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JP2021511637A - 改良されたコーティングされたセパレータ、リチウム電池および関連方法 - Google Patents

改良されたコーティングされたセパレータ、リチウム電池および関連方法 Download PDF

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JP2021511637A
JP2021511637A JP2020540384A JP2020540384A JP2021511637A JP 2021511637 A JP2021511637 A JP 2021511637A JP 2020540384 A JP2020540384 A JP 2020540384A JP 2020540384 A JP2020540384 A JP 2020540384A JP 2021511637 A JP2021511637 A JP 2021511637A
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チャン，チェンミン
ビー． レーン，マイケル
ビー． レーン，マイケル
ジョン，インシク
クルーガー，エドワード
ユー，シャン
イー． スミス，ロニー
イー． スミス，ロニー
ライナルツ，ステファン
マー，ジュンチン
アール． アレクサンダー，ダニエル
アール． アレクサンダー，ダニエル
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セルガード エルエルシー
セルガード エルエルシー
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Abstract

コーティングされた電池セパレータ、またはこれを含む処理された多孔質基材を含む、コーティング、層または処理、及びかかるコーティングを含むＬｉイオン電池に関する。電池セパレータを含む、改良された多孔質基材用コーティング、及びセパレータを含む、コーティングされた多孔質基材、ならびに、少なくともマトリクス材またはポリマーバインダと、耐熱性粒子と、架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分とを含む、電池セパレータを含む、多孔質基材用コーティング、及び電池セパレータを含む、コーティングされた多孔質基材であって、かかるコーティングが、少なくともマトリクス材またはポリマーバインダと、耐熱性粒子と、架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、及び高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つを含む、上記多孔質基材。

Description

本出願は、参照により本明細書に全体が組み込まれる、２０１７年７月２１日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０４３２６６に概して関する。
本出願は、２０１８年１月２２日に出願され参照により本明細書に全体が組み込まれる米国仮特許出願第６２／６２０，０８７号に対する、米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益および優先権を主張する。
本出願は、新規ならびに／または改良された、電池セパレータもしくはセパレータ膜を含む、多孔質基材用コーティング、ならびに／またはコーティングされた電池セパレータを含むコーティングされた多孔質基材、ならびに／またはかかるコーティングもしくはコーティングされたセパレータを含む電池もしくはセル、ならびに／またはこれらの製造および／もしくは使用方法を含めた関連方法を対象とする。少なくとも特定の実施形態によると、本出願は、電池セパレータを含んでおり、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、多孔質基材用の新規もしくは改良されたコーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、上記多孔質基材を対象とする。少なくともある一定の実施形態によると、本出願は、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、および／または高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とする。ある一定の選択された実施形態によると、本出願は、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングまたは処理された多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、上記コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とする。
技術的要求が増加するにつれて、セパレータの性能、品質および製造に対する要求も増加する。リチウム電池においてセパレータとして使用される膜または多孔質基材の性能特性を改良するために種々の技術が開発されている。
ポリマーコーティングおよびセラミック含有ポリマーコーティングの適用は、リチウム電池における微多孔質電池セパレータ膜の熱的安全性能を改良する公知の方法である。かかるコーティングは、高温安定性を促進し、微多孔質電池セパレータ膜のセパレータ−カソード界面における酸化を制御し、また、種々の電池システム、例えばリチウムイオン充電式（または二次）電池システムにおける微多孔質電池セパレータ膜の安全性能を改良するために、微多孔質電池セパレータ膜の一面または両面にコーティングまたは層として適用され得る。全体が参照により本明細書に組み込まれる特許文献１（米国特許明細書第６，４３２，５８６号）は、種々のセラミックコーティングされたセパレータを開示している。さらに、また全体が参照により本明細書に組み込まれる特許文献２（米国特許公開公報第２０１４／００４５０３３号）は、安全性、電池サイクル寿命、および高温性能の改良を付与し得る、微多孔質電池セパレータ膜用の種々のセラミック粒子含有ポリマーコーティングを開示している。かかるコーティングは、１以上のポリマーバインダと、１以上のタイプの無機セラミック粒子と、水性溶媒、非水性溶媒、または水とを含み得る。かかるコーティングは、例えば、限定されないが、浸漬コーティング、ナイフ、グラビア、カーテン、スプレーなどの種々の技術を使用して適用され得る。さらに、種々の公知のセラミック粒子含有ポリマーコーティングは、微多孔質電池セパレータ膜の一面または両面に、例えば、２〜６ミクロンの厚さなど、変動する厚さで適用され得る。
性能規格、安全性規格、製造要求、および／または環境への懸念の増加により、新規および／または改良された電池セパレータ用コーティング組成物の開発が望まれることになる。
リチウムイオン電池に関する１つの起こり得る主な安全性の問題は、熱暴走である。酷使状態、例えば、過充電、過放電、および内部短絡は、例えば、電池製造者らが意図している使用される電池の温度をはるかに超える電池温度を引き起こす可能性がある。熱暴走の事象における、電池のシャットダウン、例えば、セパレータを横断する、例えば、アノードとカソードとの間のイオン流の停止は、熱暴走を防止するのに使用される安全機構である。リチウムイオン電池におけるある特定のセパレータは、それらの機械的特性を依然として保持しながら、熱暴走が起こる温度よりも少なくとも僅かに低い温度でシャットダウンする能力を付与する。例えば、ユーザーまたはデバイスがシステムを止めるためにより長い時間を有するように、より低い温度およびより長い持続時間でのより速いシャットダウンが非常に望ましい。
リチウムイオン電池に関する別の起こり得る主な安全性の問題は、電極が互いに接触するときに引き起こされる短絡（ハードまたはソフト）である。ハード短絡は、電極が互いに直接接触するときに起こり得、また、アノードから成長する多くの（恐らくは１００）または非常に大きなリチウムデンドライトがカソードと接触するときにも起こり得る。結果は、熱暴走であり得る。ソフト短絡は、アノードから成長する小さなまたは単一の（もしくは５のような少数の）リチウムデンドライトがカソードと接触するときに起こり得る。ソフト短絡は、電池のサイクル効率を低下させ得る。ある特定のこれまでのセラミック−コーティングされたセパレータは、ハードまたはソフト短絡を防止する際には良好であり得るが、セパレータの安全性および性能またはデンドライト遮断機能を改良するための継続的な要望がある。例えば、ますます薄い膜およびコーティングでありながら、この機能を維持することが望ましい。
米国特許明細書第６，４３２，５８６号 米国特許公開公報第２０１４／００４５０３３号
ゆえに、少なくともある特定のこれまでのセパレータ、膜、コーティング組成物、および／またはコーティングされた電池セパレータの少なくとも性能、安全性、構造、コーティング、製造などを改良する必要がある。
少なくとも選択された実施形態によると、本明細書におけるまたはこれにより提供もしくはカバーされる本出願、開示または発明は、従来の課題、要求または問題に対処し得、かつ／あるいは、新規ならびに／または改良された、電池セパレータもしくはセパレータ膜を含む、多孔質基材用コーティング、ならびに／またはコーティングされた電池セパレータを含むコーティングされた多孔質基材、ならびに／またはかかるコーティングもしくはコーティングされたセパレータを含む電池もしくはセル、ならびに／またはこれらの製造および／もしくは使用方法を含めた関連方法を提供し得、またはこれらを対象とする。少なくとも特定の実施形態によると、本明細書におけるまたはこれによりカバーされる本出願、開示または発明は、電池セパレータを含んでおり、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、多孔質基材用の新規もしくは改良されたコーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、上記多孔質基材を対象とする。少なくともある一定の実施形態によると、本出願は、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングまたは処理された多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規および／もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とする。
ある一定の選択された実施形態によると、この発明または出願は、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングまたは処理された多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とし、あるいは、これらを提供する。
一態様において、コーティング組成物、例えば、多孔質または微多孔質基材または膜、例えば、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などの少なくとも一面において使用されるコーティング組成物が、本明細書に記載されている。該コーティングはまた、電池セパレータへのその適用に関して以下にさらに詳細に考察されているその特性がそれを好適なコーティング選択肢にするであろう他の目的にも好適であり得る。コーティング組成物は：（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに、（ｉｉｉ）（ａ）架橋材、（ｂ）低温シャットダウン剤、（ｃ）接着剤、（ｄ）増粘剤、（ｅ）摩擦低減剤、および（ｆ）高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つのさらなる成分を含む。いくつかの実施形態において、上記バインダは、唯一の溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒をさらに含む。いくつかの実施形態において、コーティング組成物は、界面活性剤、酸化防止剤、充填剤、着色剤、安定剤、消泡剤、脱泡剤、増粘剤、乳化材、ｐＨ緩衝剤、乳化剤、界面活性剤、沈降防止剤、レベリング剤、レオロジー調整剤、および湿潤剤からなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。
別の態様において、多孔質基材と、その少なくとも一表面に形成されたコーティング層とを含む、例えばリチウム電池、二次リチウム電池、リチウムイオン電池、二次リチウムイオン電池などの例えば電池用のセパレータが記載されている。コーティング組成物は、本明細書に記載されているコーティング組成物を含む。いくつかの実施形態において、コーティング層は、最外コーティング層であり、他の実施形態において、異なるコーティング層が、コーティング層の上にまたは上部に形成されており、この場合において、異なるコーティング層は、最外層であり、または、その上にもしくは上部に形成されているさらに別の異なるコーティング層を有していてよい。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているコーティング組成物を含むコーティング層は、多孔質基材の２つの表面、例えば、２つの対向する表面にコーティングされている。
さらなる態様において、リチウムイオン電池用の電極と直接接触している、本明細書に記載されているセパレータを含む複合体、本明細書に記載されているセパレータを含む二次リチウムイオン電池、および／あるいは、本明細書に記載されているセパレータを含むデバイスもしくは車両、または、本明細書に記載されているセパレータを含む二次リチウムイオン電池が記載されている。二次リチウムイオン電池は、少なくとも改良された安全性および性能を示す。
ある特定の図の重複色バージョンおよび白黒バージョンが提供され得る。
コポリマーまたはブロックコポリマー：Ｘは、少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋を作り出すことが可能である基、例えば、エポキシドまたはアルキルアミン含有基である；の構造の説明であり、コポリマーまたはブロックコポリマーの一実施形態は、ラクタム由来である。 図１におけるラクタム由来のコポリマーまたはブロックコポリマーによって作り出される少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋の例の概略的な表示であり、ポリマー鎖はＰＶＰ鎖であり、そのため、図１におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５が水素であり、また、Ｙが２である。 ポリマーバインダによる耐熱性粒子の選択された被覆の概略図である。例えば、ポリマーバインダに対する耐熱性粒子の比がより低いときには、（例えば、図３において右側に示されているように）耐熱性粒子がバインダによってより被覆されており、ポリマーバインダに対する耐熱性粒子の比がより高いときには、例えば、図３において左側に示されているように）耐熱性粒子があまり被覆されていない。 本発明のコーティングされた基材またはコーティングされたセパレータのそれぞれ一面がコーティングされた（ＯＳＣ）および二面がコーティングされた（ＴＳＣ）実施形態の概略断面図である。 一方の軸に耐性、他方の軸に温度を用いた、シャットダウン性能の一例のグラフ表示である。 それぞれコーティングされていない基材および一面がコーティングされた基材のシャットダウンウィンドウの概略グラフ表示である。コーティングされた基材は、拡大されたシャットダウンウィンドウを有する。 リチウム電池の概略的図示である。 それぞれ比較例および本発明例のシャットダウン性能のグラフ表示である。 比較例と比較した本発明例の長時間シャットダウン性能のグラフ表示である。 図１０Ａは、それぞれコーティングされていないおよびコーティングされたＰＰ／ＰＥ／ＰＰおよびＰＥ／ＰＰ／ＰＥ基材のシャットダウン性能のグラフ表示である。 図１０Ｂは、それぞれコーティングされていないおよびコーティングされたＰＰ／ＰＥ／ＰＰおよびＰＥ／ＰＰ／ＰＥ基材のシャットダウン性能のグラフ表示である。図１０Ｃは、それぞれコーティングされていないおよびコーティングされたＰＰ／ＰＥ／ＰＰおよびＰＥ／ＰＰ／ＰＥ基材のシャットダウン性能のグラフ表示である。 コーティング組成物への接着剤の添加による、電極、例えば、アノードへのコーティング層の増加した接着を示す写真画像である。 ホットチップ孔伝播研究の結果を示す写真画像である。ホットチップ試験は、点加熱条件下でのセパレータの寸法安定性を測定する。該試験は、セパレータを熱いはんだごて先端と接触させ、得られる孔を測定することを含む。孔が小さいほど望ましい。 例示的なセラミックコーティングされたセパレータの概略断面図である。 円筒型リチウム電池、例えば、リチウムイオン電池またはリチウム金属電池の断面図である。
少なくとも選択された実施形態、態様、または目的によると、本明細書に記載されている本出願、開示または発明は、従来技術の課題、要求もしくは問題を、提供し、カバーし、および／もしくは取り扱い、ならびに／あるいは、新規および／もしくは改良された、電池セパレータもしくはセパレータ膜を含む、多孔質基材用コーティングもしくは処理、ならびに／または、コーティングされた電池セパレータを含む、コーティングもしくは処理された多孔質基材、ならびに／または、かかるコーティングもしくはコーティングされたセパレータを含む電池もしくはセル、ならびに／あるいは、これらの製造および／もしくは使用方法を含めた関連方法を提供し得、あるいは、これらを対象とする。少なくとも特定の実施形態によると、本明細書におけるまたはこれによりカバーされる本出願、開示または発明は、電池セパレータを含んでおり、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、多孔質基材用の新規もしくは改良されたコーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、上記多孔質基材を対象とする。少なくともある一定の実施形態によると、本出願は、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングまたは処理された多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規および／もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、および高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とする。
ある一定の選択された実施形態によると、この発明または出願は、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングまたは処理された多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／または無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／または耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／または増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／または無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／または耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／または増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とし、あるいは、これらを提供する。
本開示または発明の少なくとも選択された態様、目的または実施形態により、例えば、以下の実施例（１）〜（７）および表１−１〜４を参照して、かかる態様、目的または実施形態をより詳細に以下に記載する：
組成物
少なくとも１つの態様、目的または実施形態によると、本明細書に記載されているコーティング組成物は、以下を含み、以下からなり、または以下から本質的になる：（１）唯一の溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を任意選択的に含むポリマーバインダ；（２）耐熱性および／または耐圧縮性粒子；ならびに（３）（ａ）架橋材、（ｂ）低温シャットダウン剤、（ｃ）接着剤、（ｄ）増粘剤、（ｅ）摩擦低減剤、および（ｆ）高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つのさらなる成分。
いくつかの実施形態において、コーティング組成物は、これらのさらなる成分のうちの少なくとも２つのさらなるもの、例えば、（ａ）および（ｄ）、（ｂ）および（ｃ）、（ｃ）および（ｅ）、または（ｄ）および（ｆ）を含み、いくつかの実施形態において、コーティング組成物は、これらのさらなる成分のうちの少なくとも３つ、例えば、（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）、（ａ）、（ｃ）、および（ｄ）、または（ｃ）、（ｅ）、および（ｆ）を含み、他の実施形態において、コーティング組成物は、これらのさらなる成分のうちのそれぞれの１つ、例えば、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ）を含む。いくつかの実施形態において、コーティング組成物は、２つの成分（ａ）、例えば、２つの架橋材、および１つの成分（ｂ）を含み得る。代替的には、コーティング組成物は、３つの成分（ｃ）、例えば、３つの接着剤、および１つの成分（ｄ）を含み得る。いくつかのコーティング組成物において、単一の添加された成分は、例えば、接着剤および低温シャットダウン剤として作用し得、他の実施形態において、接着剤および低温シャットダウン剤は、異なる化合物である。コーティング組成物は、さらなる成分（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ）のうちの任意の起こり得る組み合わせを含み得る。
（１）ポリマーバインダ
ポリマーバインダは、ポリマー、オリゴマー、またはエラストマー材料のうちの少なくとも１つを含み、これからなり、またはこれから本質的になり、該バインダは、さほど限定されない。本開示と矛盾しないいずれのポリマー、オリゴマー、またはエラストマー材料が使用されてもよい。バインダは、イオン伝導性、半伝導性、または非伝導性であってよい。リチウムポリマー電池または固体電解質電池における使用のために示唆されるいずれのゲル形成性ポリマーが使用されてもよい。例えば、ポリマーバインダは、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、ラテックス、アラミド、またはこれらの材料の任意の組み合わせから選択される少なくとも１つ、または２つ、または３つなどを含んでいてよい。
いくつかの好ましい実施形態において、ポリマーバインダは、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含み、該ポリマーからなり、または該ポリマーから本質的になる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料は、以下の式によるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーを含む。
Figure 2021511637
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル置換基、アリール置換基、または縮合環を含む置換基であってよく；ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、ｌ対ｎの比は、０≦ｌ：ｎ≦１０または０≦ｌ：ｎ≦１であるようになっている。いくつかの好ましい実施形態において、ラクタム由来のホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つ、少なくとも２つ、または少なくとも３つである。
好ましい実施形態において、ラクタム由来のコポリマーまたはブロックコポリマーは、その骨格において、少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋を作り出すことが可能である基を含む。例えば、当該基は、エポキシド基またはアルキルアミンであってよい。少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋を作り出すことが可能である基がエポキシドであるとき、当該エポキシドは、エポキシ化反応を経て架橋を作り出す。いくつかの実施形態において、触媒の添加が必要とされる。例えば、少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋を作り出すことが可能である基がエポキシドであるとき、アルキルアミン基を含む触媒が添加されてよく、上記基がアルキルアミンであるとき、エポキシド基を含む触媒が添加されてよい。この段落に記載されているコポリマーまたはブロックコポリマーは、図（１）に示されている構造を有してよく、Ｘは、少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋を作り出すことが可能である基、例えば、エポキシドまたはアルキルアミン含有基である。この段落に記載されている、ラクタム由来のコポリマーまたはブロックコポリマーの一実施形態は、図１に示されている。
図１におけるラクタム由来のコポリマーまたはブロックコポリマーによって作り出される少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋の例は、図２に示されている。
一実施形態において、ポリマーコーティングは、式（１）のポリラクタムを含んでいてよい：
Figure 2021511637
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；
ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっている。
一実施形態において、ポリマーコーティングは、式（２）によるポリラクタム、および触媒を含んでいてよい：
Figure 2021511637
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
Ｉ対ｎの比は、０≦Ｉ：ｎ≦１０または０≦Ｉ：ｎ≦１であるようになっており、
Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである。
図２において、ポリマー鎖はＰＶＰ鎖であり、そのため、図１におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５が水素であり、また、Ｙが２である。骨格において、少なくとも２つのコポリマーまたはブロックコポリマー鎖間の架橋を作り出すことが可能である基を含むラクタム由来のコポリマーまたはブロックコポリマーの使用は、熱的安定性を増加させ、電解質安定性を増加させ、湿潤、および得られるコーティング層のＣＶ性能を改良し得る。
別の好ましい実施形態において、ポリマーバインダは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含み、ＰＶＡからなり、またはＰＶＡから本質的になる。ＰＶＡの使用は、巻き上がりが少ないコーティング層を結果として生じさせ得、該コーティングが適用される基材が安定かつ平坦にとどまることを助け、例えば、基材の巻き上がりの防止を助ける。ＰＶＡは、特に巻き上がりが少ないことが望まれるとき、本明細書に記載されているいずれの他のポリマー、オリゴマー、またはエラストマー材料と組み合わせて添加されてもよい。
別の好ましい実施形態において、ポリマーバインダは、アクリル樹脂を含んでいてよく、アクリル樹脂からなってよく、または、アクリル樹脂から本質的になる。アクリル樹脂の種類は、特に限定されず、例えば、改良された安全性を有する電池セパレータを作製するのに例えば使用され得る新規かつ改良されたコーティング組成物を提供する、本明細書に記述されている目標に反しないいずれのアクリル樹脂であってもよい。例えば、かかるアクリル樹脂は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリル酸メチル（ＰＭＡ）からなる群から選択される少なくとも１つ、または２つ、または３つ、または４つであってよい。
他の好ましい実施形態において、ポリマーバインダは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、ラテックス、またはこれらの任意の組み合わせを含んでいてよく、これらからなってよく、これらから本質的になってよい。これらは、単独で添加されても、いずれの他の好適なオリゴマー、ポリマー、またはエラストマー材料と一緒に添加されてもよい。
いくつかの実施形態において、ポリマーバインダは、水のみ、水性もしくは水系溶媒、および／または非水性溶媒である溶媒を含んでいてよい。当該溶媒が水であるとき、いくつかの実施形態において、他の溶媒は存在しない。水性または水系溶媒は、大部分（５０％超）の水、６０％超の水、７０％超の水、８０％超の水、９０％超の水、９５％超の水、または９９％超の水であるが１００％未満の水を含んでいてよい。水性または水系溶媒は、水に加えて、極性または非極性有機溶媒を含んでいてよい。非水性溶媒は、限定されず、本出願において表示されている目標と適合するいずれの極性または非極性有機溶媒であってもよい。いくつかの実施形態において、ポリマーバインダは、微量の溶媒のみを含み、他の実施形態において、５０％以上の溶媒、時には６０％以上、時には７０％以上、時には８０％以上などを含む。
コーティング組成物におけるポリマーバインダに対する耐熱性粒子の比は、いくつかの実施形態において、５０：５０〜９９：１であり、他の実施形態において、７０：３０〜９９：１または９０：１〜９８：２であり、さらなる実施形態において、９０：１０〜９９：１である。この比は、ポリマーバインダによる耐熱性粒子の被覆に影響する。例えば、ポリマーバインダに対する耐熱性粒子の比がより低いときには、（例えば、図３において右側に示されているように）耐熱性粒子がバインダによってより被覆されており、ポリマーバインダに対する耐熱性粒子の比がより高いときには、例えば、図３において左側に示されているように）耐熱性粒子があまり被覆されていない。
好ましい実施形態において、耐熱性粒子の少なくとも１つが、ポリマーバインダによってコーティングまたは部分的にコーティングされている。例えば、いくつかの実施形態において、耐熱性粒子の少なくとも１つの表面積（または耐熱性粒子の全ての表面積）の０．０１〜９９．９９％が、バインダによってコーティングされている。いくつかの実施形態において、上記組成物中の耐熱性粒子の合計表面積の０．０１〜９９．９９％が、ポリマーバインダによってコーティングされている。
（２）耐熱性および／または耐圧縮性粒子
別の態様において、耐熱性粒子が、本明細書に記載されているコーティング組成物に添加される。これらの耐熱性粒子のサイズ、形状、化学組成などはさほど限定されない。耐熱性粒子は、有機材料、無機材料、例えば、セラミック材料、または、無機および有機材料の両方、２つ以上の有機材料、および／もしくは２つ以上の無機材料を含む複合体材料を含んでいてよい。
いくつかの実施形態において、耐熱性とは、２つ以上の異なる材料から構成されている複合体材料を含んでいてよい、粒子を構成している材料が、２００℃の温度において実質的な物理的変化、例えば変形を経ないことを意味する。例示的な材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、グラファイトなどが挙げられる。
本明細書に開示されている耐熱性粒子を形成するのに使用され得る無機材料の非限定例は、以下の通りである：鉄酸化物、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ベーマイト（Ａｌ（Ｏ）ＯＨ）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、酸化チタンバリウム（ＢａＴｉＯ３）、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、かんらん石、マイカ、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、インジウムスズ酸化物、遷移金属の酸化物、グラファイト、炭素、金属、Ｘ線検出可能材料、カオリンクレイ、焼成クレイ、カオリナイト、メタ安定性アルミナ、これらの混合物またはブレンド、およびこれらの任意の組み合わせ。
本明細書に開示されている耐熱性粒子を形成するのに使用され得る有機材料の非限定例は、以下の通りである：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、グラファイト、およびこれらの任意の組み合わせ。
耐熱性粒子は、円形であっても、不規則な形状であっても、フレークなどであってもよい。耐熱性材料の平均粒度は、０．０１〜５ミクロン、０．０３〜３ミクロン、０．０１〜２ミクロンなどの範囲である。
上記のように、好ましい実施形態において、本明細書に記載されているコーティング組成物に添加される耐熱性粒子の少なくとも１つが、ポリマーバインダによっておよび／またはワックスによってコーティングまたは部分的にコーティングされている。他の実施形態において、耐熱性粒子は（ポリマーバインダによってコーティングまたは部分的にコーティングされている代替に加えてまたは該代替として）、相溶化剤、例えば、粒子をポリマーバインダとより混和性にする材料によってコーティングまたは部分的にコーティングされていてよい。概して、耐熱性粒子は、本明細書において記述されている目標と矛盾しないいずれの方法でコーティングされていても、コーティングされていなくてもよい。
理論によって拘束されることを望まないが、酸化または還元反応は、リチウムイオン電池の形成段階の際またはリチウムイオン電池の充電もしくは放電の際に起こり得、これらの反応は、電池システムに害を及ぼし得る副生成物を生じ得る。本明細書に記載されているコーティング組成物は、コーティングされていないポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）多孔質基材、例えば、電池セパレータについて起こり得る酸化反応を減速し得または防止し得る。耐熱性粒子、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む粒子は、化学的に不活性であり、電解質による酸化を経ない。酸化安定性の改良は、本明細書に記載されているセパレータのコーティングされた側をカソードまたは正極に向けるまたは対向させることによって得られ得る。
（３）添加される成分
コーティング組成物は、（ａ）架橋材、（ｂ）低温シャットダウン剤、（ｃ）接着剤、（ｄ）増粘剤、（ｅ）摩擦低減剤、および（ｆ）高温シャットダウン剤のうちの少なくとも１つ、または２つ、または３つなどを含む。
（ａ）架橋材
別の態様において、少なくとも１つの架橋材が、コーティング組成物に添加されてよい。架橋材は、さほど限定されず、コーティング組成物中の２つ以上のポリマー鎖間の接続を形成することが可能である任意の化合物を、かかる化合物が本明細書において記述されている目標とさもなければ不適合でない限りにおいて含む。例えば、架橋材は、複数の反応性基、例えば、エポキシ基、アクリレート基などを有する化合物であってよい。例えば、架橋材は、２つ、３つ、４つ、５つなどの反応性基を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、３つ以上の反応性基を有するマルチエポキシ基架橋材が好ましい。
１つの好ましい実施形態において、架橋材は、例えば、骨格において、ポリマーバインダ中のポリマー、オリゴマー、またはエラストマー材料の部分であってよい。例えば、架橋材は、図１に示すようにラクタム由来のコポリマーまたはブロックコポリマーのエポキシド基であってよい。
架橋材は、ポリマーバインダにおけるポリマー、オリゴマー、またはエラストマー材料から分離したモノマー種であってもよい。架橋材のいくつかの例として、以下が挙げられる：二官能性アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートを含めた三官能性アクリレート、多官能性アクリレート、例えば、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化（４）ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリエチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートおよびエトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、１，３ブタンジエポキシドとしてビス［（４−グリシドキシ）フェニル］メタンおよびその異性体を含めたジエポキシド、１，４ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，２，７，８ジエポキシオクタン、ジグリシジル１，２−シクロヘキサンジカルボキシレート、Ｎ，Ｎ−ジグリシジル−４−グリシドキシアニリン、トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレートおよびトリス（４−ヒドロキシフェニル）メタントリグリシジルエーテルを含めたトリエポキシド、ジメタクリレート、トリメタクリレート、ならびに多官能性メタクリレート。
いくつかの好ましい実施形態において、架橋材は、エポキシまたはエポキシド基含有分子であってよい。例えば、ジエポキシド、トリエポキシド、または多官能性エポキシドであってよい。コーティングにおいて２つ以上のポリマー間に架橋を形成するために、架橋材は、ポリマーにおける求核基、例えば、Ｎ、Ｓ、またはＯを含む求核基と反応してよい。例えば、求核基は、アリルアミンまたはアルキルアルコールであってよい。
架橋材は、本明細書において記述されている目標と矛盾しないいずれの量で添加されてもよい。いくつかの好ましい実施形態において、架橋材の量は、合計コーティング組成物に対して、例えば、最大５０，０００ｐｐｍ、最大１０，０００ｐｐｍ、最大５，０００ｐｐｍなどのｐｐｍレベルで添加されてよい。
架橋材が添加される場合、いくつかの実施形態において、架橋剤または触媒が添加され得、添加された架橋材を介しての例えば２つのポリマー鎖の架橋を開始または触媒し得る。架橋剤は、熱、光または化学的環境（例えば、ｐＨ）に感受性であってよく、例えば、架橋剤または架橋材は、加熱、光照射またはｐＨ変化に応じてコーティング組成物中の１つ以上のポリマー鎖の架橋を開始または触媒し得る。
架橋材が本明細書に記載されているコーティング組成物に添加されている場合、本出願の発明者らは、得られるコーティングおよび当該コーティングを（その一または二面に）含む電池セパレータが多くの有利な特性を示すことを見出した。これらの特性は、より高い温度、例えば、１８０℃の温度であっても、より低いＭＤおよびＴＤ収縮を含む。架橋材が本明細書に記載されているコーティング組成物に添加されている場合、より高い熱的安定性を有するコーティングが生じる。
