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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)顆粒和用其生產(chǎn)的填充制品的制作方法

文檔序號(hào):41873441發(fā)布日期:2025-05-09 18:47閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種制造制品的方法,其包括:

2.如權(quán)利要求1所述的方法,包括在對(duì)填料顆粒和uhmwpe顆粒進(jìn)行剪切之前對(duì)uhmwpe顆粒進(jìn)行原纖維化處理。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中將共混顆粒組合物形成制品包括對(duì)共混顆粒組合物進(jìn)行壓延。

4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述制品具有dsc峰在約143℃和約175℃之間的dsc曲線,并且其中所述制品的原纖維化百分比大于0%。

5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述顆粒包括碳顆粒、導(dǎo)電碳顆粒、活性炭顆粒、石墨顆粒、炭黑顆粒和鋰化合物顆粒中的至少一種。

6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法,包括在對(duì)填料顆粒和uhmwpe顆粒進(jìn)行剪切之前對(duì)uhmwpe顆粒進(jìn)行調(diào)節(jié),其中調(diào)節(jié)后的uhmwpe顆粒的中值da為約10微米至約300微米。

7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述共混顆粒組合物包含少于10重量%的可原纖維化uhmwpe顆粒。

8.一種復(fù)合材料,其包含:

9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)合材料,其中所述復(fù)合材料具有dsc峰在約143℃和約175℃之間的dsc曲線,其中原纖維化百分比是通過(guò)dsc峰的積分占約100℃和約175℃之間dsc曲線的積分的百分比來(lái)確定的,并且其中所述制品的原纖維化百分比大于0%。

10.如權(quán)利要求8或9所述的復(fù)合材料,其中所述填料材料選自碳顆粒、導(dǎo)電碳顆粒、活性炭顆粒、石墨顆粒、炭黑顆粒和鋰化合物顆粒中的至少一種。

11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料,其中所述粘結(jié)劑體系包含少于20重量%的聚四氟乙烯。

12.如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料,其中所述粘結(jié)劑體系不含聚四氟乙烯。

13.一種共混顆粒組合物,其包含

14.如權(quán)利要求13所述的共混顆粒組合物,其中所述共混顆粒組合物包含少于約5重量%的可原纖維化粘結(jié)劑顆粒。

15.如權(quán)利要求12或13所述的共混顆粒組合物,其中所述填料材料包括碳顆粒、導(dǎo)電碳顆粒、活性炭顆粒、石墨顆粒、炭黑顆粒和鋰化合物顆粒中的至少一種。

16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的共混顆粒組合物,其中所述uhmwpe顆粒由細(xì)顆粒的團(tuán)聚體形成,并且其中所述細(xì)顆粒的平均直徑大于或等于10nm且小于或等于2000nm。

17.一種制品,其包括

18.如權(quán)利要求17所述的制品,其中uhmwpe顆粒包括以下至少之一:約0.820至約0.880的中值球度、約0.950至約0.990的中值凸度和約1.50至約1.80的中值長(zhǎng)寬比。

19.如權(quán)利要求17或18所述的制品,其中所述制品具有與原纖維化uhmwpe顆粒相關(guān)的約145℃至約155℃的吸熱峰。

20.如權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的制品,其中所述制品具有dsc峰在約143℃和約175℃之間的dsc曲線,其中所述原纖維化百分比是通過(guò)dsc峰的積分占約100℃和約175℃之間dsc曲線的積分的百分比來(lái)確定的,并且其中所述制品的原纖維化百分比大于0%。

21.如權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的制品,其中所述填料顆粒選自碳顆粒、導(dǎo)電碳顆粒、活性炭顆粒、石墨顆粒、炭黑顆粒和鋰化合物顆粒中的至少一種。

22.如權(quán)利要求17至21中任一項(xiàng)所述的制品,其中所述粘結(jié)劑體系包含少于20重量%的聚四氟乙烯。

23.如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的制品,其中所述粘結(jié)劑體系不含聚四氟乙烯。

