带压纹的微孔膜电池隔板材料及其制造与使用方法技术

公开了带压纹的微孔膜以及包括带压纹的微孔膜的制品(例如电池隔板、材料、织物、复合体和层合体)。还公开了制造和/或使用带压纹的微孔膜的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用本申请要求2014年3月19日提交的美国临时专利申请No.61/955,285的权益及优先权，该临时申请通过全文引用并入本文。
根据至少选定的一些实施方式、方面或目的，本申请涉及被压纹或被延压的电池隔板，电池隔板膜或层，微孔膜电池隔板，微孔膜，复合体或层状体，制造方法，使用方法，包括这种隔板、层、膜、复合体或层合体的产品或系统，等等。
技术介绍
微孔膜是已知的，可用多种工艺制造，并且制造微孔膜的工艺会对膜的物理特性产生实质影响。见Kesting R.，Synthetic Polymeric Membranes，A structural perspective，第二版，John Wiley&Sons，New York，N.Y.(1985)。商业上可行的制造微孔膜的三种工艺包括干法拉伸工艺(亦称CELGARD工艺)、湿法工艺和颗粒拉伸工艺。干法拉伸工艺是指通过拉伸无孔前体薄膜来形成孔的一种工艺。见前述Kesting文献第290-297页。干法拉伸工艺与包括湿法工艺和颗粒拉伸工艺在内的其他形成微孔膜的方法不同。通常，在湿法工艺(亦被称为相转化工艺、抽提工艺或TIPS工艺)中，将聚合原料与加工油(有时亦称增塑剂)混合；随后挤出该混合物，并去除加工油(可在去除加工油前或去除加工油后拉伸这些薄膜)。见前述Kesting文献第237-286页。在颗粒拉伸工艺中，通常将聚合原料与颗粒物混合；并将该混合物挤出，在拉伸过程中，由于聚合物与颗粒物的交界处受到拉力裂开而形成孔。见例如美国专利No.6,057,061和No.6,080,507。除了用来形成这些膜的工艺不同外，由这些工艺得到的膜在物理性能上也可能不同。尽管微孔膜，包括由干法拉伸工艺制造的微孔膜，在商业上已取得了极大成功，但为了使其应用范围更广，需要改进其物理特性。特别是，需要具有改进的加工方向(MD)拉伸强度、增强的横向(TD)拉伸强度、增强的击穿强度和降低的MD分裂的膜。
技术实现思路
本文提供带压纹的微孔膜。与同样的未经压纹的膜相比，这种带压纹的微孔膜可表现出改进的物理特性，如增强的MD拉伸强度、增强的TD拉伸强度、增强的击穿强度、降低的MD分裂或上述特性的组合。这种带压纹的微孔膜还可表现出降低的膜厚度。这种带压纹的微孔膜可包括带压纹的微孔聚合物薄膜。带压纹的微孔聚合物薄膜可由任何合适的聚合物或聚合物的掺合物形成。例如，带压纹的微孔聚合物薄膜可由选自聚烯烃、碳氟化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、聚硫化物、聚乙烯醇及其共聚物和其组合物的聚合物形成。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可由包括聚丙烯、聚乙烯或其组合的聚烯烃形成。在一些特定实施方式中，聚烯烃可包括聚丙烯的抗冲共聚物。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有2微米至20微米的厚度(如3微米至12微米的厚度，或5微米至10微米的厚度)。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有20％至65％的孔隙率(如25％至50％的孔隙率，或30％至40％的孔隙率)。带压纹的微孔聚合物薄膜可具有等于或小于500的JIS Gurley值。例如，在一些情况下，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有80秒至500秒的JIS Gurley值(如100秒至450秒的JIS Gurley值，或150秒至400秒的JIS Gurley值)。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可表现出0.5至5.0的MD拉伸强度与TD拉伸强度之比。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有至少250kg/cm2的TD拉伸强度(例如至少300kg/cm2的TD拉伸强度，如250kg/cm2至1000kg/cm2的TD拉伸强度，或300kg/cm2至1000kg/cm2的TD拉伸强度)。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有至少1000kg/cm2的MD拉伸强度(例如1000kg/cm2至2000kg/cm2的MD拉伸强度)。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有在90℃小于6.0％且在120℃小于15.0％的TD收缩。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可具有200g至325g的击穿强度。在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可包含多层的带压纹的微孔聚合物薄膜(如双层聚合物薄膜、三层聚合物薄膜或包含多于三层的聚合物薄膜)。可选地，在一些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜可进一步包含位于带压纹的微孔聚合物薄膜一面上的非织造物(例如纺粘或熔喷无纺材料)。在这些实施方式中，带压纹的微孔聚合物薄膜和非织造物可通过任何合适的工艺结合在一起，如粘合或热层合、压纹、延压或这些工艺的组合。带压纹的微孔膜可通过对合适的微孔聚合物薄膜进行压纹而制备。微孔聚合物薄膜可通过干法拉伸工艺制作，并可包括多个基本为圆形的孔。微孔聚合物薄膜可表现出0.5至5.0的加工方向拉伸强度与横向拉伸强度之比。微孔聚合物薄膜可由任何合适的聚合物或聚合物的掺合物形成。例如，微孔聚合物薄膜可由选自聚烯烃、碳氟化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、聚硫化物、聚乙烯醇及其共聚物和其组合物的聚合物形成。在一些实施方式中，微孔聚合物薄膜可由包括聚丙烯、聚乙烯或其组合的聚烯烃形成。在一些特定实施方式中，聚烯烃可包括聚丙烯的抗冲共聚物。在一些实施方式中，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有至少8微米的厚度(例如8微米至80微米的厚度)。在一些实施方式中，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有至少175kg/cm2的TD拉伸强度(例如，至少225kg/cm2的TD拉伸强度)。在一些实施方式中，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有在90℃小于6.0％且在120℃小于15.0％的TD收缩。