収縮は、試験サンプル、例えば、コーティングされた多孔質基材を２枚の紙の間に置き、これらを次いで一緒に切り取ってサンプルを当該紙の間に保持し、オーブンにおいて懸架することによって測定される。「１５０℃１時間」試験では、サンプルをオーブンにおいて１５０℃で１時間置く。オーブン中での表記された加熱時間の後、各サンプルを除去し、両面粘着テープを使用して平坦なカウンタ表面に貼り付け、正確な長さおよび幅測定のためにサンプルを平坦化および平滑化した。収縮は、縦方向（ＭＤ）および（ＭＤ方向に垂直な）横方向（ＴＤ）の両方の方向において測定され、％ＭＤ収縮および％ＴＤ収縮と表される。「１８０℃１０分間」試験では、サンプルがオーブンに１８０℃で１０分間置かれ、次いで、「１５０℃１時間」試験について上記に記載されているように試験される。「１８０℃２０分間」試験では、サンプルがオーブンに１８０℃で２０分間置かれ、次いで、「１５０℃１時間」試験について上記に記載されているように試験される。収縮は、一面がコーティングされた多孔質基材について測定されても、二面がコーティングされた多孔質基材について測定されてもよい。
いくつかの好ましい実施形態において、架橋材を含むコーティング組成物は、無機成分を含有しない。かかる実施形態の１つの利点は、コーティングされた多孔質基材の厚さが、コーティングされていない多孔質基材よりも厚くないまたは実質的に厚くないように、薄いコーティングを形成する能力であってよい。例えば、コーティングされた多孔質基材は、コーティングされていない多孔質基材より厚い５００ｎｍ未満、より厚い４００ｎｍ未満、より厚い３００ｎｍ未満、より厚い２００ｎｍ未満、より厚い１００ｎｍ未満、より厚い５０ｎｍ未満、またはより厚い１ｎｍ未満であってよい。このことは、特に、無機成分が添加されていない実施形態において可能である、なぜなら、コーティングが微多孔質膜の孔に入るからである。無機成分が添加されている実施形態では、孔が、無機成分によって遮断もしくは被覆され、または部分的に遮断もしくは被覆される場合がある。
（ｂ）低温シャットダウン剤
別の態様において、低温シャットダウン剤が、本明細書に記載されているコーティング組成物に添加される。使用される低温剤のタイプは、本明細書において記述されている目標、例えば、より安全なリチウムイオン電池を製造するのに使用され得るコーティング組成物を提供することと不適合でない限りにおいてさほど限定されない。いくつかの実施形態において、低温シャットダウン剤は、コーティング組成物が適用される（または適用されることが意図される）多孔質フィルムのものよりも低い溶融温度を有する。例えば、多孔質フィルムが１３５℃付近で溶融するとき、低温シャットダウン剤は１３５℃より低い溶融温度を有する。
いくつかの実施形態において、低温シャットダウン剤は、８０℃〜１３０℃の範囲、時には９０℃〜１２０℃の範囲、時には１００℃〜１２０℃の範囲などの融点を有する。
低温シャットダウン剤は、０．１〜５．０ミクロン、０．２〜３．０ミクロン、０．３〜１．０ミクロンなどの範囲の平均粒度を有する粒子状物であってよい。これらの粒子は、コーティングされていても、コーティングされていなくても、部分的にコーティングされていてもよい。
いくつかの好ましい実施形態において、低温シャットダウン剤は、ワックス、オリゴマー、ポリエチレン（ＰＥ）、例えば低密度ＰＥなどを含む粒子であってよい。これらの粒子は、コーティングされていても、コーティングされていなくても、部分的にコーティングされていてもよい。例えば、これらは、本明細書に開示されているように、ラテックスおよび／またはポリマーバインダによってコーティングされていてよい。いくつかの実施形態において、これらのコーティングされた低温シャットダウン剤は、より詳細に以下に記載されている高温シャットダウン剤によってコーティングされていてよい。
本出願の発明者らは、本明細書に記載されている低温シャットダウン剤を含むコーティング組成物を使用して電池セパレータをコーティングすることにより、特に安全性の観点から、より良好なセパレータを結果として生じさせることを見出した。いずれの特定の理論によっても拘束されることを望まないが、この改良された安全性は、本明細書においてさらに考察されているシャットダウンウィンドウを拡大することから得られ、その結果、シャットダウンが、コーティングされていないセパレータまたはコーティング層が低温シャットダウン剤を含まないコーティングされたセパレータのシャットダウンウィンドウと比較したときにより低い温度で開始するようになるとされている。
（ｃ）接着剤
別の態様において、本明細書におけるコーティング組成物に接着剤が添加されてよい。接着剤として使用される化合物は、本明細書において記述されている目標と不適合でない限りにおいてさほど限定されない。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているコーティング組成物に接着剤を添加することにより、接着剤が添加されていない同様のコーティング組成物から形成されるコーティングと比較して、電池電極、例えば、リチウム電池電極に対して、より高い接着性を有するコーティングを結果として生じさせる。接着剤は、本明細書に記載されているコーティング組成物から形成されるコーティングの「粘着性」および／または粘性を増加させる。コーティングにおける耐熱性粒子間の接着性、および、本明細書に記載されているように多孔質基材への本明細書に記載されているコーティング組成物から形成されているコーティング層の接着性も改良され得る。例えば、多孔質基材に対するコーティングの接着強度は、多孔質基材がコーティング層の接着性を改良するように前処理されていない実施形態においても、１０Ｎ／ｍ超、１２Ｎ／ｍ超、１４Ｎ／ｍ超、１６Ｎ／ｍ超、１８Ｎ／ｍ超、または２０Ｎ／ｍ超であってよい。かかる前処理は、コロナ処理、プラズマ処理、延伸、界面活性剤処理／コーティング、ならびに、コーティング層への基材の接着性を改良することを目的としている任意の他の表面処理および／またはコーティングを含んでいてよい。しかし、かかる前処理の使用は、多孔質基材とコーティング層との間の優れた接着強度を達成するには必要とされないが、除外されるものではない。いくつかの実施形態において、接着剤は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）または熱可塑性フルオロポリマー、例えばポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦもしくはＰＶＤＦ）であってよい。
電池電極へのコーティング層の一方向の接着性は、以下のように測定される：本明細書に記載されているコーティングされた電池セパレータを電極間に置き、電解質を電極間の空間内に注入し、電極−コーティングされたセパレータの複合体を９０℃で１２時間ホットプレスする。この後、複合体を解体し、例えば、セパレータを電極から分離して、セパレータを観察する。電極材料である多くの黒色材料がセパレータにおいて観察される場合、これは、セパレータと電極との間のより高い接着性を示唆している。より低量の黒色材料、または電極材料は、より低い接着性を示唆している。
いくつかの実施形態において、接着剤は、「乾燥粘着性」ポリマーを含んでいてよく、該ポリマーからなってよく、該ポリマーから本質的になってよい。本明細書に記載されている「乾燥粘着性」ポリマーは、コーティングに高いまたは低い粘性を付与する任意のポリマーである。高粘性コーティングは、結合が形成される別の表面と接触した後に分離するのがより困難である。より低粘性のコーティングは、結合が形成される別の表面と接触した後に分離および再配置することがより容易である。粘性を有するコーティングは、積層型または角柱型電池セルにおいて使用される電池セパレータに有益であり得る。これは、セパレータがセルにおけるその適切な位置で一旦移動することを防止することを助ける。「乾燥粘着性」ポリマーは、そのガラス転移温度によって特徴付けられ得る。いくつかの実施形態において、ガラス転移温度は、１００℃未満、好ましくは７０℃未満であってよい。
いくつかの実施形態において、接着剤は、非水性電解質中で膨潤かつゲル化する「湿潤粘着性」ポリマーを含んでいてよく、該ポリマーからなってよく、該ポリマーから本質的になってよい。本明細書に記載されている「湿潤粘着性」ポリマーは、さほど限定されず、電解質を吸収する、電解質を吸収するときに膨潤もしくは成長する、および／または電解質を吸収するときにゲル状になるいずれのポリマーであってもよい。電解質は、二次電池での使用に好適ないずれの電解質であってもよく、限定されないが、溶媒がＤＥＣ、ＰＣ、ＤＭＣ、ＥＣ、またはこれらの組み合わせである電解質を含んでいてよい。湿潤接着性ポリマーも、湿潤しているとき、二次電池のアノードまたはカソードへのコーティングの接着性を増加させる。湿潤粘着性ポリマーは、フルオロポリマー、例えば、ＰｖｄＦまたはＰｖｄＦ−ＨＦＰであってよい。ＰＶＤＦ−ＨＦＰのＨＦＰ含量は、ポリマーの合計重量を基準にして１〜５０重量％であってよい。当該含量は、１〜４０％、１〜３０％、１〜２０％、１〜１５％、１〜１０％、または１〜５重量％であってもよい。いくつかの実施形態において、湿潤粘着性ポリマーは、二次電池、例えば、リチウムイオン電池のカソードと接触して設置されるべきコーティングされたものにおいて使用されてよい。かかる実施形態において、アノードと接触するセパレータの側には、ＣＭＣ、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、またはアクリルを含む、これからなる、またはこれから本質的になるコーティングが含まれていてよい。
いくつかの実施形態において、接着剤は、湿潤粘着性および乾燥粘着性ポリマーの組み合わせを含み、これからなり、およびこれを基礎とする。
（ｄ）増粘剤
別の態様において、本明細書に記載されているコーティング組成物に増粘剤が添加されてよい。使用される増粘剤は、さほど限定されず、本明細書において記述されている目標と矛盾しないいずれの増粘剤であってもよい。増粘剤は、いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているコーティング組成物の粘度を調整するために添加される。例示的な増粘剤は、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）である。
（ｅ）摩擦低減剤
別の態様において、本明細書に記載されているコーティング組成物に摩擦低減剤が添加されていてよい。摩擦低減剤は、さほど限定されず、本明細書において記述されている目標と矛盾しないいずれの摩擦低減剤であってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、摩擦低減剤の添加は、摩擦低減剤を含有するコーティング組成物から形成されるフィルムを摩擦低減剤が添加されていないコーティング組成物から形成されるフィルムと比較したとき、ピン除去力の低下および／または摩擦係数の低下を結果として生じさせ得る。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているコーティング組成物から形成されるコーティングは、湿潤している、例えば、電解質、例えば、ＰＶＤＦまたはＰＶＤＦ：ＨＦＰによって湿潤しているときには、電極によく「粘着性」であり、またはこれによく接着し、また、乾燥しているときには、良好なピン除去を有する。例えば、いくつかの実施形態において、摩擦低減剤を含有するコーティング組成物から形成されるフィルムのピン除去力は、７１００ｇ以下であり、いくつかの実施形態において、６５００ｇ未満であり、いくつかの実施形態において、６０００ｇ未満である。いくつかの実施形態において、係数（静止）は、０．２〜０．８、時には０．３〜０．７、時には０．４〜０．６、時には０．３〜０．５の範囲である。
ピン除去特性は、「ピン除去力（ｇ）」を測定する以下の手順を使用して定量される。
電池巻線機を使用して、（少なくとも一表面に適用されたコーティング層を有する多孔質基材を含み、該多孔質基材からなり、または該多孔質基材から本質的になる）セパレータをピン（またはコアもしくはマンドレル）の周囲に巻いた。ピンは、０．１６インチ径および平滑な外面を有する二（２）片の円筒状マンドレルである。各片は、半円状の断面を有する。以下で考察されているセパレータをピン上で採取する。セパレータにおける初期の力（正接）は０．５ｋｇｆであり、その後、セパレータを二十四（２４）秒において十（１０）インチの速度で巻く。巻く間に、テンションローラは、マンドレルに巻かれているセパレータと係合する。テンションローラは、セパレータ供給と反対の側に位置する５／８”径ローラ、（係合されたときに）１バールの空気圧が印加される３／４”空気圧シリンダ、ならびに、当該ローラおよびシリンダを相互接続する１／４”ロッドを含む。
セパレータは、試験される、二（２）つの３０ｍｍ（幅）×１０”片の膜からなる。五（５）つのこれらのセパレータを試験し、結果を平均し、平均値を報告する。各片を、１”重複して、巻線機におけるセパレータ供給ロールに接合させる。セパレータの自由端から、すなわち、接合端の末端から、１／２”および７”にインクマークを作る。１／２”マークをピンの遠方側（すなわち、テンションローラに隣接する側）と合わせ、セパレータをピンの片の間に係合し、係合したテンションローラを用いて巻き始める。７”マークがジェリーロール（ピンに巻かれているセパレータ）から約１／２”にあるとき、セパレータを当該マークで切断し、セパレータの自由端を接着剤テープ片によってジェリーロールに固定する（１”幅、１／２”重複）。ジェリーロール（すなわち、巻かれているセパレータを伴うピン）を巻線機から除去する。許容可能なジェリーロールは、しわが無く、伸縮しない。
ジェリーロールを、負荷セル（５０ｌｂｓ×０．０２ｌｂ；Ｃｈａｔｉｌｌｏｎ ＤＦＧＳ ５０）を有する引張強度試験機（すなわち、Ｃｈａｔｉｌｌｏｎ Ｉｎｃ．，Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ，Ｎ．Ｃ．のＣｈａｔｉｌｌｏｎ Ｍｏｄｅｌ ＴＣＤ ５００−ＭＳ）に置く。ひずみ速度は２．５インチ／分であり、負荷セルからのデータを１００点／秒のレートで記録する。ピークの力をピン除去力として報告する。
ＣＯＦ（摩擦係数）（静止）を、タイトル「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｂｏａｒｄ」のＪＩＳ Ｐ ８１４７に従って測定する。
いくつかの好ましい実施形態において、摩擦低減剤は、脂肪酸塩である。例えば、摩擦低減剤は、ステアリン酸金属塩、例えば、ステアリン酸Ｌｉ、ステアリン酸Ｃａなどであってよい。他の可能な摩擦低減剤として、シロキサン、シリコーン樹脂、フルオロ樹脂、ワックス（例えば、パラフィンワックス、微結晶性ワックス、低分子量ポリエチレン、および他の炭化水素ワックス）、脂肪酸エステル（例えば、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ステアリル、モノステアリン酸グリセロール）、脂肪族アミド（例えば、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド）、ならびに上記摩擦低減剤のいずれかの組み合わせが挙げられる。
（ｆ）高温シャットダウン剤
別の態様によると、高温シャットダウン剤が、本明細書に記載されているコーティング組成物に添加される。使用される高温剤のタイプは、本明細書において記述されている目標、例えば、より安全なリチウムイオン電池を作製する際に使用され得るコーティング組成物を提供することと不適合でない限りにおいてさほど限定されない。いくつかの実施形態において、高温シャットダウン剤は、コーティング組成物が適用される（または適用されることが意図される）多孔質フィルムのものよりも高い溶融温度を有する。例えば、多孔質フィルムが１３５℃付近で溶融するとき、高温シャットダウン剤は、１３５℃より高い溶融温度を有する。
いくつかの実施形態において、高温シャットダウン剤は、１４０℃〜２２０℃の範囲、時には１５０℃〜２００℃の範囲、時には１６０℃〜１９０℃の範囲、時には１７０℃〜１８０℃の範囲などの融点を有する。
高温シャットダウン剤は、０．１〜５．０ミクロン、０．２〜３．０ミクロン、０．３〜１．０ミクロンなどの範囲の平均粒度を有する粒子状物であってよい。これらの粒子は、コーティングされていても、コーティングされていなくても、部分的にコーティングされていてもよい。
いくつかの好ましい実施形態において、高温シャットダウン剤は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）またはポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む粒子であってよい。これらの粒子は、コーティングされていても、コーティングされていなくても、部分的にコーティングされていてもよい。例えば、これらは、本明細書に開示されているように、ラテックスおよび／またはポリマーバインダによってコーティングされていてよい。いくつかの実施形態において、これらのコーティングされた粒子は、上記において本明細書に記載されているように低温シャットダウン剤によってコーティングされている。
本出願の発明者らは、本明細書に記載されている高温シャットダウン剤を含むコーティング組成物を使用して電池セパレータをコーティングすることにより、特に安全性の観点から、より良好なセパレータを結果として生じさせることを見出した。いずれの特定の理論によっても拘束されることを望まないが、この改良された安全性は、本明細書においてさらに考察されているシャットダウンウィンドウをコーティングされていないセパレータまたはコーティング層が高温シャットダウン剤を含まないコーティングされたセパレータのシャットダウンウィンドウと比較してより高い温度まで拡大することから得られるとされている。
（４）任意選択的に添加される成分
別の態様において、以下のさらなる成分：界面活性剤、酸化防止剤、充填剤、着色剤、安定剤、消泡剤、脱泡剤、増粘剤、乳化材、ｐＨ緩衝剤、乳化剤、界面活性剤、沈降防止剤、レベリング剤、レオロジー調整剤、および湿潤剤からなる；の１つ以上が任意選択的に添加される。これらの任意選択的なさらなる成分の２つ以上、３つ以上、４つ以上などが、本明細書に記載されているコーティング組成物に添加されてもよい。さらに、粒子または充填剤の必要性および選択に応じて、Ｘ線検出可能素子が添加されてもよい。例えば、硫酸バリウムが添加されてよく、または、粒子もしくは充填剤の一部に置き換えられてよい。一実施形態において、粒子の最大３０％が、Ｘ線検出可能素子、例えば、硫酸バリウムによって置き換えられてよい。
セパレータ
別の態様において、多孔質基材および孔質基材の少なくとも一表面に形成されているコーティング層を含む、これらからなる、またはこれらから本質的になるセパレータが、本明細書に記載されている。本明細書にけるいくつかの実施形態による、一面がコーティングされたセパレータおよび二面がコーティングされたセパレータを図４に示す。
コーティング層は、本明細書において上記に記載されているコーティング組成物のいずれか１つを含み、これからなり、もしくはこれから本質的なり、および／またはこれから形成されていてよい。コーティング層は、例えば、乾燥していても、湿潤していても、架橋されていても、架橋されていなくてもよい。コーティングがＰＶＤ層上に適用されていてよく、またはＰＶＤ層がコーティング上に適用されていてよい。コーティングが接着剤層上に適用されていてよく、または接着剤層がコーティング上に適用されていてよい。
本明細書に記載されている新規および／または改良されたセパレータは、以下の特徴または改良点のうち１つ以上を有しまたは示し得る：（１）ＳＥＭによって観察され、測定される、所望のレベルの空孔率；（２）透過性を示すのに望ましいガーレー数；（３）望ましい厚さ；（４）コーティングが公知のコーティングに対して改良されるような、ポリマーバインダの所望のレベルの合体；（４）別のコーティングもしくは材料がコーティング（例えば、粘着性（少なくとも、電解質によって湿潤しているとき）もしくは接着剤コーティング、ストライプもしくはスポットが加えられている）上に適用されるとき、および／またはコーティング（コーティング、または層）が圧縮もしくはカレンダリングされるとき、限定されないが、どのようにコーティングが混合されるか、どのようにコーティングが基材に適用されるか、どのようにコーティングが基材において乾燥されるかを含めた、コーティングされたセパレータの加工に起因する望ましい特性；（５）例えばホットチップ孔伝播研究における望ましい挙動によって示されるように改良された熱的安定性；（６）リチウム電池、例えば、リチウムイオン電池において使用されるときの低減された収縮；（７）コーティングにおける耐熱性粒子間の改良された接着性；（８）コーティングと基材との間の改良された接着性；（９）コーティングされたセパレータと電池の一方または両方の電極との間の改良された接着性または粘着性；（１０）改良されたピン除去力および／または摩擦係数（例えば、コーティングされていない基材または典型的なコーティングされた材料と比較して低減されたピン除去力および／または低減された摩擦係数）；（１１）電解質の改良された湿潤性またはウィッキング；ならびに／あるいは（１２）改良された耐酸化性および／または高い電圧性能。セパレータは、一面（ＯＳＣ）にコーティングされていてよく、二面（ＴＳＣ）にコーティングされていてよく、一面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有していてよく（ＯＳＣ ＣＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ）、一面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＯＳＣ ＣＣＳ）、また、他方の面にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＯＳＣ ＣＣＳ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＴＳＣ ＣＣＳ）、また、一面のＣＣＳの上部にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＴＳＣ ＣＣＳ）、また、ＣＣＳのそれぞれの上部にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ／ＴＳＣ ＰＣＳ）、少なくとも一面に物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）（集合的に、堆積はＶＡＤである）の上部にＣＣＳを有していてよく（ＯＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＣＣＳ）、両面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部にＣＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＴＳＣ ＣＣＳ）、少なくとも一面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有していてよく（ＯＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＴＳＣ ＰＣＳ）、一面における物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有し、また、他方の面における物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＣＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＰＣＳ／ＯＳＣ ＣＣＳ）、ＣＣＳの上部にＰＣＳを有していてよく、ＰＣＳの上部にＣＣＳを有していてよく、ＣＣＳの上部にＶＡＤを有していてよく、ＰＣＳの上部にＶＡＤを有していてよい。ＶＡＤは有機および／または無機であり得る。ＣＣＳ粒子は有機および／または無機であり得る。例えば、Ｘ線検出可能粒子または剤は、ＰＥ粒子またはビーズと混合され得る。一実施形態において、一面にＣＣＳおよび他方の面にＰＣＳを有し、第２実施形態において、両面にＣＣＳを有し、第３実施形態において、両面にＰＣＳを有し、第４実施形態において、一面にＰＣＳと共にＣＣＳおよび他方の面にＰＣＳのみを有し、第５実施形態において、両面にＰＣＳと共にＣＣＳを有し、両面において粘着性ＣＣＳを有することが好ましい場合があり（ＣＣＳは、各面において同じであっても異なっていてもよい少なくとも１つの粘着性成分またはバインダを含む［アノード１つの粘着性材料であることが好ましくあり得るが、カソードは、異なる粘着性材料であることが好ましい］）、セパレータは、片、リーフ、スリーブ、ポケット、エンベロープ、Ｓラップ、Ｚ折り、シート、ロール、可撓性、剛性などであってよく、ならびに／または、電池における全てのセパレータが、同じ構成のものであっても、異なる構成のものであってもよい。１の電池製造業者は、アノードに対してＣＣＳを、カソードに対してＰＣＳまたはＶＡＤを置く場合があるが、別の電池製造業者は、カソードに対してＣＣＳを置く場合がある。セルのタイプならびに／または電池エネルギーおよび／もしくは電圧に応じて、ＣＣＳ、ＰＣＳまたはＶＡＤがアノードに対して設置されてよく、ＣＣＳ、ＰＣＳまたはＶＡＤがカソードに対して設置されてよいことが企図される。改良されたコーティングされたセパレータのこれらの目的、態様もしくは実施形態、および／または他の関連する特質は、本出願の他の部分においてより詳細に記載されている。
新規および／または改良されたコーティングされたセパレータは、優れた品質および均一性を有することにより、良好な製造収率を提供し得る。新規および／または改良されたコーティングされたセパレータは、改良された容量および改良されたサイクル能力を有する電池を提供し得る。該セパレータは、他の公知のコーティングされたセパレータよりも少ない欠陥、例えば、より少ないゲル欠陥、および／またはより少ないクレーター欠陥を有し得る。改良されたおよび／またはコーティングされたセパレータは、多孔質基材接着に対して改良されたコーティングを有し得る。接着強度は、１０Ｎ／ｍ超、１２Ｎ／ｍ超、１４Ｎ／ｍ超、１６Ｎ／ｍ超、１８Ｎ／ｍ超、または２０Ｎ／ｍ超であってよい。
新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材（またはセパレータ）はまた、特に、多孔質基材自体（例えば、コーティングされていない多孔質基材またはセパレータ）のシャットダウンウィンドウと比較して、拡大されたシャットダウンウィンドウを示すことにより、改良された安全性を有し得る。本明細書に開示されている新規および／または改良されたセパレータの拡大されたシャットダウンウィンドウは、上記基材自体についての約１３０℃〜１７５℃のウインドウと比較して、約８０℃〜約２００℃の間に拡大し得る。新規および／または改良された基材の拡大されたシャットダウンウィンドウもまた、定常であり、例えば、一定または比較的一定の抵抗が、ウインドウ全体にわたってセパレータを横切って測定される。例えば、いくつかの実施形態において、セパレータを横切って測定される抵抗は、ウインドウ全体にわたって１０，０００Ω／ｃｍ２超のままである。これは、定常であるとされる。時には、セパレータを横切って測定される抵抗は、本明細書に開示されている新規および／または改良されたセパレータの拡大されたシャットダウンウィンドウにわたって１００，０００Ω／ｃｍ２となお高くなる。本明細書に開示されている新規および／または改良されたセパレータの初期のシャットダウンもまた迅速である。時には、初期のシャットダウンの間、セパレータを横切って測定される抵抗は、温度が摂氏１〜５℃の間で増加するにつれて１０Ω／ｃｍ２未満から１０，０００Ω／ｃｍ２超に増加する。例えば、抵抗は、１２０℃における５Ω／ｃｍ２から１２５℃における１０，０００Ω／ｃｍ２超まで高くなり得る。時には、この抵抗増加が起こるために必要な温度増加は、たった４、または３、または２、または１℃である。
好ましい熱的シャットダウン特性は、より低い始まりまたは開始温度、より速いまたは迅速なシャットダウン速度、および、持続し、一貫性があり、より長く、または拡大された熱的シャットダウンウィンドウである。好ましい実施形態において、シャットダウン速度は、最小で、２０００オーム（Ω）・ｃｍ２／秒または２０００オーム（Ω）・ｃｍ２／℃であり、セパレータを横切る抵抗は、シャットダウンにおいて最小の２桁も増加する。シャットダウン性能の一例を図５に示す。
本明細書に記載されているシャットダウンウィンドウは、シャットダウンの開始または始まり、例えば、セパレータがその孔を閉鎖するのに十分に溶融し始めて、結果として、例えばアノードとカソードとの間のイオン流の停止もしくは遅延、および／またはセパレータを横切る抵抗の増加を生じさせる時間／温度から、セパレータが機能停止、例えば分解し始めて、イオン流を再開させ、および／またはセパレータを横切る抵抗を減少させる時間／温度までの時間／温度ウインドウのスパンを概して称する。本明細書に記載されている拡大されたシャットダウンウィンドウの一例を図６に示す。
図６は、本明細書に記載されている実施形態によるコーティングされた多孔質基材のシャットダウンウィンドウが、例えば本明細書に記載されているコーティング組成物の１つによるコーティングの前の多孔質基材自体のものと比較して、拡大されていることを示す。シャットダウンの開始または始まりは、コーティングされていない多孔質基材では約１３５℃において起こり、コーティング後ではより早く起こる。いずれの特定の理論によっても拘束されることを望まないが、これは、本明細書に記載されているコーティング組成物および／またはコーティングへの本明細書に記載されている低温シャットダウン剤の添加から結果として生じ得る。低温シャットダウン剤は、多孔質基材の前に溶融し、その孔を充填または部分的に充填して、シャットダウンの早い（より低温）開始を引き起こし得る。図６はまた、シャットダウンの持続時間が、コーティングされていない多孔質基材における１７０℃からコーティング後の約１９０℃まで拡大されていることも示す。いずれの特定の理論によっても拘束されることを望まないが、これは、本明細書に記載されているコーティングおよびコーティング組成物への本明細書に記載されている高温シャットダウン剤の添加から結果として生じ得る。高温シャットダウン剤は、多孔質基材自体よりも高い温度で分解し得る。例えば、図６に示されているように、本明細書に記載されているいくつかの実施形態において、シャットダウン開始温度のみが低下し（ウインドウを拡大する）、他の実施形態において、シャットダウンウィンドウの高温終点のみが上昇し（ウインドウを拡大する）、いくつかの実施形態において、シャットダウンウィンドウの上方および下方の終点が拡大される。
シャットダウンは、セパレータ膜の電気抵抗を温度の関数として測定する電気抵抗試験を使用して測定され得る。電気抵抗（ＥＲ）は、電解質が充填されたセパレータのΩ−ｃｍ２での抵抗値として定義される。温度は、１〜１０℃／分のレートで電気抵抗（ＥＲ）試験の際に増加され得る。熱的シャットダウンが電池セパレータ膜において起こると、ＥＲは、およそ１，０００〜１０，０００Ω−ｃｍ２のオーダーの高い抵抗レベルに達する。より低い熱的シャットダウン始まり温度と、延長されたシャットダウン温度持続時間との組み合わせは、シャットダウンの持続された「ウインドウ」を増加させる。より幅広い熱的シャットダウンウィンドウは、熱暴走事象の見込みおよび火災または爆発の可能性を低減することによって電池安全性を改良し得る。
セパレータのシャットダウン性能を測定する１つの例示的な方法は以下の通りである：１）セパレータに数滴の電解質を置いてこれを染み込ませ、セパレータを試験セル内に置く；２）加熱したプレスを確実に５０℃未満にし、そうしたら、試験セルをプラテン間に置き、軽い圧力のみが試験セルに印加されるようにプラテンを僅かに圧縮する（Ｃａｒｖｅｒ「Ｃ」のプレスでは＜５０ｌｂｓ）；３）試験セルをＲＬＣブリッジに接続して温度および抵抗を記録し始める。安定なベースラインが実現されたら、次いで、加熱されたプレスの温度を、温度コントローラを使用して１０℃／分で上げ始める；４）最高温度に達したら、または、セパレータのインピーダンスが低い値まで降下したら、加熱されたプラテンを止める；５）プラテンを開放して試験セルを除去する。試験セルを冷却させる。セパレータを除去して廃棄する。
（１）多孔質基材
本明細書に記載されているセパレータにおいて使用される多孔質基材は、さほど限定されず、本明細書において記述されている目標と不適合でない任意の多孔質基材であってよい。例えば、多孔質基材は、電池セパレータとして使用され得る任意の多孔質基材であり得る。多孔質基材は、マクロ多孔質基材、メソ多孔質基材、ミクロ多孔質基材、またはナノ多孔質基材であってよい。いくつかの好ましい実施形態において、多孔質基材の空孔率は、２０〜９０％、４０〜８０％、５０〜７０％などである。空孔率は、ＡＳＴＭ Ｄ−２８７３を使用して測定され、多孔質基材の縦方向（ＭＤ）および横方向（ＴＤ）において測定される当該基材の面積における空隙、例えば、孔の百分率として定義される。いくつかの実施形態において、多孔質基材は、０．５〜１０００秒のＪＩＳガーレー、いくつかの実施形態において、１００〜８００秒のＪＩＳガーレーを有し、他の実施形態において、多孔質基材は、２００〜７００秒のＪＩＳガーレーを有し、他の実施形態において、３００〜６００秒のＪＩＳガーレーを有する。ガーレーは、日本産業規格（ＪＩＳガーレー）としてここに定義されており、ＯＨＫＥＮ透過率試験機を使用して本明細書において測定される。ＪＩＳガーレーは、４．９インチの一定の水圧において、１００ｃｃの空気が１平方インチのフィルムを通過するのに必要とされる時間（秒）として定義される。いくつかの実施形態において、孔は、円形であり、例えば、０．２５〜８．０の球形度であり、楕円形、または長円形などである。
多孔質基材を作製する材料は、さほど限定されない。多孔質基材において使用されるポリマーは、熱可塑性ポリマーと特徴付けられ得る。これらのポリマーは、さらに、半結晶性ポリマーと特徴付けられ得る。一実施形態において、半結晶性ポリマーは、２０〜８０％の範囲の結晶化度を有するポリマーであってよい。かかるポリマーは、以下の群から選択され得る：ポリオレフィン、フッ化炭素、ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール（またはポリオキシメチレン）、ポリスルフィド、ポリビニルアルコール、これらのコポリマー、およびこれらの組み合わせ。ポリオレフィンとして、ポリエチレン（ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、これらのコポリマー、およびこれらのブレンドを挙げることができる。フッ化炭素として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）樹脂、これらのコポリマー、およびこれらのブレンドを挙げることができる。ポリアミドとして、限定されないが：ポリアミド６、ポリアミド６／６、ナイロン１０／１０、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、これらのコポリマー、およびこれらのブレンドを挙げることができる。ポリエステルとして、ポリエステルテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ−１−４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）を挙げることができる。ポリスルフィドとして、限定されないが、ポリフェニルスルフィド、ポリエチレンスルフィド、これらのコポリマー、およびこれらのブレンドが挙げられる。ポリビニルアルコールとして、限定されないが、エチレンビニルアルコール、これらのコポリマー、およびこれらのブレンドが挙げられる。いくつかの実施形態において、多孔質基材は：ポリオレフィン（ＰＯ）、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アラミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリマーブレンド、これらのポリマー、コポリマー、およびブロックポリマーポリマーを含む複合体（無機充填剤Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などを有するまたは有さない）、ならびにこれらのブレンド、混合物または組み合わせ；からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
多孔質基材は、多層膜またはセパレータ構造、ラミネート、複合体などのうちの一層であってよい。例えば、多孔質基材（またはコーティングベースフィルム）は、多層膜またはセパレータ構造、例えば、ラミネートまたは複合体、例えば、不織布と組み合わされたポリマー膜、例えば、ガラスおよび／または合成不織布などのうちの二層または三層膜のうちの一層であってよい。
多孔質基材は、他の成分を含んでいてよい。例えば、かかる成分として：充填剤（多孔質基材のコストを低減するために使用されるが、さもなければ、多孔質基材の製造またはその物性に有意に影響しない不活性粒子状物）、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、潤滑剤（製造を容易にする）など；を挙げることができる。
多孔質基材の特性を変更または向上するために、種々の材料がポリマーに添加されてよい。かかる材料として、限定されないが：（１）１３０℃未満のを有するポリオレフィンまたはポリオレフィンオリゴマー；（２）鉱物充填剤として、限定されないが：炭酸カルシウム、酸化亜鉛、珪藻土、タルク、カオリン、合成シリカ、マイカ、クレイ、窒化ホウ素、二酸化ケイ素、二酸化チタン、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなど、およびこれらのブレンドが挙げられる；（３）エラストマーとして、限定されないが：エチレン−プロピレン（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）、スチレンイソプレン（ＳＩＲ）、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、エポキシ、およびポリウレタンならびにこれらのブレンドが挙げられる；（４）湿潤剤として、限定されないが、エトキシ化アルコール、第一級ポリマーカルボン酸、グリコール（例えば、ポリプロピレングリコール及びポリエチレングリコール）、官能化ポリオレフィンなどが挙げられる；（５）潤滑剤、例えば、シリコーン、フルオロポリマー、オレアミド、ステアリン酸アミド、エルカミド、ステアリン酸カルシウム、または他のステアリン酸金属塩；（６）難燃剤、例えば、臭素化難燃剤、リン酸アンモニウム、水酸化アンモニウム、アルミナ三水和物、およびリン酸エステル；（７）架橋またはカップリング剤；（８）ポリマー加工助剤；ならびに（９）ポリプロピレン用β核剤を含むあらゆるタイプの核剤；が挙げられる。β造核ポリプロピレンは、米国特許第６，６０２，５９３号に開示されている。ポリプロピレン用のβ核剤は、ポリプロピレン中でのβ結晶の作製を引き起こす物質である。）
いくつかの実施形態において、多孔質基材は、１つ以上のプライを含む単一層、各層が１つ以上のプライを含んでいてよい二層、または、各層が１つ以上のプライを含んでいてよい多層多孔質基材である。多孔質基材は、多層多孔質基材であるとき、３〜１０層、４〜９、５〜８、６〜７層を含んでいてよい。いくつかの多層の実施形態において、多孔質基材は、順に、大部分（ポリマー成分の５０％超）のＰＰを含むポリプロピレン（ＰＰ）層、大部分のＰＥを含むポリエチレン層（ＰＥ）、および大部分のＰＰを含む別のＰＰ層を含む。他の実施形態において、多層多孔質基材は、順に、大部分のＰＥを含むＰＥ層、大部分のＰＰを含むＰＰ、および大部分のＰＥを含む別のＰＥ層を含む。大部分のＰＰまたはＰＥを含む層は、それぞれ、ポリマー成分の５０％超〜最大１００％の量でＰＰまたはＰＥを含んでいてよい。
