改进的层压多层膜、隔板、电池、和方法技术

本发明专利技术公开了新型或改进的微孔电池隔膜、隔板、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。进一步公开了外层包含一种或多种聚乙烯的层压多层聚烯烃膜，所述外层被设计成提供具有低针拔出力的外表面。还公开了在隔板/电极界面区域具有增加的电解质吸收容量可改善循环的电池隔膜。还公开了对任何数量的涂层具有改进的粘附性的电池隔膜。还描述了具有可调热关断的电池隔膜，其可以升高或降低热关断的起始温度，并且可以改变或增加热关断速率。还公开了在制造过程和涂覆操作中具有增强的卷材处理性能的多层电池隔膜。

Improved laminated multilayer, separator, battery, and method

The invention discloses a new or improved microporous battery diaphragm, a baffle, a battery including such a baffle, a method for making such a membrane, a baffle and / or a battery, and / or a method of using such a membrane, a partition and / or a battery. A laminated multilayer polyolefin film comprising one or more polyethylenes is further disclosed, the outer layer being designed to provide an outer surface with a low pin pullout force. A battery separator with increased electrolyte absorption in the separator / electrode interface area is also disclosed. A battery separator with improved adhesion to any number of coatings is also disclosed. A battery diaphragm with an adjustable thermal shutoff is also described, which can increase or decrease the starting temperature of the thermal shutoff and can change or increase the thermal shutoff rate. A multilayer battery separator with enhanced coil handling performance in the manufacturing process and coating operation is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的层压多层膜、隔板、电池、和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年7月31日提交的美国临时专利申请序列号No.62/199,385的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
根据至少选定的实施方案，本申请或专利技术涉及新型或改进的多孔膜、微孔膜、电池隔膜、多层膜、层压膜、层压多层膜、隔板、包括这种膜或隔板的电池或装置，制造这种膜、隔板、装置和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板、装置和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本申请涉及新型或改进的微孔电池隔膜、隔板、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方案，本专利技术涉及用于锂电池的电池隔板，其为具有至少一个聚乙烯(PE)外层或表面的层压多层微孔膜。根据至少特定的实施方案，本专利技术涉及用于二次或可再充电锂电池的电池隔板，其为层压多层多孔聚烯烃膜，外层包含聚乙烯(PE)、聚乙烯共混物、聚乙烯共聚物或其混合物，其设计为隔板或隔膜提供优选具有低针拔出力的外表面，一个或多个聚丙烯(PP)层作为一个或多个内层，所述PE和PP层可堆叠为交替的PE和PP层并层压形成，例如但不限于，聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)三层或多层构造。
