatur, der sogenannten „Shut Down Temperatur”, schmilzt das Polyethylen auf, und die Poren des Separators werden verschlossen. Der Stromkreis wird damit irreversibel unterbrochen, eine weitere unkontrollierte Entladung der Zelle kann nicht stattfinden. Nachteilig an Separatoren aus Polyolefinen ist allerdings deren begrenzte thermische Stabilität, denn bei einer weiteren Erwärmung der Batterie schmilzt auch das Polypropylen. In der Folge kann es zu einem Aufschmelzen des gesamten Separators (dem sogenannten „Melt Down”) und damit zu einem großflächigen inneren Kurzschluss kommen.
Vor Melt Down Effekten geschützt sind Separatoren auf Keramikbasis, beispielsweise die bereits genannten Separatoren aus Keramikvliesen oder Keramikgeweben. Allerdings zeigen diese Separatoren wiederum keinen Shut down Effekt, der für viele Batterieabnehmer ein unverzichtbares Sicherheitsmerkmal darstellt.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Batterien mit verbesserten Sicherheitseigenschaften bereitzustellen. Der Fokus der Entwicklung sollte dabei insbesondere auf der Bereitstellung von Batterien mit im Hinblick auf ihre Sicherheitseigenschaften verbesserten Separatoren liegen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das galvanische Element mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen galvanischen Elementes sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 angegeben. Desweiteren trägt auch der Separator mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe bei. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Separators finden sich in den abhängigen Ansprüchen 11 bis 13. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Ein erfindungsgemäßes galvanisches Element weist eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen dazwischen liegenden Separator auf.
Besonders zeichnet sich ein erfindungsgemäßes galvanisches Element dadurch aus, dass der Separator zumindest teilweise aus einem Polymer besteht, dessen Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur oberhalb von 200°C liegt. Ein Separator mit einem solchen Polymer weist eine deutlich höhere thermische Stabilität auf als aus dem Stand der Technik bekannte organische Separatoren. So schmelzen beispielsweise die eingangs genannten Polyolefinseparatoren allesamt in der Regel bereits bei Temperaturen deutlich unter 200°C. Der Schmelzbereich von Polypropylen liegt in der Regel bei 160°C bis 165°C, der von Polyethylen bei maximal 145°C (im Fall von high density polyethylen).
Als Schmelztemperatur bezeichnet man bekanntlich die Temperatur, bei der ein Stoff schmilzt, das heißt vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Bei Polymeren ist diese Temperatur nicht immer gut bestimmbar. Einige Polymere zersetzen sich bevor sie schmelzen. Bei diesen Polymeren kann stattdessen die oben genannte Erweichungstemperatur als charakteristischer Kennwert verwendet werden kann. Die Erweichungstemperatur (auch Glasübergangstemperatur T_G genannt) ist die Temperatur, bei der ein Polymer die größte Änderung der Verformungsfähigkeit aufweist. Andere Polymere zeigen keinen scharfen Schmelzpunkt sondern schmelzen in einem Temperaturbereich. Bei diesen Polymeren soll als Schmelztemperatur die untere Grenze dieses Bereiches gelten.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen galvanischen Elements wird ein Separator verwendet, der mindestens teilweise aus einem Polymer besteht, dessen Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur zwischen 200°C und 400°C liegt. Innerhalb dieses Bereiches sind eine Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur zwischen 300°C und 400°C weiter bevorzugt.
Als Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur oberhalb von 200°C kommen grundsätzlich mehrere Polymere in Frage, als besonders geeignet haben sich allerdings Polyetherketone (PEK), ganz besonders bevorzugt Polyetheretherketone (PEEK), erwiesen.
Bei Polyetherketonen handelt es sich bekanntlich um hochtemperaturbeständige thermoplastische Kunststoffe, das erwähnte PEEK zählt zu seinen bekanntesten und wichtigsten Vertretern. Die Schmelztemperatur von PEEK liegt bei ca. 335°C bis 345°C. Es existieren diverse Abkömmlinge (z. B. PEEEK, PEEKEK und PEKK), welche geringfügig andere Schmelzpunkte aufweisen (z. B. PEKK ca. 391°C oder PEEEK ca. 324°C). Polyetherketone sind gegenüber fast allen organischen und anorganischen Chemikalien beständig. Empfindlich sind sie gegenüber UV-Strahlung sowie gegenüber stark sauren und oxidierenden Bedingungen, wie sie in der Regel in Batterien jedoch nicht anzutreffen sind.