多孔質基材は、湿式製造プロセス、乾式製造プロセス、粒子延伸製造プロセス、およびβ造核二軸配向（ＢＮ−ＢＯＰＰ）製造プロセスのいずれか１つによって作製されてよい。多孔質基材は、例えば、ノースカロライナ州シャーロットのＣｅｌｇａｒｄ，ＬＬＣの乾式延伸プロセス（Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）乾式延伸プロセスとして公知である）によって製造され得る。多孔質基材は、ノースカロライナ州シャーロットのＣｅｌｇａｒｄ，ＬＬＣから入手可能ないずれのポリオレフィン微多孔質セパレータ膜であってもよい。代替的には、他の実施形態において、多孔質基材は、韓国のＣｅｌｇａｒｄ Ｋｏｒｅａ社、日本のＡｓａｈｉ Ｋａｓｅｉ、および／または日本のＴｏｎｅｎの溶媒および／または油の使用を含み得る、時には相分離または抽出プロセスとして公知である、湿式プロセスによって製造されてよい。代替的には、他の実施形態において、多孔質基材は、不織布タイプの膜であり得る。
場合により好ましい多孔質基材は、乾式延伸プロセスによって作製され得、２ｕｍ未満の孔を有し得る。微多孔質基材は、例えば、貫通する複数の孔を有する、薄い柔軟なポリマーシート、箔、またはフィルムである。かかる多孔質基材は、限定されないが、物質移動膜、圧力調整器、濾過膜、医療デバイス、電気化学的貯蔵デバイス用セパレータ、燃料電池での使用のための膜などを含めた広範な用途において使用され得る。本明細書における多孔質基材は、乾式延伸プロセス（ＣＥＬＧＡＲＤプロセスとしても公知である）によって場合により最も好ましくは作製され、ＭＤ延伸、ＴＤ延伸、またはＭＤおよびＴＤ延伸（緩和ありまたはなし）（逐次および／または同時二軸延伸）であってもよい。乾式延伸プロセスは、孔形成が非多孔質前駆体の延伸から生じるプロセスを称する。参照によって本明細書に組み込まれるＫｅｓｔｉｎｇ，Ｒ．，Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，Ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，（１９８５）、２９０〜２９７ページを参照されたい。乾式延伸プロセスは、上記で考察されているように、湿式プロセスおよび粒子延伸プロセスとは区別される。好ましくはないが、多孔質基材は、発泡、焼結、冷間圧延、もしくはβ造核二軸配向ポリプロピレン（ＢＮＢＯＰＰ）であってもよく、かつ／または、レーザー、ｅ線、溶媒、油もしくはワックス成分（延伸オーブンにおけるものなど）の燃焼、溶解された充填剤もしくは繊維などによって形成される孔を有していてよい。また、好ましくはないが、多孔質基材は、繊維不織布、織布、ニット、または植毛層であってもよい。
一実施形態において、上記の多孔質のものは：１）実質的にスリット、台形、または円形孔、および、２）０．１〜２０の範囲、好ましくは０．５〜１０の範囲の縦方向引張強度対横方向引張強度比；を有する乾燥延伸多孔質基材であってよい。孔形状に関しては、図１〜５を参照されたい。図１〜３の円形の孔は、図４〜５およびＫｅｓｔｉｎ，Ｉｂｉｄのスリット形の孔とは異なる。さらに、現多孔質基材の孔径は、孔の幅に対する長さの比であるアスペクト比によって特徴付けられ得る。現多孔質基材の一実施形態において、円形孔のアスペクト比は、０．７５〜１．２５の範囲である。これは、５．０超である、スリット形状孔の乾燥延伸膜のアスペクト比によって構築される。縦方向引張強度対横方向引張強度比に関して、１つの円形孔の実施形態では、この比は、０．５〜５．０である。この比は、１０．０超である、スリット形孔膜の対応する比とは異なる。縦方向（ＭＤ）および横方向（ＴＤ）引張強度は、ＡＳＴＭ−８８２の手順によりＩｎｓｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ４２０１を使用して測定される。現多孔質基材は、以下のようにさらに特徴付けられ得る：０．０３〜０．３０ミクロン（ｍ）の範囲の平均孔径；２０〜８０％の範囲の空孔率；および／または５０超、好ましくは１００、より好ましくは２５０Ｋｇ／ｃｍ２の横方向引張強度。上記値は、例示的な値であり、限定的であることは意図しておらず、したがって、現多孔質基材の単なる例として見なされるべきである。孔径は、Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（ＰＭＩ）を通じて入手可能なＡｑｕａｐｏｒｅを使用して測定される。孔径は、μｍで表される。
現多孔質基材は、前駆体が逐次および／または同時にＭＤ延伸、ＴＤ延伸、二軸延伸される（すなわち、ＭＤにおいて延伸されるだけでなく、ＴＤ方向においても延伸される）乾式延伸プロセスによって好ましくは作製され、スロットダイ押出されてよく（例えば、Ｔダイ）、環状ダイ押出されてよく（例えば、発泡もしくはパリソン）、（β造核二軸配向ポリプロピレン、ＢＮＢＯＰＰのように）鋳造されてよく、粒子延伸作製されてよく、単一層または多層またはプライであってよく、共押出されてよく、ラミネートされてよく、他の材料または層などと共に使用されてよい。乾式延伸プロセスはまた、僅かな量の孔形成剤、油、溶媒、可塑化剤、ワックス、オリゴマー、充填剤、または他の押出助剤（例えば、オーブンにおいて燃焼され得る少量の溶媒、ワックスまたは油）を含めた押出が関与していても、これを含んでいてもよい。好ましい乾式延伸プロセスは、より詳細に以下において考察される。
概して、上記多孔質基材を作製するためのプロセスは、非多孔質前駆体を押出し、次いで、非多孔質前駆体をＭＤ、ＴＤまたは二軸延伸する工程を含む。任意選択的に、非多孔質前駆体は、延伸の前にアニーリングされてよい。一実施形態において、二軸延伸は、縦方向延伸、および、同時制御される縦方向緩和を伴った横方向延伸を含む。縦方向延伸および横方向延伸は、同時または逐次であってよい。一実施形態において、縦方向延伸の後に、同時縦方向緩和を伴った横方向延伸が続く。この逐次プロセスは、より詳細に以下において考察される。
押出は、一般に従来的である（従来的であるとは、乾式延伸プロセスについて従来的であることを称する）。押出機は、スロットダイ（平坦な前駆体用）または環状ダイ（パリソン前駆体用）を有していてよい。後者の場合において、膨張パリソン技術が用いられてよい（例えば、ブローアップ比（ＢＵＲ））。しかし、非多孔質前駆体の複屈折は、従来的な乾式延伸プロセスにおけるほど高くある必要はない。例えば、ポリプロピレン樹脂から＞３５％の空孔率を有する多孔質基材を製造するための従来的な乾式延伸プロセスにおいて、前駆体の複屈折は、＞０．０１３０であり；一方で、現プロセスによると、ＰＰ前駆体の複屈折は、０．０１００と低くなり得る。別の例において、ポリエチレン樹脂からの＞３５％の空孔率を有する多孔質基材、前駆体の複屈折は、＞０．０２８０であり；一方で、現プロセスによると、ＰＥ前駆体の複屈折は、０．０２４０と低くなり得る。
アニーリング（任意選択的な）は、一実施形態においては、Ｔｍ−８０℃〜Ｔｍ−１０℃の間の温度（Ｔｍはポリマーの溶融温度である）において；別の実施形態においては、Ｔｍ−５０℃〜Ｔｍ−１５℃の間の温度において実施されてよい。いくつかの材料、例えば、押出後に高い結晶化度を有するもの、例えば、ポリブテンは、アニーリングを必要としないことがある。
縦方向延伸は、冷延伸もしくは熱延伸または両方として、また、単一の工程または複数の工程として行われてよい。一実施形態において、冷延伸は、＜Ｔｍ−５０℃で、別の実施形態において、＜Ｔｍ−８０℃で実施されてよい。一実施形態において、熱延伸は、＜Ｔｍ−１０℃で実施されてよい。一実施形態において、合計の縦方向延伸は、５０〜５００％の範囲、別の実施形態において、１００〜３００％の範囲であってよい。縦方向延伸の際、前駆体は、横方向（従来的）に収縮し得る。ＭＤ延伸に続いての横方向延伸は、同時制御される縦方向緩和を好ましくは含む。これは、前駆体が横方向に延伸されるにつれて、前駆体が縦方向に制御的に同時に縮小（すなわち、緩和）させられることを意味する。横方向延伸は、冷工程として、熱工程として、または両方の組み合わせとして行われてよい。一実施形態において、合計の横方向延伸は、１００〜１２００％の範囲、別の実施形態において、２００〜９００％の範囲であってよい。一実施形態において、制御された縦方向緩和は、５〜８０％の範囲、別の実施形態において、１５〜６５％の範囲であってよい。一実施形態において、横方向延伸は、複数の工程で実施されてよい。横方向延伸の際、前駆体は、縦方向に収縮させても、収縮させなくてもよい。多工程横方向延伸の実施形態において、第１の横方向工程は、縦方向緩和が制御された横方向延伸、続いての同時の横方向および縦方向延伸、ならびに、続いての、縦方向延伸または緩和なしでの横方向緩和を含んでいてよい。任意選択的に、縦方向および横方向延伸後の前駆体は、熱処理、さらなるＭＤまたはＴＤ延伸などに供されてよい。
いくつかの実施形態において、縦方向（ＭＤ）引張強度対横方向（ＴＤ）引張強度比は、０．５〜１０．０、いくつかの実施形態において０．５〜７．５、いくつかの実施形態において０．５〜５．０である。縦方向（ＭＤ）および横方向（ＴＤ）引張強度は、ＡＳＴＭ−８８２手順に従ってＩｎｓｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ４２０１を使用して測定される。
いくつかの実施形態において、多孔質フィルムは、４００ｇ／ミリ以上の穿刺強度を有する。穿刺強度は、ＡＳＴＭ Ｄ３７６３に基づいてＩｎｓｔｒｏｎ Ｍｏｄｅｌ ４４４２を使用して測定される。測定は、微多孔質膜（例えば、多孔質基材またはフィルム）の幅を横切ってなされ、穿刺強度は、試験サンプルを穿刺するのに必要とされる力として定義される。
（２）コーティング層
一態様において、コーティング層は、セパレータの最外コーティング層であってよく、例えば、その上に形成される他の異なるコーティング層を有していなくてよく、または、コーティング層は、その上に形成されている少なくとも１つの他の異なるコーティング層を有していてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、異なるポリマーコーティング層は、多孔質基材の少なくとも一表面に形成されているコーティング層の上にまたは上部にコーティングされていてよい。いくつかの実施形態において、かかる異なるポリマーコーティング層は、ポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）またはポリカーボネート（ＰＣ）のうちの少なくとも一方を含んでいても、これからなっていても、これから本質的になっていてもよい。
いくつかの実施形態において、コーティング層は、多孔質基材の少なくとも一面に既に適用されている１つ以上の他のコーティング層の上部の上に適用される。例えば、いくつかの実施形態において、多孔質基材に既に適用されているこれらの層は、無機材料、有機材料、伝導性材料、半伝導性材料、非伝導性材料、反応性材料、またはこれらの混合物のうちの少なくとも１つの薄い層、非常に薄層、または超薄い層である。いくつかの実施形態において、これらの層は、金属または金属酸化物含有層である。いくつかの好ましい実施形態において、金属含有層および金属酸化物含有層、例えば、金属含有層において使用される金属の金属酸化物は、本明細書に記載されているコーティング組成物を含むコーティング層が形成される前に多孔質基材に形成される。時には、これらの既に適用されている層（複数可）の合計厚さは、５ミクロン未満、時には、４ミクロン未満、時には３ミクロン未満、時には２ミクロン未満、時には１ミクロン未満、時には０．５ミクロン未満、時には０．１ミクロン未満、時には０．０５ミクロン未満である。
いくつかの実施形態において、本明細書において上記に記載されているコーティング組成物から形成されるコーティング層の厚さは、約１２μｍ未満、時には１０μｍ未満、時には９μｍ未満、時には８μｍ未満、時には７μｍ未満、時には５μｍ未満である。少なくともある一定の選択された実施形態において、コーティング層は、４μｍ未満、２μｍ未満、または１μｍ未満である。
コーティング方法は、さほど限定されず、本明細書に記載されているコーティング層は、多孔質基材上に、例えば、本明細書に記載されているように、以下のコーティング方法：押出コーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、印刷、ナイフコーティング、エアナイフコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、またはカーテンコーティング；のうちの少なくとも１つによってコーティングされてよい。コーティングプロセスは、室温または高温で行われてよい。
コーティング層は、非多孔質、ナノ多孔質、ミクロ多孔質、メソ多孔質またはマクロ多孔質のいずれか１つであってよい。コーティング層は、１０，０００以下、１，０００以下、７００以下、時には６００以下、５００以下、４００以下、３００以下、２００以下、または１００以下のＪＩＳガーレーを有していてよい。非多孔質コーティング層では、ＪＩＳガーレーは、８００以上、１，０００以上、５，０００以上、または１０，０００以上（すなわち、「無限ガーレー」）であり得る。非多孔質コーティング層では、コーティングは、乾燥しているときには非多孔質であるが、特に、電解質によって湿潤となるときには、良好なイオン伝導体である。
いくつかの実施形態において、コーティング層は、一分子厚である単層であってよく、分子は、（ｉ）マトリクス材またはポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、または（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分；のうちの少なくとも１つである。
いくつかの実施形態において、コーティングは、少なくとも一面における多孔質膜表面の１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、または１００％を被覆するコーティングである。
いくつかの実施形態において、コーティングは、少なくとも一面における多孔質膜表面の１％以上、５％以上、１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、または９０％以上を被覆する非連続コーティングである。
コーティングは、いくつかの好ましい実施形態において、デンドライト成長またはデンドライトによって引き起こされる短絡を阻止または防止する。いくつかの実施形態において、これは、コーティングが屈曲しているか、または、ピンホールを有していないことを意味し得る。換言すると、コーティングは、屈曲度が１であるいずれの孔も有していない。屈曲度は、いくつかの実施形態において、１超、１．１超、１．２超、１．３超、１．４超、１．５超、１．６超、１．７超、１．８超、１．９超、または２．０超である。
複合体、車両、またはデバイス
本明細書において上記に記載されているいずれかのセパレータ、ならびに、これに直接接触して設けられている１つ以上の電極、例えば、アノード、カソード、またはアノードおよびカソードを含む複合体、ジェリーロール、円盤、またはシステム。電極のタイプは、さほど限定されない。例えば、電極は、リチウムイオン二次電池における使用に好適なものであり得る。
本明細書にけるいくつかの実施形態によるリチウムイオン電池を図７に示す。
本明細書にけるいくつかの実施形態による円筒型リチウム電池の断面図を図１４に示す。
図１４において、リチウムイオンまたはリチウム金属円筒型セル１０は、例えば、リチウム金属または合金アノード１２、カソード１４、およびアノード１２とカソード１４との間に設けられたセパレータ１６を含み、これらは全て缶２０内にパッケージングされている。示されているセル１０は、円筒型セルまたは「ジェリーロール」セルであるが、本発明は、さほど限定されない。他の構成、例えば、角柱型セル、ボタン型セル、パウチ型セル、積層型セル、またはポリマー型セルも含まれる。セルは、一次（単回使用）または二次（充電式）セルまたは電池であってよい。加えて、電解質は示されていない。電解質は、液体（有機もしくは無機）、またはゲル（もしくはポリマー）であってよい。本発明は、便宜上、液体有機電解質を有する円筒型セルに関して記載されているが、さほど限定されず、他のセルタイプ（例えば、エネルギー貯蔵システム、複合セルおよびコンデンサ）ならびに構成において利用されてよい。
好適なアノード１２は、いずれのアノードであってもよく、少なくとも１つの実施形態において、好ましくは３７２ｍＡｈ／ｇ以上、好ましくは≧７００ｍＡｈ／ｇ、最も好ましくは≧１０００ｍＡＨ／ｇのエネルギー容量を有し得る。アノードは、リチウム金属箔もしくはリチウム合金箔（例えば、リチウムアルミニウム合金）、またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金および材料、例えば、カーボン（例えば、コークス、グラファイト）、ニッケル、銅の混合物から構成されていてよい。アノードは、少なくとも１つの実施形態において、好ましくは、リチウムを含有する層間化合物またはリチウムを含有する挿入化合物から単に作製されているわけではない。
好適なカソード１４は、アノードと適合するいずれのカソードであってもよく、少なくとも１つの実施形態において、層間化合物、挿入化合物、または電気化学的に活性なポリマーを含んでいてよい。好適な層間材料として、例えば、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、およびＣｕＣｌ２が挙げられる。好適なポリマーとして、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、およびポリチオフェンが挙げられる。
電解質は、液体（有機もしくは無機）、またはゲル（もしくはポリマー）であってよい。典型的には、電解質は、好ましくは、塩および媒体から主としてなる（例えば、液体電解質において、媒体は、溶媒と称されてよい；ゲル電解質において、媒体は、ポリマーマトリクスであってよい）。塩は、リチウム塩であってよい。リチウム塩として、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、およびＬｉＣｌＯ４、ＢＥＴＴＥ電解質（ミネソタ州、ミネアポリスの３Ｍ Ｃｏｒｐ．から市販されている）ならびにこれらの組み合わせを挙げることができる。溶媒として、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、およびＤＭＥ／ＰＣを挙げることができる。ポリマーマトリクスとして、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ＰＶＤＦ：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、およびＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）を挙げることができる。
本明細書において上記に記載されているいずれのセパレータ、セルまたは電池も、完全または部分的に電池式であるいずれの車両、例えば、電気車両、またはデバイス、例えば、携帯電話またはラップトップに組み込まれてもよい。
本発明の種々の実施形態を、本発明の種々の目的の達成において記載している。これらの実施形態は、本発明の原理を単に説明していると認識されるべきである。多くの変更および適応が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者に容易に明らかであろう。
（１）少なくとも以下の表１−１〜表１−４のコーティング組成物が想定される：
Figure 2021511637
Figure 2021511637
Figure 2021511637
Figure 2021511637
ＣＪ−耐熱性粒子、ラクタム由来ポリマーを含むバインダ、任意選択的に、溶媒として、水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む。
ＣＭ−耐熱性粒子およびＰＶＡバインダ、任意選択的に、溶媒として、水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む。
ＣＳ−アクリルバインダを含む耐熱性粒子、任意選択的に、溶媒として、水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む
ａ−本明細書に記載されている任意の架橋材
ｂ−本明細書に記載されている任意の低温シャットダウン剤
ｃ−本明細書に記載されている任意の接着剤
ｄ−本明細書に記載されている任意の増粘剤
ｅ−本明細書に記載されている任意の摩擦低減剤
ｆ−本明細書に記載されている任意の高温シャットダウン剤
（２）例示的な改良されたシャットダウン実施形態
上記において考察されているように、低温シャットダウン剤および／または高温シャットダウン剤を添加することにより、コーティングされたセパレータのシャットダウンウィンドウを、そのコーティングされていない同等物またはコーティングされた同等物と比較して拡大することができ、ここで、コーティングは、低温シャットダウン剤および／または高温シャットダウン剤を含まない。
（ａ）１つの例示的な実施形態において、本明細書に記載されているいくつかの実施形態によるコーティングされた電池セパレータ（発明例）を調製した。コーティング組成物は、ＣＪ、および低温シャットダウン剤（ｂ）としてのポリエチレンビーズを含み、これを、ポリプロピレン（ＰＰ）層、ポリエチレン（ＰＥ）層、およびポリプロピレン（ＰＰ）層を含む三層多孔質基材にコーティングした。このコーティングされた電池セパレータのシャットダウン特性を本明細書に記載されている電気抵抗試験によって評価し、三層多孔質基材自体（すなわち、コーティングされていない比較例）のものと比較した。結果を図８に示す。図８は、比較例のシャットダウンウィンドウが約１２５℃〜約１７５℃であることを示す。コーティングが適用される場合、シャットダウンウィンドウのより低い終点が、約１２５℃から約９５℃にシフトし、すなわち、約３０℃のシフトである。本発明例および比較例についてのシャットダウンウィンドウの上方の終点は、ほぼ同じである。そのため、全体に、発明例のシャットダウンウィンドウがほぼ３０℃拡大され、かなりより安全な電池セパレータを結果として生じさせる。
（ｂ）別の例示的な実施形態において、コーティングされたセパレータ（発明例）を調製し、該コーティングは、ＣＪ、および高温シャットダウン剤（ｆ）としてのＰＶＤＦを含む。この例での多孔質基材は、上記の例２（ａ）において記載されているものと同じである。このコーティングされたセパレータ（発明例）のシャットダウンウィンドウを、本明細書に記載されているように電気抵抗試験によって評価し、コーティングされていない三層多孔質基材またはセパレータ（比較例）と比較した。結果を図９に表す。この実施形態において、発明例のシャットダウンウィンドウが約５℃低下し、シャットダウンウィンドウの上方の終点が＞１８０℃に拡大され、例えば、１０，０００Ω・ｃｍ２超の抵抗が＞１８０℃の温度で得られ、非常に安全な電池を結果として生じさせる。
（ｃ）別の例示的な実施形態において、ＰＰ−ＰＥ−ＰＰおよびＰＥ−ＰＰ−ＰＥを含む多層（三層）多孔質基材を、ＣＪおよびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、例えば、高温シャットダウン剤を含むコーティングにより、多孔質基材の一面においてコーティングすることによって、２つのコーティングされたセパレータを調製した。コーティングは３ミクロンの厚さであった。これらは発明例である。これらのコーティングされたセパレータのシャットダウンウィンドウ（図１０Ｂに示す発明例）を本明細書に記載されているように電気抵抗試験によって評価し、ＰＰ−ＰＥ−ＰＰおよびＰＥ−ＰＰ−ＰＥを含むコーティングされていない多層（三層）多孔質基材と、それぞれ比較した（図１０Ａおよび図１０Ｃに示す比較例）。１９０℃を超える拡大されたシャットダウン特性が、一面がコーティングされたＰＰ−ＰＥ−ＰＰ多孔質基材および一面がコーティングされたＰＥ−ＰＰ−ＰＥ基材の両方で観察された。
（３）例示的な改良された収縮の実施形態
（ａ）少なくとも増粘剤および／または架橋材を本明細書に記載されているコーティング組成物に添加することにより、これらのコーティング組成物から作製されるコーティング層を含むセパレータの収縮を、高温でのものを含めて低減する。以下の表２における、ＣＳのみ、ＣＳおよびｄ（増粘剤）、ならびにＣＳ、ｄ、およびａ（架橋材）を含むコーティング組成物を調製した。これらの組成物において、ＣＳおよび増粘剤は、これらの組成物において同じである。ＣＳおよび増粘剤。
収縮は、縦方向（ＭＤ）および横方向（ＴＤ）の両方の方向において測定され、％ＭＤ収縮および％ＴＤ収縮と表される。「１８０℃１０分間」試験では、サンプルがオーブンに１８０℃で１０分間置かれ、次いで、「１５０℃１時間」試験について上記に記載されているように試験される。「１８０℃２０分間」試験では、サンプルがオーブンに１８０℃で２０分間置かれ、次いで、「１５０℃１時間」試験について上記に記載されているように試験される。収縮は、一面がコーティングされた多孔質基材について測定されても、二面がコーティングされた多孔質基材について測定されてもよい。
厚さを、マイクロメートルμｍで、Ｅｍｖｅｃｏ Ｍｉｃｒｏｇａｇｅ ２１０−Ａマイクロメートル厚さ試験機および試験手順ＡＳＴＭ Ｄ３７４を使用して測定する。
Figure 2021511637
（４）例示的な改良されたコーティング層対電極接着の実施形態
上記において考察されているように、接着剤を本明細書に記載されているコーティング組成物に添加することにより、電極、例えば、アノードへのコーティング層の接着を増加させる。
（ａ）上記のセクション２（ｂ）において調製したものと同一の（ａ）発明例を調製した。アノードへのこの例のコーティング層の接着を本明細書に記載されているように評価した。結果を図１１に示す。図１１は、多くの電極材料、すなわち、アノードからのものをセパレータに移動させることで、コーティング層とアノードとの間の良好な接着を示唆することを示している。
（５）例示的な改良されたコーティング層対多孔質基材の接着強度の実施形態
上記において考察されているように、接着剤を本明細書に記載されているコーティング組成物に添加することにより、多孔質基材を前処理することなく、多孔質基材へのコーティング層の接着を増加させる。
（６）例示的な改良されたピン除去力の実施形態
上記において考察されているように、例えば、摩擦低減剤に本明細書に記載されているコーティング組成物を添加することにより、コーティング層（およびかかるコーティング層を含むセパレータ）のピン除去力を改良し得る。
上記のセクション２（ｃ）からの発明例（発明例、すなわち、一面がコーティングされたＰＰ−ＰＥ−ＰＰ多孔質基材および一面がコーティングされたＰＥ−ＰＰ−ＰＥ多孔質基材）をコーティングされていないＰＰ−ＰＥ−ＰＰ多孔質基材（対照）と比較した。本明細書に記載されているピン除去試験を３回実施して３つのデータ点を収集し、データを以下の表３において報告する。
Figure 2021511637
（７）例示的な改良されたホットチップ試験の実施形態
上記において考察されているように、本明細書に開示されているセパレータは、例えばホットチップ孔伝播研究における望ましい挙動によって示されるように改良された熱的安定性を有する。ホットチップ試験は、点加熱条件下でのセパレータの寸法安定性を測定する。該試験は、セパレータを熱いはんだごて先端と接触させ、得られる孔を測定することを含む。孔が小さいほど望ましい。
（ａ）ホットチップ試験を上記のセクション２（ｃ）からの実施形態において実施し、結果を以下の表４、および図１２において報告する。一面がコーティングされたＰＥ−ＰＰ−ＰＥおよびＰＰ−ＰＥ−ＰＰ基材（発明例）は、コーティングされていないＰＰ−ＰＥ−ＰＰ多孔質基材（対照）であるコーティングされていない対照よりも良好に実施された（より小さい孔）ことが分かった。
Figure 2021511637
セパレータにおける選択された酸化アルミニウムコーティングは、物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスによって製作され得る。他の従来のコーティング技術に対するＰＶＤプロセスの主な利点は以下の通りである：
・ロールツーロール製造；数百メートル／分で製造することができる；
・完全被覆による均質な均一コーティング；
・欠陥が少ない／ないバインダ不含コーティング；
・数ナノメートルからミクロン厚の厚さ調節可能。
図１３を参照すると、本発明のセパレータ２０の一例が示されている。セパレータ２０は、少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティング２２および少なくとも１つのポリマー微多孔質層２４を好ましくは含む。セラミック複合体層は、収縮、酸化、電子短絡（例えば、アノードおよびカソードの直接もしくは物理的接触）を防止する、ならびに／またはデンドライト成長を阻止するのに好ましくは適合されており、また、少なくとも適合されていてよい。ポリマー微多孔質層は、標準状態下でアノードおよびカソードの直接もしくは物理的接触を少なくとも防止する、所望の電池性能を支持する、ならびに／または高温でのアノードとカソードとの間のイオン伝導性（流）を阻止（もしくはシャットダウン）して熱暴走を防止もしくは停止するのに適合されていてよく、また、好ましくは適合されている。典型的な電池またはセル操作条件下では、セパレータ２０のセラミック複合体層２２が、アノードとカソードとの間のイオン流を可能にするのに十分にイオン伝導性でなければならず、その結果、電流が、所望の量で、セルによって発生され得るようになっている。層２２および２４は、互いによく接着するべきであり、すなわち、意図しない分離が起こってはならない。層２２および２４は、ラミネーション、共押出、堆積、例えば、ＰＶＤ、ＣＶＤ、もしくはＡＬＤ、またはコーティングプロセスによって形成されてよい。セラミック複合体層２２は、０．００１ミクロン〜５０ミクロンの範囲、好ましくは０．０１ミクロン〜２５ミクロンの範囲、より好ましくは０．５０ミクロン〜１０ミクロンの範囲（セパレータが、二面コーティングされているとき、場合により好ましくは各面において０．２５ミクロン〜５ミクロンの範囲）のいずれかの厚さを有するコーティングまたは別個の層であってよい。ポリマー微多孔質層２４は、１ミクロン〜５０ミクロンの範囲、好ましくは５ミクロン〜５０ミクロンの範囲、好ましくは２ミクロン〜２５ミクロンの範囲、好ましくは１２ミクロン〜２５ミクロンの範囲、より好ましくは３ミクロン〜１２ミクロンの厚さを有する好ましくは別個の膜である。セパレータ２０の合計厚さは、１ミクロン〜１００ミクロンの範囲、好ましくは５ミクロン〜１００ミクロンの範囲、好ましくは２ミクロン〜５０ミクロンの範囲、好ましくは１２ミクロン〜５０ミクロンの範囲、より好ましくは３ミクロン〜２５ミクロンの範囲である。
セラミック複合体層２２は、これを通して分散されている粒子２８、例えば、無機またはセラミック粒子を有するマトリクス材またはバインダ２６を含む。セラミック複合体層２２は、多孔質または非多孔質であり（いくつかのマトリクスまたはバインダ材料は、電解質中で膨潤およびゲル化し、乾燥セパレータが湿潤前または電解質によって湿潤されて高いガーレーを有しても（１，０００もしくは１０，０００ガーレーであっても）イオンを輸送し得ることが理解される）、層２２のイオン伝導性は、主として、空孔率、電解質、マトリクス材２６、および粒子２８の選択肢に依る。層２２のマトリクス材２６または粒子２８は、それぞれ、デンドライト成長を防止することにより、また、離間している電極を高温で維持することにより、電子短絡を部分的に防止するセパレータの一構成要素であってよい。マトリクス材２６は、加えて、ゲル電解質またはポリマー電解質としても機能し得る（例えば、電解質塩を担持する）。マトリクス材２６は、約０．５〜９５重量％、好ましくは５〜８０重量％のセラミック複合体層２２を好ましくは含み、無機粒子２８は、約５〜９５．５重量％、好ましくは２０〜９５重量％の層２２を好ましくは含む。好ましくは、複合体層２２は、無機粒子を１０％〜９９重量％、好ましくは３０％〜７５重量％含有する。最も好ましくは、複合体層２２は、無機粒子を２０％〜９８重量％、好ましくは４０％〜６０重量％含有する。
マトリクス材２６は、有機および／もしくは無機粒子を含有していてよく、また、電解質粒子もしくは材料を含んでいてもよく、ならびに／または、ゲル電解質もしくはポリマー電解質として（例えば、電解質塩を担持する）および／または接着剤として機能し得る（電極に接着し得、セパレータと電極との間のギャップもしくは空間を低減し得、電荷分布さえも提供し得、および／もしくはデンドライト形成を防止し得る）。マトリクス材またはバインダ２６は、約０．５〜９５重量％、好ましくは２〜８０重量％のセラミック複合体層２２を好ましくは含んでいてよく、粒子２８は、およそ５〜９５．５重量％、好ましくは２０〜９８重量％の層２２を好ましくは形成する。１つの特定の実施形態において、粒子は、コーティングとしてバインダ材料を含むコーティングされた粒子である。別の特定の実施形態において、粒子は、２つ以上のタイプまたはサイズの粒子の混合物である。
マトリクス材２６は、イオン伝導性または非伝導性の、例えば、溶媒または水系ポリマーまたはバインダ、例えば、ＰＶＤＦ、アクリル、ポリアミド、および／またはリチウムポリマー電池もしくは固体電解質電池における使用のために提案されているあらゆるゲル形成性ポリマー、これらのコポリマー、およびこれらの組み合わせ、コポリマー、ブレンド、または混合物であってよい。マトリクス材２６は、例えば、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物から選択されてよい。好ましいマトリクス材は、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマーである。ＰＶＤＦコポリマーとして、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）およびＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）が挙げられる。最も好ましいマトリクス材として、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、あらゆるタイプのＰＥＯ、およびこれらの組み合わせ、ブレンド、混合物またはコポリマーが挙げられる。１つの特定の実施形態において、バインダは、ポリイミドまたはポリアミド、例えば、溶媒可溶性ポリイミドまたはポリアミドであってよい。
無機粒子２８は、通常は非伝導性であるとされるが、これらの粒子は、電解質と接触しているとき、セパレータ２０のイオン伝導性を改良する（抵抗を低減する）イオン伝導性または超伝導性表面を成長させ得る。無機粒子２８は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ベーマイト、カオリン、クレイ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、Ｘ線検出可能材料、カオリンクレイ、焼成クレイ、カオリナイト、メタ安定性アルミナ、またはこれらの組み合わせ、ブレンドもしくは混合物から選択されてよい。好ましい無機粒子は、ベーマイト、カオリン、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、硫酸バリウム、および／またはＣａＣＯ３であってよい。粒子は、０．００１ミクロン〜２５ミクロンの範囲、好ましくは０．０１ミクロン〜２ミクロンの範囲、最も好ましくは０．０５ミクロン〜０．５ミクロンの範囲の平均粒度を有していてよい。
微多孔質ポリマー性層２４は、いくつかのタイプの微多孔質膜（例えば、単一プライもしくは多プライ）、シート、フィルムまたは層、例えば、ノースカロライナ州シャーロットのＣｅｌｇａｒｄ，ＬＬＣ製のＣｅｌｇａｒｄ（登録商標）微多孔質ポリオレフィン製品、または日本の東京のＡｓａｈｉ Ｋａｓｅｉ Ｃｏｒｐ製のＨｉｐｏｒｅ（登録商標）微多孔質ポリオレフィン製品などのいずれかであってよい。層２４は、１０〜９０％の範囲、好ましくは２０〜８０％の範囲、より好ましくは２８〜６０％の範囲の空孔率を有していてよい。層２４は、０．００１〜２ミクロンの範囲、好ましくは０．０２〜２ミクロンの範囲、好ましくは０．０５〜１ミクロンの範囲、より好ましくは０．０８〜０．５ミクロンの範囲の平均孔径を有していてよい。層２４は、好ましくは５〜１５０秒、好ましくは１５〜１５０秒、好ましくは１０〜８０秒、より好ましくは３０〜６０秒の範囲（ガーレー数は、１０ｃｃの空気が１２．２インチの水において１平方インチの膜を通過するのに要する時間を指す。）のガーレー数を有していてよい。層２４は、好ましくはポリオレフィン性である。好ましいポリオレフィンとして、ポリエチレンおよびポリプロピレン、またはこれらの組み合わせ、ブレンド、コポリマー、ブロックコポリマー、もしくは混合物が挙げられる。
ある一定の選択された実施形態によると、この発明または出願は、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材を対象とし、あるいは、これらを提供する。
少なくともある特定の目的、態様または実施形態によると、ある特定の新規ならびに／または改良された、電池セパレータもしくはセパレータ膜を含む、多孔質基材用コーティング、ならびに／またはコーティングされた電池セパレータを含むコーティングされた多孔質基材、ならびに／または、かかるコーティングもしくはコーティングされたセパレータを含む電池もしくはセルが記載または示されており、ならびに／あるいは、これらの製造および／もしくは使用方法を含めた関連方法が開示されている。また、少なくともマトリクス材またはポリマーバインダと、さらなる添加剤、材料もしくは成分を含む耐熱性粒子とを含む、電池セパレータを含む新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくともマトリクス材またはポリマーバインダと、さらなる添加剤、材料もしくは成分を含む耐熱性粒子とを含む、上記多孔質基材が開示される。さらに、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）マトリクス材またはポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）マトリクス材またはポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材が開示される。ポリマーマトリクスまたはバインダとして、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ＰＶＤＦ：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）、フルオロポリマー、アクリル、ＰＯ（ポリオレフィン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＭＰ（ポリメチルペンテン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリル酸メチル（ＰＭＡ）、および複合体、組み合わせ、混合物、ブレンド、コポリマー、またはこれらのブロックコポリマーを挙げることができる。
他の好ましい実施形態において、ポリマーバインダは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、ラテックスを含んでいてよく、これからなってよく、これから本質的になってよい。