技术介绍
可用于各种锂电池(例如锂离子可再充电电池)中的公知的多层聚烯烃隔膜可包括三层聚烯烃隔膜，其有时被设置为三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)，其中内层聚乙烯(PE)微孔膜夹在两个聚丙烯(PP)微孔膜外层之间。聚丙烯，当被用作单层微孔隔膜或当用作多层微孔隔膜中的外层时，由于PP隔板或外层较高的表面摩擦系数，在一些情况下，比聚乙烯(PE)层具有更高的针拔出力。美国专利No.6,692,867公开了添加金属硬脂酸盐添加剂作为降低针拔出力的手段，添加剂可以在单层聚丙烯微孔隔膜的生产中或者在多层微孔隔膜的一个或多个外部聚丙烯层的生产中添加到聚丙烯树脂中。金属硬脂酸盐的一个例子可以是硬脂酸钙。在一些情况下，当在熔融挤出形成隔膜的过程中将至少百万分之50的硬脂酸钙添加到聚丙烯树脂时，可降低聚丙烯微孔隔膜的针拔出力。在多层(例如三层)电池隔板微孔膜中使用聚丙烯作为外层可能在某些情况下是优选的构造。美国专利公开No.2007/0148538提出了多种多层构造，其可以包括“聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯”(PP/PE/PP)作为微孔关断三层隔膜，其可使用较高的拉伸强度、较高熔融温度的聚丙烯作为外部表层以及低熔融温度的聚乙烯可以用作内部热关断层。美国专利No.5,952,120、No.5,691,077和No.8,486,556以及美国专利公开No.2014/0079980和No.2008/0118827公开了用于制造多层微孔电池隔膜的多种方法。在某些情况下，聚丙烯可能比聚乙烯具有更高的针拔出力或摩擦系数，这在制造某些圆柱形、卷状或方形电池或电池单元时可能导致针设计或针拔出的问题。在制造圆柱形和方形电池时，电池单元制备过程中的一个重要步骤可能是将“电极/隔板/电极”堆叠分层组件以非常高的速度卷绕在中央卷针上的卷绕步骤。当隔膜具有高针拔出力时，在一些情况下可能发生问题，当中央卷针从紧密卷起的电极/隔板/电极堆叠组件缩回或拔出时，其中一个或多个电极/隔板/电极分层组件可能会移位。在拔出卷针时，电池隔膜的一个或多个内包层可能从电极/隔板/电极卷绕组件移出或伸出，这在某些情况下可能由不可接受的高水平的针拔出力引起。电池隔膜如果具有不可接受的针拔出力水平，则可能需要重新设计针，否则可能无法经济地生产均匀和完美卷绕的圆柱形或方形电池单元。需要一种微孔多层隔膜，其含有一个或多个聚丙烯层和聚乙烯层且具有良好的拉伸强度和/或机械强度，并且具有低针拔出力使其能够在电池单元卷绕过程中实现高产率。
技术实现思路
根据至少选择的实施方案、方面或目的，本申请或专利技术可以解决上述需求、难题或问题，和/或可以提供新型或改进的多孔膜、微孔膜、电池隔膜、多层膜、层压膜、层压多层膜和/或隔板，和/或包括这种膜或隔板的电池或装置，和/或制造这种膜、隔板、装置和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板、装置和/或电池的方法。根据至少某些实施方案，本申请涉及新型或改进的微孔电池隔膜、隔板、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方案，本专利技术涉及一种用于锂电池的电池隔板，其为具有至少一个聚乙烯(PE)外层或表面的层压多层微孔膜。根据至少具体的实施方案，本专利技术涉及用于二次或可再充电锂电池的电池隔板，其为层压多层微孔聚烯烃膜，外层包含聚乙烯(PE)、聚乙烯共混物、聚乙烯共聚物或其混合物，其设计为隔板或膜提供优选具有低针拔出力的外表面，一个或多个聚丙烯(PP)层作为一个或多个内层，所述PE和PP层可堆叠为交替的PE和PP层并层压形成，例如但不限于，聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)三层或多层构造。根据至少某些实施方案、方面或目的，本申请或专利技术可以解决上述需求、难题或问题，和/或可以提供新型或改进的微孔膜，电池隔膜、隔板，包括这种膜或隔板的电池、电池单元或装置，制造这种膜、隔板、装置、电池单元和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板、装置、电池单元和/或电池的方法。根据至少选定的实施方案，本申请涉及一种新型或改进的微孔电池隔膜、隔板、包括这种隔板的电池，制造这种膜、隔板和/或电池的方法，和/或使用这种膜、隔板和/或电池的方法。根据至少某些选定的实施方案，本专利技术涉及一种用于锂电池的电池隔板，其为具有至少一个聚乙烯(PE)外层或表面的层压多层微孔膜。