Hochtemperaturstabile Polymere wie Polyetherketone zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei Erwärmung keine oder nur eine sehr geringe Schrumpfung zeigen. Das Schrumpfen von Separatoren bei Erwärmung hatte bei aus dem Stand der Technik bekannten galvanischen Elementen regelmässig zu Problemen geführt. So konnten in Zellen interne Kurzschlüsse beobachtet werden, die dadurch verursacht waren, dass sich der Separator eines Elektroden-Separator-Laminats bei Erwärmung zurückzog und so direkte Kontakte zwischen den Elektroden zuließ. Derartige Probleme treten bei erfindungsgemäßen galvanischen Elementen nur noch sehr selten, vorzugsweise gar nicht mehr auf.
Der Separator in einem erfindungsgemäßen Element weist in bevorzugten Ausführungsformen bei einer Erwärmung von Raumtemperatur auf 200°C einen maximalen Schrumpfungswert von 5% auf. Dies gilt insbesondere für Separatoren aus PEEK. Der maximale Schrumpfungswert bezieht sich dabei sowohl auf die Länge als auch auf die Breite des Separators. Weder in Längsrichtung noch senkrecht dazu sollte der Separator bei der angegebenen Erwärmung mehr als 5% schrumpfen. Bestimmt werden kann der Schrumpfungswert, indem mindestens drei Prüflinge mit jeweils 10 cm Länge (und jeweils gleicher Dicke, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 μm und 100 μm) in einem Ofen erwärmt und für 5 min 200°C heißer Luft ausgesetzt werden. Die dabei auftretenden Längenänderungen werden bestimmt und gemittelt.
Insbesondere Separatoren aus PEEK zeichnen sich neben ihrer hohen thermischen auch durch eine hervorragende mechanische Beständigkeit aus. Bevorzugt weisen Separatoren in erfindungsgemäßen galvanischen Elementen, insbesondere solchen, die mindestens teilweise aus PEEK bestehen, eine sehr hohe Durchstoßfestigkeit im Bereich zwischen 100 g und 300 g, vorzugsweise zwischen 150 g und 250 g, insbesondere von ca. 200 g, auf. Diese Werte lassen sich über den Standardtest gemäß ASTM D3763 bestimmen.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Separator eines erfindungsgemäßen galvanischen Elements um eine Folie, also nicht etwa um ein Vlies oder ein Gewebe. Herstellen lässt sich eine solche Separatorfolie beispielsweise klassisch durch Extrusion oder sie wird gegossen.
Bevorzugt sind insbesondere einlagige Folien, die mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C bestehen.
Besonders geeignet als Separatoren für ein erfindungsgemäßes galvanisches Element sind aber auch mehrlagige, beispielsweise durch Coextrusion herstellbare Folien mit mindestens einer Lage aus dem Polymer mit dem Schmelz- und/oder Erweichungspunkt oberhalb von 200°C. Bevorzugt weisen diese mehrlagigen Folien neben der mindestens einen Lage aus dem Polymer mit dem Schmelz- und/oder Erweichungspunkt > 200°C mindestens einer weiteren Lage aus einem weiteren, insbesondere aus einem vergleichsweise niedriger schmelzenden Polymer, auf.
So kann der Separator in besonders bevorzugten Ausführungsformen neben der Lage aus dem hochtemperaturbeständigen Polymer mit dem Schmelz- und/oder Erweichungspunkt oberhalb von 200°C auch eine oder mehrere Lagen aus einem Polymer aufweisen, das eine Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C, insbesondere zwischen 100°C und 200°C, aufweist.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C um ein Polyolefin, ganz besonders bevorzugt um Polyethylen und/oder Polypropylen.
Ein solcher mehrlagiger Folienseparator vereint die Eigenschaften eines hochtemperaturbeständigen Separators wie den eingangs genannten keramischen Vliesen oder keramischen Geweben mit den Eigenschaften eines simplen Polyolefinseparators. Bei einer Erwärmung kann bereits bei relativ niedrigen Temperaturen ein Shut down der Batterie erfolgen. Das Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C schmilzt und verschließt dabei die Poren der Lage aus dem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C. Diese Lage wiederum schmilzt aber selbst nicht, so daß ein Melt down, also ein völliges Zusammenschmelzen des Separators, verhindert werden kann.
Der erfindungsgemäße Separator weist eine Durchlässigkeit für Ionen, insbesondere für Lithium-Ionen auf. Besonders bevorzugt weist er eine Porosität zwischen 15 und 85 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 35 und 60 Vol.-%, auf. Die Porosität stellt dabei das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen des Polymerlage dar, sie dient also als klassifizierendes Maß für die tatsächlich vorliegenden Hohlräume. Die Bestimmung der Porosität kann z. B. dadurch erfolgen, daß man das spezifische Gewicht eines erfindungsgemäßen Folienseparators in Vergleich setzt zum spezifischen Gewicht einer nichtporösen Folie, die unter gleichen Bedingungen wie der Folienseparator, abgesehen von speziellen Maßnahmen zur Herstellung der Poren, hergestellt wurde.