少なくともある特定の目的、態様または実施形態により、ある特定の新規および／または改良された方法が記載され、または示されている。例えば、二次リチウム電池において電極に対するセパレータの位置を検出するための方法であって、正極、負極、電極間に設けられたＸ線感受性セパレータ、ならびに、電極およびセパレータを収容する缶またはパウチを含む二次リチウム電池を付与する工程において、Ｘ線感受性セパレータが、その中または上に分散されたＸ線検出可能素子を有する微多孔質膜を含み、Ｘ線検出可能素子が、上記膜の少なくとも１〜８０重量パーセント以下を構成している、上記工程と；二次リチウム電池をＸ線放射に供する工程と；電極に対するセパレータの位置を決定する工程と；電極に対するセパレータの位置に基づいて二次リチウム電池を承認または拒否する工程とを含む、上記方法。
Ｘ線検出可能素子が、上記膜の２〜７０重量％を構成している、上記の方法。
Ｘ線検出可能素子が、上記膜の５〜５０重量％を構成している、上記の方法。
Ｘ線検出可能素子が、膜におけるコーティングに含まれている、上記の方法。
Ｘ線検出可能素子が、金属、金属酸化物、金属リン酸塩、金属炭酸塩、Ｘ線蛍光物質、金属塩、金属硫酸塩、またはこれらの混合物からなる群から選択され、上記金属のいずれかが、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｎｉ、Ｗ、Ｈｇ、Ｓｉ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、およびこれらの混合物からなる群から選択される、上記の方法。
Ｘ線検出可能素子が好ましくは硫酸バリウムである、上記の方法。
Ｘ線検出可能素子が、膜の少なくとも一面におけるコーティングにある、上記の方法。
コーティングがセラミックコーティングである、上記の方法。
Ｘ線検出可能素子が、分散されている、コーティングされている、または添加されているうちの少なくとも１つである、上記の方法。
本明細書に記載されている新規および／または改良されたセパレータは、以下の特徴または改良点のうち１つ以上を有しまたは示し得る：（１）ＳＥＭによって観察され、測定される、所望のレベルの空孔率；（２）透過性を示すのに望ましいガーレー数；（３）望ましい厚さ；（４）コーティングが公知のコーティングに対して改良されるような、ポリマーバインダの所望のレベルの合体；（４）別のコーティングもしくは材料がコーティング（例えば、粘着性（少なくとも、電解質によって湿潤しているとき）もしくは接着剤コーティング、ストライプもしくはスポットが加えられている）上に適用されるとき、および／またはコーティング（コーティング、または層）が圧縮もしくはカレンダリングされるとき、限定されないが、どのようにコーティングが混合されるか、どのようにコーティングが基材に適用されるか、どのようにコーティングが基材において乾燥されるかを含めた、コーティングされたセパレータの加工に起因する望ましい特性；（５）例えばホットチップ孔伝播研究における望ましい挙動によって示されるように改良された熱的安定性；（６）リチウム電池、例えば、リチウムイオン電池において使用されるときの低減された収縮；（７）コーティングにおける耐熱性粒子間の改良された接着性；（８）コーティングと基材との間の改良された接着性；（９）コーティングされたセパレータと電池の一方または両方の電極との間の改良された接着性；（１０）改良されたピン除去力および／または摩擦係数（例えば、コーティングされていない基材または典型的なコーティングされた材料と比較して低減されたピン除去力および／または低減された摩擦係数）；（１１）電解質の改良された湿潤性またはウィッキング；ならびに／あるいは（１２）改良された耐酸化性および／または高い電圧性能。セパレータは、一面（ＯＳＣ）にコーティングされていてよく、二面（ＴＳＣ）にコーティングされていてよく、一面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有していてよく（ＯＳＣ ＣＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ）、一面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＯＳＣ ＣＣＳ）、また、他方の面にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＯＳＣ ＣＣＳ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＴＳＣ ＣＣＳ）、また、一面のＣＣＳの上部にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＴＳＣ ＣＣＳ）、また、ＣＣＳのそれぞれの上部にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ／ＴＳＣ ＰＣＳ）、少なくとも一面に物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部にＣＣＳを有していてよく（ＯＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＣＣＳ）、両面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部にＣＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＴＳＣ ＣＣＳ）、少なくとも一面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有していてよく（ＯＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＴＳＣ ＰＣＳ）、一面における物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有し、また、他方の面における物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＣＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＰＣＳ／ＯＳＣ ＣＣＳ）、ＣＣＳの上部にＰＣＳを有していてよく、ＰＣＳの上部にＣＣＳを有していてよく、ＣＣＳの上部にＶＡＤを有していてよく、ＰＣＳの上部にＶＡＤを有していてよい。ＶＡＤは有機および／または無機であり得る。ＣＣＳ粒子は有機および／または無機であり得る。例えば、Ｘ線検出可能粒子または剤は、ＰＥ粒子またはビーズと混合され得る。一実施形態において、一面にＣＣＳおよび他方の面にＰＣＳを有し、第２実施形態において、両面にＣＣＳを有し、第３実施形態において、両面にＰＣＳを有し、第４実施形態において、一面にＰＣＳと共にＣＣＳおよび他方の面にＰＣＳのみを有し、第５実施形態において、両面にＰＣＳと共にＣＣＳを有し、両面において粘着性ＣＣＳを有することが好ましい場合があり（ＣＣＳは、各面において同じであっても異なっていてもよい少なくとも１つの粘着性成分またはバインダを含む［アノード１つの粘着性材料であることが好ましくあり得るが、カソードは、異なる粘着性材料であることが好ましい］）、セパレータは、片、リーフ、スリーブ、ポケット、エンベロープ、Ｓラップ、Ｚ折り、シート、ロール、可撓性、剛性などであってよく、ならびに／または、電池における全てのセパレータが、同じ構成のものであっても、異なる構成のものであってもよい。１の電池製造業者は、アノードに対してＣＣＳを、カソードに対してＰＣＳまたはＶＡＤを置く場合があるが、別の電池製造業者は、カソードに対してＣＣＳを置く場合がある。セルのタイプならびに／または電池エネルギーおよび／もしくは電圧に応じて、ＣＣＳ、ＰＣＳまたはＶＡＤがアノードに対して設置されてよく、ＣＣＳ、ＰＣＳまたはＶＡＤがカソードに対して設置されてよいことが企図される。改良されたコーティングされたセパレータのこれらの目的、態様もしくは実施形態、および／または他の関連する特質は、本出願の他の部分においてより詳細に記載されている。
種々の態様、目的または実施形態によると、以下が記載または提供される：新規ならびに／または改良された、電池セパレータもしくはセパレータ膜を含む、多孔質基材用コーティング、層または処理、ならびに／または、コーティングされた電池セパレータを含むコーティングもしくは処理された多孔質基材、ならびに／または、かかるコーティングもしくはコーティングされたセパレータを含む電池もしくはセルが記載または提供され、ならびに／あるいは、これらの製造および／もしくは使用方法を含めた関連方法が開示される。また、少なくともマトリクス材またはポリマーバインダと、さらなる添加剤、材料もしくは成分を含む耐熱性粒子とを含む、電池セパレータを含む新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規または改良されたコーティングまたは処理された多孔質基材であって、コーティングが、少なくともマトリクス材またはポリマーバインダと、さらなる添加剤、材料もしくは成分を含む耐熱性粒子とを含む、上記多孔質基材が開示される。さらに、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、ならびに、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）マトリクス材またはポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも（ｉ）マトリクス材またはポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、および高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、上記多孔質基材が開示される。
本発明の種々の実施形態を、本発明の種々の目的の達成において記載している。これらの実施形態は、本発明の原理を単に説明していると認識されるべきである。多くの変更およびそれらの適応が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者に容易に明らかであろう。

Claims (946)

  1. 高エネルギー充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダ、耐熱性粒子、および架橋材を含むコーティング組成物から形成されており；デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  2. 前記コーティング組成物が、２０重量％〜９５重量％の間の前記耐熱性粒子および５重量％〜８０重量％の間の前記マトリクス材またはポリマーバインダを含む、請求項１に記載のセパレータ。
  3. 前記耐熱性粒子が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のセパレータ。
  4. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のセパレータ。
  5. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項１に記載のセパレータ。
  6. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項５に記載のセパレータ。
  7. 前記ポリマーバインダが、溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む、請求項１に記載のセパレータ。
  8. 前記ポリマーバインダが、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、およびラテックスからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載のセパレータ。
  9. 前記ポリマーバインダが、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含む、請求項８に記載のセパレータ。
  10. 前記ポリマーバインダが、式（１）のポリラクタム：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦Ｉ：ｎ≦１０または０≦Ｉ：ｎ≦１であるようになっている；
    を含む、請求項９に記載のセパレータ。
  11. ラクタムから誘導される前記ホモポリマーまたはコポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項９に記載のセパレータ。
  12. ポリマーコーティングが、式（２）によるポリラクタム、および触媒：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
    Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦Ｉ：ｎ≦１０または０≦Ｉ：ｎ≦１であるようになっており、
    Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである；
    を含む、請求項９に記載のセパレータ。
  13. Ｘがエポキシドであり、前記触媒が、アルキルアミンまたはエポキシドを含む、請求項１２に記載のセパレータ。
  14. 前記ポリマーバインダが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、および／またはラテックスを含む、請求項１に記載のセパレータ。
  15. 前記耐熱性粒子が、有機材料または有機材料と無機材料との混合物を含み、前記有機材料が：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、およびグラファイトからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載のセパレータ。
  16. 前記コーティング組成物中の耐熱性粒子対バインダ比が、５０：５０〜９９：１である、請求項１５に記載のセパレータ。
  17. 前記耐熱性粒子のうちの少なくとも１つの表面積の０．０１〜９９．９９％が、前記バインダによってコーティングされている、請求項１５に記載のセパレータ。
  18. 前記架橋材が複数の反応性基を含んでいる、請求項１に記載のセパレータ。
  19. 前記架橋材が、複数の反応性エポキシ基を含むエポキシ架橋材である、請求項１８に記載のセパレータ。
  20. 前記架橋材が、複数の反応性アクリレート基を含むアクリレート架橋材である、請求項１８に記載のセパレータ。
  21. 前記セラミック複合体層が、その上に形成された別の異なるコーティング層をさらに含む、請求項１に記載のセパレータ。
  22. 請求項１〜２１に記載のセパレータを含む二次リチウムイオン電池。
  23. 二次リチウムイオン電池用電極と直接接触している請求項１〜２１に記載のセパレータを含む複合体。
  24. 請求項１〜２１に記載のセパレータまたは請求項２２に記載の電池を含む車両またはデバイス。
  25. 高エネルギー充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属もしくはリチウム合金またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金と別の材料との混合物を含有するアノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられている、請求項１〜２１に記載のセパレータ；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  26. エネルギー貯蔵システム用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティングにおいて、前記層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４など、およびこれらの混合物からなる群から選択される２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと、架橋材とのコーティング組成物を含んでおり；前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択され、前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記層またはコーティング；ならびに
    ２０〜８０％の範囲の空孔率、０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径、および１５〜１５０秒の範囲のガーレー数を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  27. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  28. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項２７に記載のセパレータ。
  29. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項２７に記載のセパレータ。
  30. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項２７に記載のセパレータ。
  31. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２７に記載のセパレータ。
  32. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２７に記載のセパレータ。
  33. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２７に記載のセパレータ。
  34. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２７に記載のセパレータ。
  35. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２７に記載のセパレータ。
  36. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２７に記載のセパレータ。
  37. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  38. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項３７に記載の電池。
  39. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項３７に記載の電池。
  40. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  41. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  42. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  43. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  44. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  45. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  46. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  47. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  48. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１に記載のセパレータ。
  49. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  50. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項４９に記載のセパレータ。
  51. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項５０に記載のセパレータ。
  52. 前記セラミック複合体層が、他の電子短絡を防止するようにさらに適合されている、請求項４９に記載のセパレータ。
  53. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項４９に記載のセパレータ。
  54. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項４９に記載のセパレータ。
  55. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５４に記載のセパレータ。
  56. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項４９に記載のセパレータ。
  57. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項４９に記載のセパレータ。
  58. 前記耐熱性粒子が、０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項４９に記載のセパレータ。
  59. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項４９に記載のセパレータ。
  60. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項４９に記載のセパレータ。
  61. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項４９に記載のセパレータ。
  62. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項４９に記載のセパレータ。
  63. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項６２に記載のセパレータ。
  64. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  65. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  66. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  67. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  68. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  69. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  70. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  71. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  72. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９に記載のセパレータ。
  73. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    約２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、約５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと、架橋材とのコーティング組成物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    約２０〜８０％の範囲の空孔率、約０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  74. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項７３に記載のセパレータ。
  75. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項７４に記載のセパレータ。
  76. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項７３に記載のセパレータ。
  77. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７３に記載のセパレータ。
  78. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７７に記載のセパレータ。
  79. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項７３に記載のセパレータ。
  80. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項７３に記載のセパレータ。
  81. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項７３に記載のセパレータ。
  82. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項７３に記載のセパレータ。
  83. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項８２に記載のセパレータ。
  84. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項７３に記載のセパレータ。
  85. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項７３に記載のセパレータ。
  86. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項７１に記載のセパレータ。
  87. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  88. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  89. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  90. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  91. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  92. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  93. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  94. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  95. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７３に記載のセパレータ。
  96. 充電式リチウム電池であって：
    アノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ、ならびに
    前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  97. 前記アノードが、リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含む、請求項９６に記載の電池。
  98. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項９７に記載の電池。
  99. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項９６に記載の電池。
  100. 前記カソードが、層間化合物、挿入化合物、もしくは電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項９６に記載の電池。
  101. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、もしくはポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項１００に記載の電池。
  102. 前記電解質が、液体を含む、請求項９６に記載の電池。
  103. 前記電解質が、液体有機電解質である、請求項１０２に記載の電池。
  104. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項９６に記載の電池。
  105. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項１０２に記載の電池。
  106. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項１０４に記載の電池。
  107. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項９６に記載の電池。
  108. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項１０７に記載の電池。
  109. 前記セラミック複合体層が、孔が前記電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項９６に記載の電池。
  110. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項９６に記載の電池。
  111. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項１１０に記載の電池。
  112. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項９６に記載の電池。
  113. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項９６に記載の電池。
  114. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項９６に記載の電池。
  115. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項９６に記載の電池。
  116. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項１１５に記載の電池。
  117. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項９６に記載の電池。
  118. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項９６に記載の電池。
  119. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項１１８に記載の電池。
  120. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  121. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  122. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  123. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  124. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  125. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  126. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  127. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  128. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９６に記載の電池。
  129. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み；前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクルにわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；および
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  130. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項１２９に記載のセパレータ。
  131. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項１２９に記載のセパレータ。
  132. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１２９に記載のセパレータ。
  133. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１２９に記載のセパレータ。
  134. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１２９に記載のセパレータ。
  135. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１２９に記載のセパレータ。
  136. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１２９に記載のセパレータ。
  137. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１２９に記載のセパレータ。
  138. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み；前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  139. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項１３８に記載の電池。
  140. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項１３８に記載の電池。
  141. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項１３８に記載の電池。
  142. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項１３８に記載の電池。
  143. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項１３８に記載の電池。
  144. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項１４２に記載の電池。
  145. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み、前記マトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；および
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  146. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらのコーティング組成物を含む、請求項１４５に記載のセパレータ。
  147. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項１４５に記載のセパレータ。
  148. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項１４５に記載のセパレータ。
  149. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１４５に記載のセパレータ。
  150. 前記マトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項１４５に記載のセパレータ。
  151. 前記マトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項１４５に記載のセパレータ。
  152. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と架橋材とのコーティング組成物を含み、前記マトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  153. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらのコーティング組成物を含む、請求項１５２に記載の電池。
  154. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項１５２に記載の電池。
  155. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１５２に記載の電池。
  156. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のセパレータ。
  157. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のセパレータ。
  158. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載のセパレータ。
  159. 前記セパレータが、シャットダウンセパレータである、請求項１に記載のセパレータ。
  160. 高エネルギー充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記層が、マトリクス材またはポリマーバインダ；耐熱性粒子；および接着剤を含むコーティング組成物から形成されており；前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  161. 前記コーティング組成物が、２０重量％〜９５重量％の間の前記耐熱性粒子および５重量％〜８０重量％の間の前記マトリクス材またはポリマーバインダを含む、請求項１６０に記載のセパレータ。
  162. 前記耐熱性粒子が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１６０に記載のセパレータ。
  163. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１６０に記載のセパレータ。
  164. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項１６０に記載のセパレータ。