24.如權(quán)利要求17至23中任一項(xiàng)所述的制品,其中所述制品是自支撐的。

25.如權(quán)利要求17至24中任一項(xiàng)所述的制品,其中所述原纖維化uhmwpe顆粒的中值da為約5微米至約300微米。

26.一種制造制品的方法,其包括:

27.如權(quán)利要求26所述的方法,其中所述制品具有dsc峰在約143℃和約175℃之間的dsc曲線,并且其中所述制品的原纖維化百分比大于0%。

28.如權(quán)利要求25或26所述的方法,包括在對(duì)uhmwpe顆粒進(jìn)行剪切之前對(duì)uhmwpe顆粒進(jìn)行調(diào)節(jié),使得uhmwpe顆粒具有約5微米至約300微米的中值da,或uhmwpe顆粒具有約0.820至約0.880的中值球度,或uhmwpe顆粒具有約0.950至約0.990的中值凸度,或uhmwpe顆粒具有約1.50至約1.80的中值長(zhǎng)寬比。

29.一種電極,其包括:

30.如權(quán)利要求29所述的電極,其中所述填料材料為電極的至少90重量%。

31.如權(quán)利要求29或30所述的電極,其中所述uhmwpe顆粒為電極的10重量%或更少。

32.如權(quán)利要求29至31中任一項(xiàng)所述的電極,其中所述電極是自支撐的。

33.如權(quán)利要求29至32中任一項(xiàng)所述的電極,其中所述電極具有dsc峰在約143℃和約175℃之間的dsc曲線,并且其中所述電極的原纖維化百分比大于0%。

34.如權(quán)利要求29至33中任一項(xiàng)所述的電極,其中所述uhmwpe顆粒具有約5微米至約300微米的中值da、或約0.820至約0.880的中值球度、或約0.950至約0.990的中值凸度,或約1.50至約1.80的中值長(zhǎng)寬比。

35.如權(quán)利要求29至34中任一項(xiàng)所述的電極,其中所述粘結(jié)劑體系包含少于20重量%的聚四氟乙烯。

36.如權(quán)利要求29至34中任一項(xiàng)所述的電極,其中所述粘結(jié)劑體系不含聚四氟乙烯。

37.一種制造電極的方法,其包括:

38.如權(quán)利要求37所述的方法,其中所述復(fù)合片材包含至少90重量%的填料顆粒。

39.如權(quán)利要求37或38所述的方法,其中所述復(fù)合片材包含10重量%或更少的原纖維化uhmwpe顆粒。

40.如權(quán)利要求37至39中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述復(fù)合片材的厚度為約10微米至約500微米。

41.如權(quán)利要求37至40中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述復(fù)合片材在最大載荷下的拉伸應(yīng)力為約2,500kpa至約7,000kpa。

42.如權(quán)利要求37至41中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述復(fù)合片材具有dsc峰在約143℃和約175℃之間的dsc曲線,并且其中所述復(fù)合片材的原纖維化百分比大于0%。

43.如權(quán)利要求37至42中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述復(fù)合片材在最大載荷下的拉伸應(yīng)變?yōu)榧s3%至約9%。

44.如權(quán)利要求37至43中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述復(fù)合片材的斷裂拉伸應(yīng)變?yōu)榧s5%至約50%。

45.如權(quán)利要求37至44中任一項(xiàng)所述的方法,包括將復(fù)合片材施加到導(dǎo)電基材上。

46.如權(quán)利要求37至45中任一項(xiàng)所述的方法,其中將干混產(chǎn)物形成復(fù)合片材包括施加壓力、壓延或施加熱量中的一種或多種。

47.如權(quán)利要求37至46中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述填料顆粒選自碳顆粒、導(dǎo)電碳顆粒、活性炭顆粒、石墨顆粒、炭黑顆粒和鋰化合物顆粒中的至少一種。

48.一種制備用于干法電極工藝的調(diào)節(jié)后的可原纖維化超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的方法,其包括:

49.一種超高分子量聚乙烯(uhmwpe)樹脂,其包括

50.一種粘結(jié)劑體系,其包含:

51.如權(quán)利要求50所述的粘結(jié)劑體系,其中所述可原纖維化uhmwpe顆??刹僮饕杂糜诟煞姌O工藝。

52.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)樹脂顆粒作為粘結(jié)劑用于制作電極的用途,所述uhmwpe顆粒各自具有:

53.一種復(fù)合粘結(jié)劑體系,其包含:

54.一種復(fù)合粘結(jié)劑體系,其包含填料顆粒和超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒,所述復(fù)合粘結(jié)劑體系具有至少200n/mm的力斜率,所述力斜率通過(guò)毛細(xì)管流變儀在以下條件下對(duì)測(cè)試樣品測(cè)量:

55.一種包含超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,所述超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒具有在15kpa法向應(yīng)力下至少20%的百分比(%)壓縮性,所述百分比(%)壓縮性在22℃下使用粉末流變儀測(cè)量。

56.一種包含超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,所述超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒具有至少3kpa的內(nèi)聚力,所述內(nèi)聚力在22℃下使用粉末流變儀測(cè)量。

57.一種包含超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,所述超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒具有至少10kpa的無(wú)側(cè)限屈服應(yīng)力(uys),所述無(wú)側(cè)限屈服應(yīng)力在22℃下使用粉末流變儀測(cè)量。

58.一種包含超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,所述超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒具有至少25°的內(nèi)摩擦角(aif),所述內(nèi)摩擦角在22℃下使用粉末流變儀測(cè)量。

59.一種包含調(diào)節(jié)后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,其內(nèi)摩擦角(aif)相對(duì)于調(diào)節(jié)前的uhmwpe顆粒的變化百分比為至少50%,所述內(nèi)摩擦角在22℃下使用粉末流變儀測(cè)量。

60.一種包含調(diào)節(jié)后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,其基本流動(dòng)能(bfe)相對(duì)于調(diào)節(jié)前的uhmwpe顆粒的變化百分比為至少10%。

61.一種包含調(diào)節(jié)后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)顆粒的組合物,其比能(se)相對(duì)于調(diào)節(jié)前的uhmwpe顆粒的變化百分比為至少20%。

62.如權(quán)利要求55至61中任一項(xiàng)所述的組合物在粘結(jié)劑體系中的用途。

63.如權(quán)利要求55至61中任一項(xiàng)所述的組合物作為粘結(jié)劑用于形成陽(yáng)極、陰極或其組合的用途。

64.一種復(fù)合粘結(jié)劑體系,其包含:

65.如權(quán)利要求64所述的復(fù)合粘結(jié)劑體系,其中所述復(fù)合粘結(jié)劑體系具有至少95重量%的填料顆粒。

66.一種電極,其包括:

67.如權(quán)利要求66的電極,其包含至少95重量%的填料顆粒。


技術(shù)總結(jié)
本文描述了通過(guò)干法電極處理技術(shù)制備用于能量存儲(chǔ)和傳輸?shù)木垡蚁╇姌O的裝置、系統(tǒng)、材料和方法。使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)顆粒和填料顆粒來(lái)形成共混組合物。在剪切力的作用下,超高分子量聚乙烯原纖維化以持久地嵌合填料顆粒。具有原纖維化超高分子量聚乙烯顆粒的共混組合物可用于形成制品,如電極。共混組合物中可含有少于10重量%的超高分子量聚乙烯。UHMWPE具有至少約2,000,000g/mol的分子量,約0.04g/mL至約0.25g/mL的堆積密度,和至少190J/g的熔融焓。在一些實(shí)施方式中,可對(duì)UHMWPE進(jìn)行調(diào)節(jié)以改變顆粒的尺寸和/或形狀。調(diào)節(jié)后的UHMWPE顆粒的中值直徑為5微米至300微米。

技術(shù)研發(fā)人員:G·斯布里格里亞,J·克諾夫,M·埃德蒙森,高木俊介,S·維達(dá),山本隆太,J·亨德森
受保護(hù)的技術(shù)使用者:W.L.戈?duì)柤巴使煞萦邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/5/8
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