Die obigen Angaben zur Porosität gelten vorzugsweise sowohl für ein- als auch für mehrlagige Folienseparatoren und im letzteren Fall sowohl für Lagen aus dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C und für Lagen als auch aus dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C
Herstellen lässt sich ein solcher poröser Separator beispielsweise durch Foliengießen oder Extrusion (bzw. im Fall eines mehrlagigen Folienseparators auch durch Coextrusion mehrere Polymere) und anschließendem Recken, insbesondere in einer Zugdehnungsmaschine. Alternativ kann beispielsweise ein Polymer mit einem Mineralöl gemischt und extrudiert werden. Beim anschließenden Entfernen des Mineralöls werden dann die Poren freigesetzt. Die beiden Techniken können ohne weiteres auch kombiniert werden. Grundsätzlich gehören derlei Vorgehensweisen aber zum Stand der Technik und bedürfen daher vorliegend keiner näheren Erläuterung.
Ein weiteres Merkmal, mit dem sich der Separator zumindest in besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen galvanischen Elements charakterisieren lässt, ist die Permeabilität des Separators. Von der Anmelderin wurde gefunden, dass besonders geeignete Separatoren, insbesondere solche aus PEEK bzw. mit mindestens einer Lage aus PEEK, einen Gurley-Wert zwischen 90 und 600 sec/100 cm³ Luft aufweisen sollten. Der Gurley-Wert gibt an, in welcher Zeit 100 cm³ Luft durch eine 6,4 cm² große Fläche des Separators bei einer Druckdifferenz von 0,188 psi (0,00124106 bar) strömt. Die Bestimmung des Gurley-Werts erfolgt in der Regel in einem Densometer.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße ein- oder mehrlagige Separator in einem erfindungsgemäßen galvanischen Element eine Gesamtdicke zwischen 5 μm und 100 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 μm und 35 μm, auf.
Die Elektroden eines erfindungsgemäßen galvanischen Elementes sowie der Separator bilden in der Regel einen stabilen Verbund aus. Sie können beispielsweise durch Lamination oder Verklebung miteinander verbunden sein.
Besonders bevorzugt liegen die positive Elektrode, die negative Elektrode und der dazwischen liegende Separator in Form eines flachen, gewickelten oder gefalteten Verbundes vor. Im ersten Fall bildet der Verbund aus positiver Elektrode, negativer Elektrode und Separator eine Einzelzelle aus, von denen ein erfindungsgemäßes galvanisches Element auch mehrere enthalten kann. Diese können innerhalb eines erfindungsgemäßen galvanischen Elementes z. B. stapelartig angeordnet sein. Ansonsten ist es natürlich möglich, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Element um eine Wickelzelle oder eine Faltzelle handelt. Der Verbund weist in diesem Fall vorzugsweise eine Abfolge Elektrode-Separator-Elektrode-Separator auf.
Es ist bevorzugt, dass es sich bei mindestens einer der Elektroden eines erfindungsgemäßen galvanischen Elements um eine Lithium interkalierende Elektrode handelt. Bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Element handelt es sich entsprechend bevorzugt um eine primäre oder sekundäre Lithiumbatterie.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist auch ein Separator selbst von der vorliegenden Erfindung umfasst. Der erfindungsgemäße Separator ist für den Einsatz in galvanischen Elementen vorgesehen, insbesondere solchen, wie sie oben beschrieben sind. Die im Folgenden beschriebenen Merkmale können entsprechend insbesondere auch dazu dienen, den Separator des erfindungsgemäßen galvanischen Elements näher zu charakterisieren. Umgekehrt gelten die oben gemachten Ausführungen zu bevorzugten Ausführungsformen des Separators in einem erfindungsgemäßen galvanischen Element (beispielsweise zur bevorzugten Dicke oder zur Porosität) grundsätzlich auch für den im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Separator.
Bei dem erfindungsgemäßen Separator handelt es sich um einen mehrlagigen Separator. Er umfasst stets mindestens eine Lage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C und mindestens eine weitere Lage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C.
Bei der mindestens einen Lage aus dem höher schmelzenden Polymer handelt es sich vorzugsweise um eine dünne Folie. Bei der mindestens einen weiteren Lage aus dem niedriger schmelzenden Polymer kann es sich gleichfalls um eine Folie handeln, die beispielsweise durch Coextrusion zusammen mit der ersten Lage gebildet wurde. Alternativ kann es sich bei der weiteren Lage aber auch um eine Beschichtung handeln, die nachträglich auf eine Folie aus dem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C aufgebracht wurde.