根据至少特定的实施方案，本专利技术涉及用于二次或可再充电锂电池的电池隔板，其为层压多层微孔聚烯烃膜，外层包含聚乙烯(PE)、聚乙烯共混物、聚乙烯共聚物或其混合物，其设计为隔板或膜提供优选具有低针拔出力的外表面，一个或多个聚丙烯(PP)层作为一个或多个内层，所述PE和PP层可堆叠为交替的PE和PP层并层压形成，例如但不限于，聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯(PE/PP/PE)三层构造。根据至少某些选定的实施方案、方面或目的，本申请或专利技术可以解决上述需求、难题或问题，和/或可以提供新型或改进的多孔膜、微孔膜、电池隔膜、多层膜、层压膜、层压多层膜和/或隔板，其包含一个或多个聚丙烯内层以获得良好的拉伸强度和/或机械强度以及两个包含聚乙烯的外层以获得低针拔出力使得能够在电池单元卷绕过程中实现高产率，和/或其包含一个或多个聚丙烯层和聚乙烯层并且具有良好的拉伸强度和/或机械强度并且具有低的针拔出力能够在电池单元中的电池卷绕过程中实现高产率。具有低针拔出力的微孔隔膜可以在制造锂可再充电电池(例如锂离子可再充电电池)的卷绕过程步骤中提供最佳的电池单元产量。此外，本文所述的电池隔膜可具有提高的电解质吸收容量和/或在隔板/电极界面区域增加的电解质润湿速度，二者均可改善给定电池的循环和/或性能。此外，本文所述的电池隔膜可以对任何数量的涂层(例如，聚合物涂层、聚合物-无机粒子共混物涂层、聚合物-有机粒子共混物涂层或某种其他类型的涂层)具有改进的粘附性，其可施加到微孔隔膜以增强在高倍率性能可再充电锂电池中的电池性能特性。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微孔聚烯烃锂电池隔板，包括：层压微孔多层隔膜，其包括至少两个外层和至少一个内层，每个所述外层包含聚乙烯、聚乙烯共混物、聚乙烯共聚物或其混合物，所述内层包含聚丙烯、聚丙烯共混物、聚丙烯共聚物或其混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 US 62/199,3851.一种微孔聚烯烃锂电池隔板，包括：层压微孔多层隔膜，其包括至少两个外层和至少一个内层，每个所述外层包含聚乙烯、聚乙烯共混物、聚乙烯共聚物或其混合物，所述内层包含聚丙烯、聚丙烯共混物、聚丙烯共聚物或其混合物。2.如权利要求1所述的隔板，其中，所述层压微孔多层隔膜在一个或多个外层中具有小于0.06μm的聚乙烯孔径。3.如权利要求1所述的隔板，其中，所述层压微孔多层隔膜具有可调节的热关断起始温度，并且所述热关断起始温度小于135℃。4.如权利要求1所述的隔板，其中，所述层压微孔多层隔膜为层压三层膜，其包含三层，包括由聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯构成的结构。5.如权利要求4所述的隔板，其中，所述三层膜的聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯的厚度比例在5/90/5至45/10/45的范围内。6.如权利要求1所述的隔板，其中，所述隔板的针拔出力为-15％和/或比已知具有0％针拔出力的隔板的针拔出力小至少15％。7.如权利要求1所述的隔板，其中，所述层压微孔多层隔膜在一个或多个外层中具有在0.03至0.08μm范围内的聚乙烯孔径。8.如权利要求1所述的隔板，其中，所述层压微孔多层隔膜在内层中具有在0.02至0.05μm范围内的聚丙烯孔径。9.如权利要求1所述的隔板，还包括涂层，所述涂层包含聚合物和粒子，所述粒子选自由有机粒子和无机粒子组成的集合，所述涂层被施加到一个或两个聚乙烯外层上。10.如权利要求9所述的隔板，其中，所述层压微孔多层隔膜对所述涂层的粘附力≥20N/m。11.如权利要求9所述的隔板，其中，所述隔板具有高达至少190℃的持续热关断。12.一种制造微孔聚烯烃电池隔膜的方法，包括以下步骤：挤出至少两个无孔前体聚乙烯层，每个所述聚乙烯层包含聚乙烯、聚乙烯共混物、聚乙烯共聚物或其混合物，并且挤出至少一个无孔前体聚丙烯层，所述聚丙烯层包含聚丙烯、聚丙烯共混物、聚丙烯共聚物或其混合物；将两个或多个聚乙烯的无孔前体聚乙烯层层压到一个或多个无孔前体聚丙烯层上，形成包含聚乙烯外层和聚丙烯内层的无孔层压膜前体；将两个或多个无孔层压膜前体堆叠；将两个或多个无孔层压膜前体的叠层进行退火；以及拉伸所述经退火的两个或多个无孔层压膜前体的叠层，其中，所述拉伸为单轴或双轴，形成层压微孔多层隔膜。13.如权利要求12所述的方法，还包括热固化所述层压微孔多层隔膜。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓民，埃里克·罗伯特·怀特，康·卡伦·萧，罗伯特·A·纳克，全寅植，克里斯托弗·K·斯托克斯，保罗·维多，张正铭，
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