  165. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項１６４に記載のセパレータ。
  166. 前記ポリマーバインダが、溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む、請求項１６０に記載のセパレータ。
  167. 前記ポリマーバインダが、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、およびラテックスからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１６０に記載のセパレータ。
  168. 前記ポリマーバインダが、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含む、請求項１６７に記載のセパレータ。
  169. 前記ポリマーバインダが、式（１）のポリラクタム：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっている；
    を含む、請求項１６８に記載のセパレータ。
  170. ラクタムから誘導される前記ホモポリマーまたはコポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１６８に記載のセパレータ。
  171. ポリマーコーティングが、式（２）によるポリラクタム、および触媒：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
    Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっており、
    Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである；
    を含む、請求項１６８に記載のセパレータ。
  172. Ｘがエポキシドであり、前記触媒が、アルキルアミンまたはエポキシドを含む、請求項１７１に記載のセパレータ。
  173. 前記ポリマーバインダが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、および／またはラテックスを含む、請求項１６０に記載のセパレータ。
  174. 前記耐熱性粒子が、有機材料または有機材料と無機材料との混合物を含み、前記有機材料が：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、およびグラファイトからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１６０に記載のセパレータ。
  175. 前記コーティング組成物中の耐熱性粒子対バインダ比が、５０：５０〜９９：１である、請求項１７４に記載のセパレータ。
  176. 前記耐熱性粒子のうちの少なくとも１つの表面積の０．０１〜９９．９９％が、前記バインダによってコーティングされている、請求項１７４に記載のセパレータ。
  177. 前記接着剤が、熱可塑性フルオロポリマーを含む、請求項１６０に記載のセパレータ。
  178. 前記セラミック複合体層が、その上に形成された別の異なるコーティング層をさらに含む、請求項１６０に記載のセパレータ。
  179. 請求項１６０〜１７８に記載のセパレータを含む二次リチウムイオン電池。
  180. 二次リチウムイオン電池用電極と直接接触している請求項１６０〜１７８に記載のセパレータを含む複合体。
  181. 請求項１６０〜１７８に記載のセパレータまたは請求項１８０に記載の電池を含む車両またはデバイス。
  182. 高エネルギー充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属もしくはリチウム合金またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金と別の材料との混合物を含有するアノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられている、請求項１６０〜１７８に記載のセパレータ；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  183. エネルギー貯蔵システム用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティングにおいて、前記層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４など、およびこれらの混合物からなる群から選択される２０〜９５重量％の耐熱性粒子と；５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダにおいて、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、前記マトリクス材またはポリマーバインダと；接着剤との混合物を含んでおり、前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記層またはコーティング；ならびに
    ２０〜８０％の範囲の空孔率、０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径、および１５〜１５０秒の範囲のガーレー数を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  184. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と接着剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  185. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項１８４に記載のセパレータ。
  186. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項１８４に記載のセパレータ。
  187. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項１８４に記載のセパレータ。
  188. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１８４に記載のセパレータ。
  189. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１８４に記載のセパレータ。
  190. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１８４に記載のセパレータ。
  191. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１８４に記載のセパレータ。
  192. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１８４に記載のセパレータ。
  193. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１８４に記載のセパレータ。
  194. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と；接着剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  195. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項１９４に記載の電池。
  196. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項１９４に記載の電池。
  197. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  198. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  199. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  200. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  201. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  202. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  203. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  204. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  205. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項１６０に記載のセパレータ。
  206. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と接着剤との混合物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  207. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項２０６に記載のセパレータ。
  208. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項２０７に記載のセパレータ。
  209. 前記セラミック複合体層が、他の電子短絡を防止するようにさらに適合されている、請求項２０６に記載のセパレータ。
  210. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項２０６に記載のセパレータ。
  211. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２０６に記載のセパレータ。
  212. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２１１に記載のセパレータ。
  213. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項２０６に記載のセパレータ。
  214. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項２０６に記載のセパレータ。
  215. 前記耐熱性粒子が、０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  216. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項２０６に記載のセパレータ。
  217. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項２０６に記載のセパレータ。
  218. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項２０６に記載のセパレータ。
  219. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項２０６に記載のセパレータ。
  220. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項２１９に記載のセパレータ。
  221. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  222. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  223. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  224. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  225. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  226. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  227. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  228. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  229. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２０６に記載のセパレータ。
  230. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、約５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと；接着剤との混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    約２０〜８０％の範囲の空孔率、約０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  231. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項２３０に記載のセパレータ。
  232. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項２３１に記載のセパレータ。
  233. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項２３０に記載のセパレータ。
  234. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２３０に記載のセパレータ。
  235. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２３４に記載のセパレータ。
  236. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項２３０に記載のセパレータ。
  237. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項２３０に記載のセパレータ。
  238. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  239. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項２３０に記載のセパレータ。
  240. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項２３９に記載のセパレータ。
  241. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項２３０に記載のセパレータ。
  242. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項２３０に記載のセパレータ。
  243. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項２４２に記載のセパレータ。
  244. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  245. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  246. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  247. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  248. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  249. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  250. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  251. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  252. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２３０に記載のセパレータ。
  253. 充電式リチウム電池であって：
    アノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と接着剤との混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ、ならびに
    前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  254. 前記アノードが、リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含む、請求項２５３に記載の電池。
  255. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項２５４に記載の電池。
  256. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項２５４に記載の電池。
  257. 前記カソードが、層間化合物、挿入化合物、もしくは電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２５４に記載の電池。
  258. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、もしくはポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項２５７に記載の電池。
  259. 前記電解質が、液体を含む、請求項２５５に記載の電池。
  260. 前記電解質が、液体有機電解質である、請求項２５９に記載の電池。
  261. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項２５３に記載の電池。
  262. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項２５９に記載の電池。
  263. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項２６１に記載の電池。
  264. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項２５３に記載の電池。
  265. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項２６４に記載の電池。
  266. 前記セラミック複合体層が、孔が前記電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項２５３に記載の電池。
  267. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２５３に記載の電池。
  268. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項２６７に記載の電池。
  269. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項２５３に記載の電池。
  270. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項２５３に記載の電池。
  271. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項２５３に記載の電池。
  272. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項２５３に記載の電池。
  273. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項２７２に記載の電池。
  274. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項２５３に記載の電池。
  275. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項２５３に記載の電池。
  276. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項２７５に記載の電池。
  277. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  278. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  279. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  280. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  281. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  282. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  283. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  284. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  285. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２５３に記載の電池。
  286. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と接着剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクルにわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；および
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  287. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項２８６に記載のセパレータ。
  288. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項２８６に記載のセパレータ。
  289. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２８６に記載のセパレータ。
  290. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２８６に記載のセパレータ。
  291. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２８６に記載のセパレータ。
  292. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２８６に記載のセパレータ。
  293. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２８６に記載のセパレータ。
  294. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項２８６に記載のセパレータ。
  295. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と接着剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  296. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項２９５に記載の電池。
  297. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項２９５に記載の電池。
  298. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項２９５に記載の電池。
  299. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項２９５に記載の電池。
  300. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項２９５に記載の電池。
  301. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項２９９に記載の電池。
  302. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と接着剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  303. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項３０２に記載のセパレータ。
  304. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項３０２に記載のセパレータ。
  305. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項３０２に記載のセパレータ。
  306. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３０２に記載のセパレータ。
  307. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項３０２に記載のセパレータ。
  308. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項３０２に記載のセパレータ。
  309. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と接着剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質。
  310. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項３０９に記載の電池。
  311. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項３０９に記載の電池。
  312. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３０９に記載の電池。
  313. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項２５３に記載のセパレータ。
  314. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項２５３に記載のセパレータ。
  315. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤ Ｆ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項２５３に記載のセパレータ。
  316. 前記セパレータが、シャットダウンセパレータである、請求項２５３に記載のセパレータ。
  317. 高エネルギー充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダ；耐熱性粒子；および摩擦低減剤を含むコーティング組成物から形成されており；デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  318. 前記コーティング組成物が、２０重量％〜９５重量％の間の前記耐熱性粒子および５重量％〜８０重量％の間の前記マトリクス材またはポリマーバインダを含む、請求項３１７に記載のセパレータ。
  319. 前記耐熱性粒子が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３１７に記載のセパレータ。
  320. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３１７に記載のセパレータ。
  321. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項３１７に記載のセパレータ。
  322. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項３２１に記載のセパレータ。
  323. 前記ポリマーバインダが、溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む、請求項３１７に記載のセパレータ。
  324. 前記ポリマーバインダが、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、およびラテックスからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項３１７に記載のセパレータ。
  325. 前記ポリマーバインダが、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含む、請求項３２４に記載のセパレータ。
  326. 前記ポリマーバインダが、式（１）のポリラクタム：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっている；
    を含む、請求項３２５に記載のセパレータ。
  327. ラクタムから誘導される前記ホモポリマーまたはコポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項３２５に記載のセパレータ。
  328. ポリマーコーティングが、式（２）によるポリラクタム、および触媒：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
    Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっており、
    Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである；
    を含む、請求項３２５に記載のセパレータ。
  329. 前記ポリマーバインダが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、および／またはラテックスを含む、請求項３１７に記載のセパレータ。
  330. 前記耐熱性粒子が、有機材料または有機材料と無機材料との混合物を含み、前記有機材料が：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、およびグラファイトからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項３１７に記載のセパレータ。
  331. 前記コーティング組成物中の耐熱性粒子対バインダ比が、５０：５０〜９９：１である、請求項３３０に記載のセパレータ。
  332. 前記耐熱性粒子のうちの少なくとも１つの表面積の０．０１〜９９．９９％が、前記バインダによってコーティングされている、請求項３３０に記載のセパレータ。
  333. 前記摩擦低減剤が、ステアリン酸金属塩、シロキサン、シリコーン樹脂、フルオロ樹脂、ワックス、および脂肪族アミドから選択される少なくとも１つである、請求項３１７に記載のセパレータ。
  334. 前記セラミック複合体層が、その上に形成された別の異なるコーティング層をさらに含む、請求項３１７に記載のセパレータ。
  335. 請求項３１７〜３３４に記載のセパレータを含む二次リチウムイオン電池。
  336. 二次リチウムイオン電池用電極と直接接触している請求項３１７〜３３４に記載のセパレータを含む複合体。
  337. 請求項３１７〜３３４に記載のセパレータまたは請求項３３５に記載の電池を含む車両またはデバイス。
  338. 高エネルギー充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属もしくはリチウム合金またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金と別の材料との混合物を含有するアノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられている、請求項３１７〜３３４に記載のセパレータ；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  339. エネルギー貯蔵システム用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティングにおいて、前記層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４など、およびこれらの混合物からなる群から選択される２０〜９５重量％の耐熱性粒子と；５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダにおいて、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、前記マトリクス材またはポリマーバインダと；摩擦低減剤との混合物を含んでおり、前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記層またはコーティング；ならびに
    ２０〜８０％の範囲の空孔率、０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径、および１５〜１５０秒の範囲のガーレー数を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  340. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  341. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項３４０に記載のセパレータ。
  342. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項３４０に記載のセパレータ。
  343. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項３４０に記載のセパレータ。
  344. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３４０に記載のセパレータ。
  345. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３４０に記載のセパレータ。
  346. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３４０に記載のセパレータ。
  347. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３４０に記載のセパレータ。
  348. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３４０に記載のセパレータ。
  349. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３４０に記載のセパレータ。
  350. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と；摩擦低減剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  351. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項３５０に記載の電池。
  352. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項３５０に記載の電池。
  353. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  354. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  355. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  356. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  357. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  358. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  359. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  360. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  361. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３１７に記載のセパレータ。
  362. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  363. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項３６２に記載のセパレータ。
  364. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項３６３に記載のセパレータ。
  365. 前記セラミック複合体層が、他の電子短絡を防止するようにさらに適合されている、請求項３６２に記載のセパレータ。
  366. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項３６２に記載のセパレータ。
  367. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項３６２に記載のセパレータ。
  368. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項３６７に記載のセパレータ。
  369. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項３６２に記載のセパレータ。
  370. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項３６２に記載のセパレータ。
  371. 前記耐熱性粒子が、０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  372. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項３６２に記載のセパレータ。
  373. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項３６２に記載のセパレータ。