在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有20％至90％的孔隙率(例如20％至80％的孔隙率，40％至90％的孔隙率，或65％至90％的孔隙率)。在一些实施方式中，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜中的孔可具有0.03微米至0.50微米的平均孔径和0.75至1.25的长径比。在一些情况下，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有至少0.04微米的平均流孔径(例如至少0.05微米的平均流孔径)。在一些情况下，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有至少0.06微米的Aquapore孔径(例如至少0.08微米)。在一些情况下，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有小于100的JIS Gurley值。在一些特定的情况下，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可具有小于60的JIS Gurley值。在一些实施方式中，在经压纹处理前，微孔聚合物薄膜可包含多层的微孔聚合物薄膜(例如双层聚合物薄膜、三层聚合物薄膜或包含多于三层的聚合物薄膜)。在一些实施方式中，对微孔聚合物薄膜进行压纹处理可包括用带图案的压纹辊对微孔聚合物薄膜进行压纹处理。带图案的压纹辊可将压纹图案施予被压纹的微孔膜。因此，在一些实施方式中，带压纹的微孔膜可包含压纹图案，该图案包括由压纹处理过程形成的被挤压或厚度变薄的区域。带压纹的微孔膜可包含任何合适的压纹图案。在一些实施例中，带压纹的微孔膜可包含选自以下图案的压纹图案：与薄膜的TD平行分布的凸起水平线，与薄膜的MD和TD成一定角度的呈纵横交叉平行线型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带压纹的微孔膜，该其制备方法包括对通过干法拉伸工艺制造的微孔聚合物薄膜进行压纹、延压或压缩，并且该带压纹的微孔膜包括多个基本为圆形的孔，其中，微孔聚合物薄膜表现出0.5至5.0的加工方向(MD)拉伸强度和横向(TD)拉伸强度之比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.19 US 61/955,2851.一种带压纹的微孔膜，该其制备方法包括对通过干法拉伸工艺制造的微孔聚合物薄膜进行压纹、延压或压缩，并且该带压纹的微孔膜包括多个基本为圆形的孔，其中，微孔聚合物薄膜表现出0.5至5.0的加工方向(MD)拉伸强度和横向(TD)拉伸强度之比。2.如权利要求1所述的膜，其中，与微孔聚合物薄膜相比，所述带压纹的微孔膜表现出提高的MD拉伸强度、提高的TD拉伸强度、提高的击穿强度、降低的MD分裂、或它们的组合。3.如权利要求1或2所述的膜，其中，所述带压纹的微孔膜包括选自以下图案的压纹图案：与膜的TD平行分布的凸起水平线；与膜的MD和TD呈一定角度的交叉阴影型的凸起图案；成伪随机图案的凸起的圆；伪随机物体图案；logo图案；以及上述的组合。4.如权利要求3所述的膜，其中，压纹图案包括与膜的TD平行分布的凸起水平线；水平线具有2微米至10微米的线宽；并且水平线在MD方向具有1至10倍线宽的线距。5.如权利要求1-4其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜是由聚合物形成，该聚合物选自聚烯烃、碳氟化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、聚硫化物、聚乙烯醇、其共聚物、和其组合。6.如权利要求5所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜是由聚烯烃形成；并且，聚烯烃包括聚丙烯、聚乙烯或其组合。7.如权利要求6所述的膜，其中，聚烯烃包括聚丙烯的抗冲共聚物。8.如权利要求1-7其中之一所述的膜，其中，所述多个孔具有0.03微米至0.50微米的平均孔径和0.75至1.25的长径比；和微孔聚合物薄膜具有20％至80％的孔隙率和至少175kg/cm2的TD拉伸强度。9.如权利要求1-8其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜具有40％至90％的孔隙率，小于100秒的JIS Gurley值，至少0.04微米的平均流孔径，以及至少0.06微米的Aquapore尺寸。10.如权利要求1-9其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜具有65％至90％的孔隙率，小于60秒的JIS Gurley值，至少0.05微米的平均流孔径，以及至少0.08微米的Aquapore尺寸。11.如权利要求1-10其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜具有至少8微米的厚度和至少225kg/cm2的TD拉伸强度。12.如权利要求1-11其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜具有8微米至80微米的厚度。13.如权利要求1-12其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜具有在90℃下小于6.0％且在120℃下小于15.0％的TD收缩。14.如权利要求1-13其中之一所述的膜，其中，微孔聚合物薄膜包括多层的微孔聚合物薄膜。15.如权利要求1-14其中之一所述的膜，进一步包括位于带压纹的微孔膜至少一面上的非织造物。16.一种带压纹的微孔膜，包括带压纹的微孔聚合物薄膜，其中，带压纹的微孔膜包括与薄膜的TD平行分布的凸起水平线；所述水平线具有2微米至10微米的线宽；和所述水平线在MD方向具有1至10倍线宽的线距。17.一种带压纹的微孔膜，包括带压纹的微孔聚合物薄膜，其中，带压纹的微孔聚合物薄膜具有2微米至20微米的厚度，20％至65％的孔隙率，小于或等于500的JIS Gurley值，和0.5至5.0的MD拉伸强度和TD拉伸强度之比。18.如权利要求17所述的膜，其中，带压纹的微孔聚合物薄膜是由聚合物形成，该聚合物选自聚烯烃、碳氟化合物、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、聚硫化物、聚乙烯醇、其共聚物、和它们的组合。19.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·K·斯托克斯，卡尔·F·休米斯顿，
申请(专利权)人：赛尔格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US