Sowohl das Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C (das höher schmelzende Polymer) als auch das Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C (das niedriger schmelzende Polymer) wurden bereits definiert. Auf die entsprechenden Ausführungen wird hiermit Bezug genommen und verwiesen.
Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßer Separator den folgenden Schichtaufbau auf:

– eine erste Außenlage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C
– eine mittlere Lage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C
– optional eine zweite Außenlage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C

Ein Beispiel hierfür wäre die Schichtabfolge PE/PEEK/PE.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Beispiel in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können einzelne Merkmale jeweils für sich oder zu mehreren in Kombination miteinander bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen.
Beispiele

(1) 25 kg PEEK-Granulat mit einer Volumenfließrate nach ISO 1133 (bei 380°C/5 kg) von 70 cm³/10 min bis 160 cm³/10 min und 10 kg eines mineralischen Prozessöls wurden in einem Doppelschneckenextruder mit Breitschlitzdüse extrudiert und in einem der Düse nachgeschalteten, beheizten Walzwerk auf 50 μm Dicke kalandriert. Die resultierende Folie wurde mit Hexan bei Raumtemperatur vollständig extrahiert. Der vollständig extrahierte Separator wurde in einer Zugdehnungsmaschine biaxial (auch ein monoaxiales Recken ist möglich) um jeweils ca. 35% gereckt (üblich ist ein Recken um 20 bis 100% der ursprünglichen Länge bzw. ggf. Breite). Der extrahierte und gereckte Separator wies eine Porosität von ca. 45 Vol.-% auf.
(2) Mit Lithium-Ionen-Zellen in zwei Ausführungen wurden Ofentests bei einer Zellspannung von 4,2 V durchgeführt. Vorschriften wie UL 1642, GB/T 18287 (Chinese Standard for Lithium Batteries) schreiben diese vor. Die Zellen wurden dabei einer Temperatur von ca. 150°C für mehr als 10 Minuten ausgesetzt. In einem Fall wurde eine herkömmliche Zelle mit einem Polyolefinseparator dem Test unterzogen (Referenz) und im anderen Fall eine erfindungsgemäße Zelle mit einem Separator aus PEEK, der wie unter (1) beschrieben hergestellt worden war.

1 zeigt den Ofentest mit der herkömmlichen Zelle, bei der starke Einbrüche der Zellspannung anzeigen, dass eine sichere Separation der Elektroden nicht mehr gegeben war. Die Zelle hätte sich jederzeit aufgrund eines starken internen Kurzschlusses entzünden können.
2 zeigt den Ofentest mit der erfindungsgemäßen Zelle (mit PEEK-Separator), bei welcher die nur geringe Abnahme der Zellspannung erkennen lässt, dass während des gesamten Testverlaufs eine sichere Trennung der Elektroden gegeben war.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ASTM D3763 [0017]
- ISO 1133 [0038]
- UL 1642 [0038]
- GB/T 18287 [0038]

Claims

Galvanisches Element mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem dazwischenliegenden Separator, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator zumindest teilweise aus einem Polymer besteht, dessen Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C beträgt.
Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur zwischen 200°C und 400°C, insbesondere zwischen 300°C und 400°C, liegt.
Galvanisches Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymer mit dem Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C um ein Polyetherketon (PEK), insbesondere um ein Polyetheretherketon (PEEK), handelt.
Galvanisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Separator um eine einlagige Folie handelt, die mindestens teilweise aus dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C besteht.
Galvanisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Separator um eine mehrlagige Folie mit mindestens einer Lage aus dem Polymer mit dem Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C handelt.
Galvanisches Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator mindestens eine Lage aus einem Polymer aufweist, das eine Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C, insbesondere zwischen 100°C und 200°C, aufweist.
Galvanisches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C um ein Polyolefin, insbesondere um Polyethylen und/oder Polypropylen, handelt.
Galvanisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Elektrode, die negative Elektrode und der dazwischenliegende Separator in Form eines flachen, gewickelten oder gefalteten Verbundes vorliegen.
Galvanisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei mindestens einer der Elektroden um ein Lithium interkalierende Elektrode handelt.
Mehrlagiger Separator für galvanische Elemente, insbesondere solchen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eine Lage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C und mindestens eine weitere Lage aus einem Polymer mit einer Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C.
Separator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage aus dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur > 200°C eine Porosität zwischen 15 und 85%, vorzugsweise zwischen 35 und 60%, aufweist.
Separator nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage aus dem Polymer mit der Schmelz- und/oder Erweichungstemperatur < 200°C eine Porosität zwischen 15 und 85%, vorzugsweise zwischen 35 und 60%, aufweist.
Separator nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Dicke zwischen 5 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 35 μm, aufweist.