  374. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項３６２に記載のセパレータ。
  375. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項３６２に記載のセパレータ。
  376. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項３７５に記載のセパレータ。
  377. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  378. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  379. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  380. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  381. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  382. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  383. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  384. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  385. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３６２に記載のセパレータ。
  386. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    約２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、約５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと；摩擦低減剤との混合物を含み、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    約２０〜８０％の範囲の空孔率、約０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  387. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項３８６に記載のセパレータ。
  388. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項３８７に記載のセパレータ。
  389. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項３８６に記載のセパレータ。
  390. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項３８６に記載のセパレータ。
  391. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項３９０に記載のセパレータ。
  392. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項３８６に記載のセパレータ。
  393. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項３８６に記載のセパレータ。
  394. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  395. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項３８６に記載のセパレータ。
  396. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項３９５に記載のセパレータ。
  397. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項３８６に記載のセパレータ。
  398. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項３８６に記載のセパレータ。
  399. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項３９８に記載のセパレータ。
  400. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  401. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  402. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  403. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  404. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  405. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  406. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  407. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  408. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項３８６に記載のセパレータ。
  409. 充電式リチウム電池であって：
    アノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  410. 前記アノードが、リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含む、請求項４０９に記載の電池。
  411. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項４１０に記載の電池。
  412. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項４１０に記載の電池。
  413. 前記カソードが、層間化合物、挿入化合物、もしくは電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項４１０に記載の電池。
  414. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、もしくはポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項４１３に記載の電池。
  415. 前記電解質が、液体を含む、請求項４０９に記載の電池。
  416. 前記電解質が、液体有機電解質である、請求項４１５に記載の電池。
  417. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項４０９に記載の電池。
  418. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項４１５に記載の電池。
  419. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項４１７に記載の電池。
  420. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項４０９に記載の電池。
  421. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項４２０に記載の電池。
  422. 前記セラミック複合体層が、孔が前記電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項４０９に記載の電池。
  423. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項４０９に記載の電池。
  424. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項４２３に記載の電池。
  425. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項４０９に記載の電池。
  426. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項４０９に記載の電池。
  427. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項４０９に記載の電池。
  428. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項４０９に記載の電池。
  429. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項４２８に記載の電池。
  430. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項４０９に記載の電池。
  431. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項４０９に記載の電池。
  432. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項１１６に記載の電池。
  433. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  434. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  435. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  436. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  437. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  438. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  439. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  440. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  441. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４０９に記載の電池。
  442. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクルにわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；および
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  443. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項４４２に記載のセパレータ。
  444. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項４４２に記載のセパレータ。
  445. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４４２に記載のセパレータ。
  446. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４４２に記載のセパレータ。
  447. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４４２に記載のセパレータ。
  448. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４４２に記載のセパレータ。
  449. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４４２に記載のセパレータ。
  450. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４４２に記載のセパレータ。
  451. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  452. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項４５１に記載の電池。
  453. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項４５１に記載の電池。
  454. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項４５１に記載の電池。
  455. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項４５１に記載の電池。
  456. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項４５１に記載の電池。
  457. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項１４０に記載の電池。
  458. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  459. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項４５８に記載のセパレータ。
  460. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項４５８に記載のセパレータ。
  461. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項４５８に記載のセパレータ。
  462. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４５８に記載のセパレータ。
  463. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項４５８に記載のセパレータ。
  464. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項４５８に記載のセパレータ。
  465. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と摩擦低減剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  466. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項４６５に記載の電池。
  467. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項４６５に記載の電池。
  468. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４６５に記載の電池。
  469. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３１７に記載のセパレータ。
  470. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３１７に記載のセパレータ。
  471. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤ Ｆ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項３１７に記載のセパレータ。
  472. 前記セパレータが、シャットダウンセパレータである、請求項３１７に記載のセパレータ。
  473. 高エネルギー充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダ；耐熱性粒子；および高温シャットダウン剤を含むコーティング組成物から形成されており；デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するよう適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  474. 前記コーティング組成物が、２０重量％〜９５重量％の間の前記耐熱性粒子および５重量％〜８０重量％の間の前記マトリクス材またはポリマーバインダを含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  475. 前記耐熱性粒子が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４７３に記載のセパレータ。
  476. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４７３に記載のセパレータ。
  477. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項４７３に記載のセパレータ。
  478. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項４７７に記載のセパレータ。
  479. 前記ポリマーバインダが、溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  480. 前記ポリマーバインダが、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、およびラテックスからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  481. 前記ポリマーバインダが、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  482. 前記ポリマーバインダが、式（１）のポリラクタム：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦Ｉ：ｎ≦１０または０≦Ｉ：ｎ≦１であるようになっている；
    を含む、請求項４８１に記載のセパレータ。
  483. ラクタムから誘導される前記ホモポリマーまたはコポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項４８１に記載のセパレータ。
  484. ポリマーコーティングが、式（２）によるポリラクタム、および触媒：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
    Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦Ｉ：ｎ≦１０または０≦Ｉ：ｎ≦１であるようになっており、
    Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである；
    を含む、請求項４８１に記載のセパレータ。
  485. Ｘがエポキシドであり、前記触媒が、アルキルアミンまたはエポキシドを含む、請求項４８４に記載のセパレータ。
  486. 前記ポリマーバインダが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、および／またはラテックスを含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  487. 前記耐熱性粒子が、有機材料または有機材料と無機材料との混合物を含み、前記有機材料が：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、およびグラファイトからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項４７３に記載のセパレータ。
  488. 前記コーティング組成物中の耐熱性粒子対バインダ比が、５０：５０〜９９：１である、請求項４８７に記載のセパレータ。
  489. 前記耐熱性粒子のうちの少なくとも１つの表面積の０．０１〜９９．９９％が、前記バインダによってコーティングされている、請求項４８７に記載のセパレータ。
  490. 前記高温シャットダウン剤が、１４０〜２２０℃の融点を有する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  491. 前記高温シャットダウン剤が、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）またはポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から選択される、請求項４７３に記載のセパレータ。
  492. 前記少なくとも１つのセラミック複合体層が、その上に形成された別の異なるコーティング層をさらに含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  493. 請求項４７３〜４９２に記載のセパレータを含む二次リチウムイオン電池。
  494. 二次リチウムイオン電池用電極と直接接触している請求項４７３〜４９２に記載のセパレータを含む複合体。
  495. 高エネルギー充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属もしくはリチウム合金またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金と別の材料との混合物を含有するアノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられている、請求項４７３〜４９２に記載のセパレータ；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  496. エネルギー貯蔵システム用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティングにおいて、前記層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４など、およびこれらの混合物からなる群から選択される２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと、高温シャットダウン剤との混合物を含んでおり、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択され、前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記層またはコーティング；ならびに
    ２０〜８０％の範囲の空孔率、０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径、および１５〜１５０秒の範囲のガーレー数を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  497. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  498. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項４９７に記載のセパレータ。
  499. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項４９７に記載のセパレータ。
  500. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項４９７に記載のセパレータ。
  501. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９７に記載のセパレータ。
  502. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９７に記載のセパレータ。
  503. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９７に記載のセパレータ。
  504. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９７に記載のセパレータ。
  505. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９７に記載のセパレータ。
  506. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４９７に記載のセパレータ。
  507. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  508. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項５０７に記載の電池。
  509. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項５０７に記載の電池。
  510. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  511. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  512. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  513. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  514. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  515. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  516. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  517. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  518. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項４７３に記載のセパレータ。
  519. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  520. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項５１９に記載のセパレータ。
  521. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項５２０に記載のセパレータ。
  522. 前記セラミック複合体層が、他の電子短絡を防止するようにさらに適合されている、請求項５１９に記載のセパレータ。
  523. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項５１９に記載のセパレータ。
  524. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５１９に記載のセパレータ。
  525. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５２４に記載のセパレータ。
  526. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項５１９に記載のセパレータ。
  527. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項５１９に記載のセパレータ。
  528. 前記耐熱性粒子が、０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  529. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項５１９に記載のセパレータ。
  530. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項５１９に記載のセパレータ。
  531. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項５１９に記載のセパレータ。
  532. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項５１９に記載のセパレータ。
  533. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項５３２に記載のセパレータ。
  534. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  535. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  536. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  537. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  538. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  539. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  540. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  541. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  542. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５１９に記載のセパレータ。
  543. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    約２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、約５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと、高温シャットダウン剤との混合物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    約２０〜８０％の範囲の空孔率、約０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  544. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項５４３に記載のセパレータ。
  545. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項５４４に記載のセパレータ。
  546. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項５４３に記載のセパレータ。
  547. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５４３に記載のセパレータ。
  548. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７５に記載のセパレータ。
  549. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項５４３に記載のセパレータ。
  550. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項５４３に記載のセパレータ。
  551. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  552. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項５４３に記載のセパレータ。
  553. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項８０に記載のセパレータ。
  554. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項５４３に記載のセパレータ。
  555. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項５４３に記載のセパレータ。
  556. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項８３に記載のセパレータ。
  557. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  558. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  559. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  560. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  561. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  562. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  563. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  564. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  565. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５４３に記載のセパレータ。
  566. 充電式リチウム電池であって：
    アノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが：少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ、ならびに
    前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  567. 前記アノードが、リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含む、請求項５６６に記載の電池。
  568. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項５６７に記載の電池。
  569. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項５６６に記載の電池。
  570. 前記カソードが、層間化合物、挿入化合物、もしくは電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５６６に記載の電池。
  571. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、もしくはポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項５７０に記載の電池。
  572. 前記電解質が、液体を含む、請求項５６６に記載の電池。
  573. 前記電解質が、液体有機電解質である、請求項５７２に記載の電池。
  574. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項５６６に記載の電池。
  575. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項５７２に記載の電池。
  576. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項５７４に記載の電池。
  577. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項５６６に記載の電池。
  578. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項５７７に記載の電池。
  579. 前記セラミック複合体層が、孔が前記電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項５６６に記載の電池。
  580. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５６６に記載の電池。
  581. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５８０に記載の電池。
  582. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項５６６に記載の電池。
  583. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項５６６に記載の電池。
  584. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項５６６に記載の電池。
  585. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項５６６に記載の電池。
  586. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項５８５に記載の電池。
  587. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項５６６に記載の電池。
  588. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項５６６に記載の電池。
  589. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項５８８に記載の電池。
  590. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  591. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  592. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  593. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  594. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  595. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  596. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  597. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  598. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５６６に記載の電池。
  599. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクルにわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；および
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  600. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項５９９に記載のセパレータ。
  601. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項５９９に記載のセパレータ。
  602. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５９９に記載のセパレータ。
  603. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５９９に記載のセパレータ。
  604. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５９９に記載のセパレータ。
  605. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５９９に記載のセパレータ。
  606. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５９９に記載のセパレータ。
  607. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項５９９に記載のセパレータ。
  608. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  609. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項６０８に記載の電池。
  610. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項６０８に記載の電池。
  611. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項６０８に記載の電池。
  612. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項６０８に記載の電池。
  613. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項６０８に記載の電池。
  614. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項１４０に記載の電池。
  615. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  616. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項６１５に記載のセパレータ。
  617. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項６１５に記載のセパレータ。
  618. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項６１５に記載のセパレータ。
  619. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６１５に記載のセパレータ。
  620. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項６１５に記載のセパレータ。
  621. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項６１５に記載のセパレータ。
  622. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と高温シャットダウン剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  623. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項６２２に記載の電池。
  624. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項６２２に記載の電池。
  625. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６２２に記載の電池。
  626. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４７３に記載のセパレータ。
  627. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４７３に記載のセパレータ。
  628. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤ Ｆ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項４７３に記載のセパレータ。
  629. 前記セパレータが、シャットダウンセパレータである、請求項４７３に記載のセパレータ。
  630. 請求項４７３〜４９２に記載のセパレータまたは請求項４９３に記載の電池を含む車両またはデバイス。
  631. 高エネルギー充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダ；耐熱性粒子；および低温シャットダウン剤を含むコーティング組成物から形成されており；デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  632. 前記コーティング組成物が、２０重量％〜９５重量％の間の前記耐熱性粒子および５重量％〜８０重量％の間の前記マトリクス材またはポリマーバインダを含む、請求項６３１に記載のセパレータ。
  633. 前記耐熱性粒子が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項６３１に記載のセパレータ。
  634. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項６３１に記載のセパレータ。
  635. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項６３１に記載のセパレータ。
  636. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項６３５に記載のセパレータ。
  637. 前記ポリマーバインダが、溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む、請求項６３１に記載のセパレータ。
  638. 前記ポリマーバインダが、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、およびラテックスからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項６３１に記載のセパレータ。
  639. 前記ポリマーバインダが、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含む、請求項６３８に記載のセパレータ。
  640. 前記ポリマーバインダが、式（１）のポリラクタム：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっている；
    を含む、請求項６３９に記載のセパレータ。
  641. ラクタムから誘導される前記ホモポリマーまたはコポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項６３９に記載のセパレータ。
  642. ポリマーコーティングが、式（２）によるポリラクタム、および触媒：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
    Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっており、
    Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである；
    を含む、請求項６３９に記載のセパレータ。
  643. Ｘがエポキシドであり、前記触媒が、アルキルアミンまたはエポキシドを含む、請求項６４２に記載のセパレータ。
  644. 前記ポリマーバインダが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、および／またはラテックスを含む、請求項６３１に記載のセパレータ。
  645. 前記耐熱性粒子が、有機材料または有機材料と無機材料との混合物を含み、前記有機材料が：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、およびグラファイトからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項６３１に記載のセパレータ。
  646. 前記コーティング組成物中の耐熱性粒子対バインダ比が、５０：５０〜９９：１である、請求項６４５に記載のセパレータ。
  647. 前記耐熱性粒子のうちの少なくとも１つの表面積の０．０１〜９９．９９％が、前記バインダによってコーティングされている、請求項６４５に記載のセパレータ。
  648. 前記低温シャットダウン剤が、ポリエチレン（ＰＥ）およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項６３１に記載のセパレータ。
  649. 前記セラミック複合体層が、その上に形成された別の異なるコーティング層をさらに含む、請求項６３１に記載のセパレータ。
  650. 請求項６３１〜６４９に記載のセパレータを含む二次リチウムイオン電池。
  651. 二次リチウムイオン電池用電極と直接接触している請求項６３１〜６４９に記載のセパレータを含む複合体。
  652. 請求項６３１〜６４９に記載のセパレータまたは請求項６５０に記載の電池を含む車両またはデバイス。
  653. 高エネルギー充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属もしくはリチウム合金またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金と別の材料との混合物を含有するアノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられている、請求項６３１〜６４９に記載のセパレータ；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  654. エネルギー貯蔵システム用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティングにおいて、前記層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４など、およびこれらの混合物からなる群から選択される２０〜９５重量％の耐熱性粒子と；５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダにおいて、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、前記マトリクス材またはポリマーバインダと；低温シャットダウン剤との混合物を含んでおり、前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記層またはコーティング；ならびに
    ２０〜８０％の範囲の空孔率、０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径、および１５〜１５０秒の範囲のガーレー数を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  655. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  656. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項６５５に記載のセパレータ。
  657. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項６５５に記載のセパレータ。
  658. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項６５５に記載のセパレータ。
  659. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６５５に記載のセパレータ。
  660. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６５５に記載のセパレータ。
  661. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６５５に記載のセパレータ。
  662. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６５５に記載のセパレータ。
  663. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６５５に記載のセパレータ。
  664. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６５５に記載のセパレータ。
  665. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と；低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記電池。
  666. 前記ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項６６５に記載の電池。
  667. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項６６５に記載の電池。
  668. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  669. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  670. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  671. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  672. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  673. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  674. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  675. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  676. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６３１に記載のセパレータ。
  677. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；および
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  678. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項６７７に記載のセパレータ。
  679. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項６７７に記載のセパレータ。
  680. 前記セラミック複合体層が、他の電子短絡を防止するようにさらに適合されている、請求項６７７に記載のセパレータ。
  681. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項６７７に記載のセパレータ。
  682. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項６７７に記載のセパレータ。
  683. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項５２に記載のセパレータ。
  684. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項６８７に記載のセパレータ。
  685. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項６７７に記載のセパレータ。
  686. 前記耐熱性粒子が、０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  687. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項６７７に記載のセパレータ。
  688. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項６７７に記載のセパレータ。
  689. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項６８７に記載のセパレータ。
  690. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項６８７に記載のセパレータ。
  691. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項６０に記載のセパレータ。
  692. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  693. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  694. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  695. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  696. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  697. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  698. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  699. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  700. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項６７７に記載のセパレータ。
  701. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    約２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、約５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと；低温シャットダウン剤との混合物を含み、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    約２０〜８０％の範囲の空孔率、約０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  702. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項７０１に記載のセパレータ。
  703. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項７０２に記載のセパレータ。
  704. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項７０１に記載のセパレータ。
  705. 前記マトリクス材が、リエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７０１に記載のセパレータ。
  706. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７０５に記載のセパレータ。
  707. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項７０１に記載のセパレータ。
  708. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項７０１に記載のセパレータ。
  709. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  710. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項７０１に記載のセパレータ。
  711. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項７００に記載のセパレータ。
  712. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項７０１に記載のセパレータ。
  713. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項７０１に記載のセパレータ。
  714. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項７１３に記載のセパレータ。
  715. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  716. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  717. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  718. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  719. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  720. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  721. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  722. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  723. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７０１に記載のセパレータ。
  724. 充電式リチウム電池であって：
    アノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ、ならびに
    前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  725. 前記アノードが、リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含む、請求項７２４に記載の電池。
  726. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項７２５に記載の電池。
  727. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項７２５に記載の電池。
  728. 前記カソードが、層間化合物、挿入化合物、もしくは電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７２５に記載の電池。
  729. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、もしくはポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項７２８に記載の電池。
  730. 前記電解質が、液体を含む、請求項７２４に記載の電池。
  731. 前記電解質が、液体有機電解質である、請求項７３０に記載の電池。
  732. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項７２４に記載の電池。
  733. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項７３０に記載の電池。
  734. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項７３０に記載の電池。
  735. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項７３４に記載の電池。
  736. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項７３５に記載の電池。
  737. 前記セラミック複合体層が、孔が前記電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項７２４に記載の電池。
  738. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７２４に記載の電池。
  739. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項７３８に記載の電池。
  740. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項７２４に記載の電池。
  741. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項７２４に記載の電池。
  742. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項７２４に記載の電池。
  743. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項７２４に記載の電池。
  744. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項７４３に記載の電池。
  745. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項７２４に記載の電池。
  746. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項７２４に記載の電池。
  747. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項７４６に記載の電池。
  748. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  749. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  750. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  751. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  752. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  753. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  754. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  755. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  756. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７２４に記載の電池。
  757. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクルにわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；および
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  758. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項７５７に記載のセパレータ。
  759. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項７５７に記載のセパレータ。
  760. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７５７に記載のセパレータ。
  761. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７５７に記載のセパレータ。
  762. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７５７に記載のセパレータ。
  763. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７５７に記載のセパレータ。
  764. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７５７に記載のセパレータ。
  765. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７５７に記載のセパレータ。
  766. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  767. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項７６６に記載の電池。
  768. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項７６６に記載の電池。
  769. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項７６６に記載の電池。
  770. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項７６６に記載の電池。
  771. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項７６６に記載の電池。
  772. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項７６６に記載の電池。
  773. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  774. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項７７３に記載のセパレータ。
  775. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項７７３に記載のセパレータ。
  776. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項７７３に記載のセパレータ。
  777. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７７３に記載のセパレータ。
  778. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項７７３に記載のセパレータ。
  779. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項７７３に記載のセパレータ。
  780. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  781. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項７８０に記載の電池。
  782. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項７８０に記載の電池。
  783. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７８０に記載の電池。
  784. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７８０に記載のセパレータ。
  785. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のセパレータ。
  786. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項１に記載のセパレータ。
  787. 前記セパレータが、シャットダウンセパレータである、請求項６３１に記載のセパレータ。
  788. 高エネルギー充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダ；耐熱性粒子；ならびに増粘剤および／またはＸ線検出可能剤、素子もしくは材料を含むコーティング組成物から形成されており；デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  789. 前記コーティング組成物が、２０重量％〜９５重量％の間の前記耐熱性粒子および５重量％〜８０重量％の間の前記マトリクス材またはポリマーバインダを含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  790. 前記耐熱性粒子が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７８８に記載のセパレータ。
  791. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７８８に記載のセパレータ。
  792. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項７８８に記載のセパレータ。
  793. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項７９２に記載のセパレータ。
  794. 前記ポリマーバインダが、溶媒としての水、水性溶媒、または非水性溶媒を含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  795. 前記ポリマーバインダが、ポリラクタムポリマー、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、およびラテックスからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  796. 前記ポリマーバインダが、ラクタムから誘導されるホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、またはブロックコポリマーであるポリラクタムポリマーを含む、請求項７９５に記載のセパレータ。
  797. 前記ポリマーバインダが、式（１）のポリラクタム：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく、Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ここで、好ましいポリラクタムは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマー基Ｘが、ビニル、置換もしくは非置換のアルキルビニル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸アルキル、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイミド、スチレン、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルバレロラクタム、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、ポリアミド、またはポリイミドから誘導されていてよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっている；
    を含む、請求項７９６に記載のセパレータ。
  798. ラクタムから誘導される前記ホモポリマーまたはコポリマーが、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣａｐ）、およびポリビニル−バレロラクタムからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項７９６に記載のセパレータ。
  799. ポリマーコーティングが、式（２）によるポリラクタム、および触媒：
    Figure 2021511637
     式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、アルキルまたは芳香族置換基であってよく；
    Ｒ５は、アルキル、アリール、または縮合環であってよく；
    ｍは、１および１０の間、好ましくは２および４の間の整数であってよく、
    Ｉ対ｎの比は、０≦１：ｎ≦１０または０≦１：ｎ≦１であるようになっており、
    Ｘは、エポキシドまたはアルキルアミンである；
    を含む、請求項７９６に記載のセパレータ。
  800. Ｘがエポキシドであり、前記触媒が、アルキルアミンまたはエポキシドを含む、請求項７９９に記載のセパレータ。
  801. 前記ポリマーバインダが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、イソブチレンポリマー、アクリル樹脂、および／またはラテックスを含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  802. 前記耐熱性粒子が、有機材料または有機材料と無機材料との混合物を含み、前記有機材料が：ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）樹脂、カーボンブラック、およびグラファイトからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項７８８に記載のセパレータ。
  803. 前記コーティング組成物中の耐熱性粒子対バインダ比が、５０：５０〜９９：１である、請求項８０２に記載のセパレータ。
  804. 前記耐熱性粒子のうちの少なくとも１つの表面積の０．０１〜９９．９９％が、前記バインダによってコーティングされている、請求項８０２に記載のセパレータ。
  805. 前記増粘剤および／またはＸ線検出可能剤が、シリカ、ＣＭＣ、硫酸バリウム、アルミナ、ベーマイト、クレイ、カオリン、Ｘ線検出可能材料、カオリンクレイ、焼成クレイ、カオリナイト、メタ安定性アルミナ、またはこれらの組み合わせ、混合物もしくはブレンドなどを含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  806. 前記セラミック複合体層が、その上に形成された別の異なるコーティング層をさらに含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  807. 請求項７８８〜８０６に記載のセパレータを含む二次リチウムイオン電池。
  808. 二次リチウムイオン電池用電極と直接接触している請求項７８８〜８０６に記載のセパレータを含む複合体。
  809. 請求項７７８〜７９６に記載のセパレータまたは請求項２０に記載の電池を含む車両またはデバイス。
  810. 高エネルギー充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属もしくはリチウム合金またはリチウム金属および／もしくはリチウム合金と別の材料との混合物を含有するアノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられている、請求項７８８〜７９９に記載のセパレータ；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  811. エネルギー貯蔵システム用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層またはコーティングにおいて、前記層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４など、およびこれらの混合物からなる群から選択される２０〜９５重量％の耐熱性粒子と；５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダにおいて、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、前記マトリクス材またはポリマーバインダと；低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記層が、デンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層またはコーティング；ならびに
    ２０〜８０％の範囲の空孔率、０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径、および１５〜１５０秒の範囲のガーレー数を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  812. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と低温シャットダウン剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  813. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項８１２に記載のセパレータ。
  814. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項８１２に記載のセパレータ。
  815. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項８１２に記載のセパレータ。
  816. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８１２に記載のセパレータ。
  817. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８１２に記載のセパレータ。
  818. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８１２に記載のセパレータ。
  819. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８１２に記載のセパレータ。
  820. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８１２に記載のセパレータ。
  821. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８１２に記載のセパレータ。
  822. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と；増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  823. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項８２２に記載の電池。
  824. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項８２２に記載の電池。
  825. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  826. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  827. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  828. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  829. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  830. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  831. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  832. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  833. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項７８８に記載のセパレータ。
  834. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含んでおり、また、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  835. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項８３４に記載のセパレータ。
  836. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項８３５に記載のセパレータ。
  837. 前記セラミック複合体層が、他の電子短絡を防止するようにさらに適合されている、請求項８４４に記載のセパレータ。
  838. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項８３４に記載のセパレータ。
  839. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８３４に記載のセパレータ。
  840. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８３９に記載のセパレータ。
  841. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項８４４に記載のセパレータ。
  842. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項８３４に記載のセパレータ。
  843. 前記耐熱性粒子が、０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  844. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項８３４に記載のセパレータ。
  845. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項８３４に記載のセパレータ。
  846. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項８３４に記載のセパレータ。
  847. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項８３４に記載のセパレータ。
  848. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項８４７に記載のセパレータ。
  849. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  850. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  851. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  852. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  853. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  854. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  855. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  856. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  857. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８３４に記載のセパレータ。
  858. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    約２０〜９５重量％の耐熱性粒子と、約５〜８０重量％のマトリクス材またはポリマーバインダと；増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含み、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、少なくとも１つのセラミック複合体層；ならびに
    約２０〜８０％の範囲の空孔率、約０．０２〜２ミクロンの範囲の平均孔径を有し、アノードとカソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  859. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項８５８に記載のセパレータ。
  860. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項８５９に記載のセパレータ。
  861. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項８５８に記載のセパレータ。
  862. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８５８に記載のセパレータ。
  863. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８６２に記載のセパレータ。
  864. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項８５８に記載のセパレータ。
  865. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項８５８に記載のセパレータ。
  866. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  867. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項８５８に記載のセパレータ。
  868. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項８６７に記載のセパレータ。
  869. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項８５８に記載のセパレータ。
  870. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項８５８に記載のセパレータ。
  871. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項８７０に記載のセパレータ。
  872. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  873. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  874. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  875. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  876. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  877. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  878. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  879. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  880. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８５８に記載のセパレータ。
  881. 充電式リチウム電池であって：
    アノード；
    カソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、マトリクス材またはポリマーバインダに耐熱性粒子と増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ、ならびに
    前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している電解質
    を含む、前記電池。
  882. 前記アノードが、リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含む、請求項８８１に記載の電池。
  883. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項８８２に記載の電池。
  884. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項８８２に記載の電池。
  885. 前記カソードが、層間化合物、挿入化合物、もしくは電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８８２に記載の電池。
  886. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、もしくはポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項８８５に記載の電池。
  887. 前記電解質が、液体を含む、請求項８８１に記載の電池。
  888. 前記電解質が、液体有機電解質である、請求項８８７に記載の電池。
  889. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項８８１に記載の電池。
  890. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項８８７に記載の電池。
  891. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項８８９に記載の電池。
  892. 前記セラミック複合体層が、コーティングである、請求項８８１に記載の電池。
  893. 前記コーティングの厚さが、約０．０１〜２５ミクロンの範囲である、請求項８９２に記載の電池。
  894. 前記セラミック複合体層が、孔が前記電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項８８１に記載の電池。
  895. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８８１に記載の電池。
  896. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含む、請求項８９５に記載の電池。
  897. 前記マトリクス材が、ゲル形成ポリマーを含む、請求項８８１に記載の電池。
  898. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項８８１に記載の電池。
  899. 前記耐熱性粒子が、約０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する、請求項８８１に記載の電池。
  900. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項８８１に記載の電池。
  901. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、またはこれらの混合物を含む、請求項９００に記載の電池。
  902. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項８８１に記載の電池。
  903. 前記ポリオレフィン微多孔質層が、ポリオレフィン膜である、請求項８８１に記載の電池。
  904. 前記ポリオレフィン膜が、ポリエチレン膜である、請求項９０３に記載の電池。
  905. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  906. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  907. 前記セラミック複合体層が、前記電池のサイクル寿命全体にわたって前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  908. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  909. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  910. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  911. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  912. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  913. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項８８１に記載の電池。
  914. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクルにわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  915. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項９１４に記載のセパレータ。
  916. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項９１４に記載のセパレータ。
  917. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９１４に記載のセパレータ。
  918. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９１４に記載のセパレータ。
  919. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９１４に記載のセパレータ。
  920. 前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクルの間に成長するデンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９１４に記載のセパレータ。
  921. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９１４に記載のセパレータ。
  922. 前記セラミック複合体層が、市販の充電式電池の寿命全体にわたって、デンドライトによって引き起こされるソフト短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９１４に記載のセパレータ。
  923. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、マトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含み、前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物を含み、前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、これにより、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたってアノードとカソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのシャットダウンポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流を阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  924. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項９２３に記載の電池。
  925. 前記アノードが、約３７２ｍＡｈ／ｇ以上のエネルギー容量を有する、請求項９２３に記載の電池。
  926. 前記カソードが、ＭｏＳ２、ＦｅＳ２、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＮｂＳｅ３、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＣｌ２、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、またはこれらの混合物を含む、請求項９２３に記載の電池。
  927. 前記電解質が、液体およびポリマーを含む、請求項９２３に記載の電池。
  928. 前記電解質が、塩および液体溶媒を含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒が、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ＥＣ／ＰＣ、２−ＭｅＴＨＦ（２−メチルテトラヒドロフラン）／ＥＣ／ＰＣ、ＥＣ／ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＣ／ＤＭＥ（ジメチルエタン）、ＥＣ／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ、ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ／ＤＥＣ／ＰＥ、ＰＣ／ＤＭＥ、ＤＭＥ／ＰＣ、またはこれらの混合物を含む、請求項９２３に記載の電池。
  929. 前記電解質が、塩、液体溶媒およびポリマーを含み、前記塩が、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）３、ＬｉＢＦ６、ＬｉＣｌＯ４、またはこれらの混合物から選択されるリチウム塩を含み、前記液体溶媒および前記ポリマーが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＤＦ：ＴＨＦ（ＰＶＤＦ：テトラヒドロフラン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ＰＶＤＦ：クロロトリフルオロエチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらの混合物を含む、請求項９２７に記載の電池。
  930. 充電式リチウム電池用セパレータであって：
    少なくとも１つのセラミック複合体層において、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と増粘剤および／またはＸ線検出可能剤との混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セラミック複合体層；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、アノードとカソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層
    を含む、前記セパレータ。
  931. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項９３０に記載のセパレータ。
  932. 前記セラミック複合体層が、孔が電解質と一度接触して形成されるように非多孔質である、請求項９３０に記載のセパレータ。
  933. 前記マトリクス材が、前記耐熱性粒子が埋め込まれている連続材料である、請求項９３０に記載のセパレータ。
  934. 前記セラミック複合体層が、デンドライトによって引き起こされるハード短絡を排除することによって電子短絡を防止する、請求項９３０に記載のセパレータ。
  935. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項９３０に記載のセパレータ。
  936. 前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含む、請求項９３０に記載のセパレータ。
  937. 充電式リチウム電池であって：
    リチウム金属、リチウム合金、リチウム層間化合物、リチウム挿入化合物、炭素層間化合物、またはこれらの混合物を含むアノード；
    層間化合物、挿入化合物、電気化学的に活性なポリマー、またはこれらの混合物を含むカソード；
    前記アノードと前記カソードとの間に設けられているセパレータにおいて、前記セパレータが、少なくとも１つのセラミック複合体層を含み、前記セラミック複合体層が、約０．０１〜２５ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングであり、ポリマーマトリクス材またはポリマーバインダに０．００１〜２４ミクロンの範囲の平均粒度を有する耐熱性粒子と増粘剤および／またはＸ線検出可能剤の混合物を含み、前記ポリマーマトリクス材が、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）、またはこれらのコポリマーもしくは混合物を含み、前記セラミック複合体層が、繰り返し充放電サイクル後のデンドライト成長を少なくとも阻止し、かつ、前記充電式電池のサイクル寿命全体にわたっての繰り返し充放電サイクル全体にわたって電子短絡を防止するように適合されている、前記セパレータ；ならびに
    ポリエチレンまたはポリプロピレンのうちの少なくとも１つのポリオレフィン膜を含み、前記アノードと前記カソードとの間のイオン流をシャットダウンおよび阻止するように適合されている、少なくとも１つのポリオレフィン微多孔質層；ならびに
    前記セパレータを介して前記アノードおよび前記カソードとイオン連通している、液体を含む電解質
    を含む、前記充電式リチウム電池。
  938. 前記耐熱性粒子が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＳ２、ＳｉＰＯ４、またはこれらの混合物を含む、請求項９３７に記載の電池。
  939. 前記アノードが、純炭素層間化合物を含む、請求項９３７に記載の電池。
  940. 前記セラミック複合体層が、前記アノードと前記カソードとの間の直接接触を防止することによって電子短絡を防止する、請求項９３７に記載の電池。
  941. 前記マトリクス材が、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７８８に記載のセパレータ。
  942. 前記マトリクス材が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７８８に記載のセパレータ。
  943. ポリマーマトリクス材が、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、これらのコポリマー、またはこれらの混合物、ＰＶＤＦおよび／またはＰＥＯならびにこれらのコポリマー、ＰＶＤＦ：ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン：ヘキサフルオロプロピレン）、ＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ（ポリフッ化ビニリデン：クロロトリフルオロエチレン）、２３重量％未満のＣＴＦＥを有するＰＶＤＦ：ＣＴＦＥ、２８重量％未満のＨＦＰを有するＰＶＤＦ：ＨＦＰ、またはこれらの混合物を含む、請求項７８８に記載のセパレータ。
  944. 前記セパレータが、シャットダウンセパレータである、請求項７８８に記載のセパレータ。
  945. 電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質または微多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、前記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、かかるコーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、ならびに／または、前記Ｘ線検出可能剤もしくは素子が、金属、金属酸化物、金属リン酸塩、金属炭酸塩、Ｘ線蛍光物質、金属塩、金属硫酸塩、もしくはこれらの混合物から選択され、前記金属のいずれかが、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｎｉ、Ｗ、Ｈｇ、Ｓｉ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、およびこれらの混合物からなる群から選択される、新規または改良された多孔質または微多孔質基材用コーティング。
  946. 新規および／または改良された、電池セパレータまたはセパレータ膜を含む、多孔質または微多孔質基材用コーティング、ならびに／あるいは、コーティングされた電池セパレータを含む、コーティングされた多孔質基材、ならびに／あるいは、かかるコーティングまたはコーティングされたセパレータを含む電池またはセル、ならびに／あるいは、これらの製造および／または使用方法を含めた関連方法；電池セパレータを含んでおり、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、多孔質基材用の新規もしくは改良されたコーティング、ならびに／または、電池セパレータを含む、新規または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、コーティングが、少なくとも、ポリマーバインダと、添加剤、材料もしくは成分を含むもしくは含まない耐熱性粒子とを含む、前記多孔質基材；電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、および増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、前記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材であって、かかるコーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、低温シャットダウン剤、接着剤、増粘剤、摩擦低減剤、高温シャットダウン剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、前記多孔質基材；電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティング、ならびに、電池セパレータを含む、新規および／または改良されたコーティングされた多孔質基材、ならびに、より特定的には、電池セパレータ、コンデンサセパレータ、燃料電池膜、織布材料、衣服材料または層、ろ過材などを含む、新規または改良された多孔質基材用コーティングであって、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、前記コーティング、ならびに／あるいは、電池セパレータを含む、新規および／もしくは改良されたコーティングされた多孔質基材であって、かかるコーティングが、少なくとも（ｉ）ポリマーバインダ、（ｉｉ）任意選択的な有機および／もしくは無機耐圧縮性、耐デンドライト性、および／もしくは耐熱性粒子、ならびに（ｉｉｉ）架橋材、シャットダウン剤、低温シャットダウン剤、高温シャットダウン剤、接着剤、Ｘ線検出可能素子、摩擦低減剤、および／もしくは増粘剤からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、前記多孔質基材；本明細書に記載されている新規および／または改良されたセパレータは、以下の特徴または改良点のうち１つ以上を有しまたは示し得る：（１）ＳＥＭによって観察され、測定される、所望のレベルの空孔率；（２）透過性を示すのに望ましいガーレー数；（３）望ましい厚さ；（４）コーティングが公知のコーティングに対して改良されるような、ポリマーバインダの所望のレベルの合体；（４）別のコーティングもしくは材料がコーティング（例えば、粘着性（少なくとも、電解質によって湿潤しているとき）もしくは接着剤コーティング、ストライプもしくはスポットが加えられている）上に適用されるとき、および／またはコーティング（コーティング、または層）が圧縮もしくはカレンダリングされるとき、限定されないが、どのようにコーティングが混合されるか、どのようにコーティングが基材に適用されるか、どのようにコーティングが基材において乾燥されるかを含めた、コーティングされたセパレータの加工に起因する望ましい特性；（５）例えばホットチップ孔伝播研究における望ましい挙動によって示されるように改良された熱的安定性；（６）リチウム電池、例えば、リチウムイオン電池において使用されるときの低減された収縮；（７）コーティングにおける耐熱性粒子間の改良された接着性；（８）コーティングと基材との間の改良された接着性；（９）コーティングされたセパレータと電池の一方または両方の電極との間の改良された接着性；（１０）改良されたピン除去力および／または摩擦係数（例えば、コーティングされていない基材または典型的なコーティングされた材料と比較して低減されたピン除去力および／または低減された摩擦係数）；（１１）電解質の改良された湿潤性またはウィッキング；ならびに／あるいは（１２）改良された耐酸化性および／または高い電圧性能；セパレータは、一面（ＯＳＣ）にコーティングされていてよく、二面（ＴＳＣ）にコーティングされていてよく、一面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有していてよく（ＯＳＣ ＣＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ）、一面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＯＳＣ ＣＣＳ）、また、他方の面にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＯＳＣ ＣＣＳ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＴＳＣ ＣＣＳ）、また、一面のＣＣＳの上部にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面にセラミックコーティング（ＣＣＳ）を有し（ＴＳＣ ＣＣＳ）、また、ＣＣＳのそれぞれの上部にポリマーまたは粘着性コーティング（ＰＣＳ）を有していてよく（ＴＳＣ ＣＣＳ／ＴＳＣ ＰＣＳ）、少なくとも一面に物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部にＣＣＳを有していてよく（ＯＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＣＣＳ）、両面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部にＣＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＴＳＣ ＣＣＳ）、少なくとも一面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有していてよく（ＯＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＰＣＳ）、両面において物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＴＳＣ ＰＣＳ）、一面における物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＰＣＳを有し、また、他方の面における物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）の上部においてＣＣＳを有していてよく（ＴＳＣ ＶＡＤ／ＯＳＣ ＰＣＳ／ＯＳＣ ＣＣＳ）、ＣＣＳの上部にＰＣＳを有していてよく、ＰＣＳの上部にＣＣＳを有していてよく、ＣＣＳの上部にＶＡＤを有していてよく、ＰＣＳの上部にＶＡＤを有していてよい；ＶＡＤは有機および／または無機であり得；ＣＣＳ粒子は有機および／または無機であり得、例えば、Ｘ線検出可能粒子または剤は、ＰＥ粒子またはビーズと混合され得る；ならびに、本明細書に示され、記載され、ならびに／あるいは特許請求の範囲に記載されているものなど、の特徴または改良点のうち１つ以上を有しまたは示し得る、多孔質または微多孔質基材用コーティング。
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