交联聚烯烃隔离膜及其制备方法技术

本发明专利技术的一个方面提供一种隔离膜及其制备方法，上述隔离膜包括：原纤维(fibril)，包含聚烯烃；以及键合结构，该键合结构通过光反应性材料使形成在上述原纤维的表面上的第一自由基和形成在上述光反应性材料的第二自由基中的至少一部分产生反应而形成。

【技术实现步骤摘要】
交联聚烯烃隔离膜及其制备方法
本专利技术涉及一种交联聚烯烃隔离膜及其制备方法，更具体而言，涉及光交联聚烯烃隔离膜及其制备方法。
技术介绍
锂二次电池广泛用作需要小型化和轻量化的如智能手机、笔记本电脑及平板电脑等各种电子产品的电源。随着其应用领域扩大到智能电网和用于电动车辆的中大型电池，需要开发具有大容量、长寿命和高稳定性的锂二次电池。作为用于达到上述目的的手段，对使用通过分离正电极和负电极可以防止内部短路(InternalShort)且可以在充电和放电过程中使锂离子顺利移动的形成有细孔的隔离膜(Separator)的多微孔隔离膜，其中使用有利于通过热致相分离(ThermallyInducedPhaseSeparation)的成孔、且经济、可以满足隔离膜所需的物理性能的如聚乙烯等的聚烯烃的多微孔隔离膜积极地进行研究和开发。然而，使用熔点低至约135℃的聚乙烯的隔离膜可能由于电池的发热而在等于或高于熔点的高温下引起收缩变形。若由于这种变形而发生短路，则电池可能经受热失控现象，导致发生如点火等的安全问题。为了解决这些问题，已经提出了通过交联聚烯烃隔离膜来提高耐热性的方法。日本特开平11-144700号和11-172036号公开了使用硅烷改性聚烯烃来制造交联隔离膜以提高耐热性的专利技术。但所制造的隔离膜的物理性能具有如下水平，即，厚度为25μm、透气度为900sec/100ml、穿刺强度为200gf。这与目前商用化的隔离膜的物理性能水平即12μm或更小的厚度、150sec/100ml或更小的透气度、250gf或更大的穿刺强度相比非常低劣，实际上无法实现商用化。日本授权专利第4583532号公开了将重均分子量为500,000或更大的超高分子量聚乙烯与硅烷改性聚烯烃混合来制造隔离膜的方法。然而，上述超高分子量聚乙烯具有与上述硅烷改性聚烯烃之间的分散性差的缺点。结果，制造的隔离膜发生偏差，废弃率高，硅烷可交联聚烯烃偏重于一部分区域，因此无法获得具有均匀物理性能的隔离膜。韩国授权专利第1536062号公开了由相对于100重量份的聚烯烃树脂含有0.01～1重量份的光引发剂和0.001～5重量份的偶合剂的树脂组合物构成的二次电池用微多孔隔离膜，上述微多孔隔离膜是通过干式工序制备的，并且具有如下问题，即，如拉伸强度和拉伸伸长率等的机械性能和以熔化(Meltdown)温度为代表的耐热性显着低于通过湿式工序制备的隔离膜。韩国授权专利第1955911号公开了使多孔膜中包含的硅烷改性的聚烯烃交联的隔离膜的制备方法以及由此制备的隔离膜，但根据上述方法的交联是在水分的存在下进行的，交联所需的时间至少为10分钟，因此实现其以上的生产率有局限性。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是为了解决上述现有技术的问题而提出的，本专利技术的目的在于提供在均衡实现机械性能和耐热性的同时，减少交联所需的时间，以能够显着提高生产率的隔离膜及其制备方法。用于解决问题的方案本专利技术的一个方面提供一种隔离膜，其特征在于，包括：原纤维(fibril)，包含聚烯烃；以及键合结构，该键合结构通过光反应性材料使形成在上述原纤维的表面上的第一自由基和形成在上述光反应性材料的第二自由基中的至少一部分产生反应而形成。在一实施例中，上述聚烯烃可以具有250,000～800,000的重均分子量(Mw)和3～7的分子量分布(Mw/Mn)。在一实施例中，上述聚烯烃可以为选自由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯及其两种或更多种的组合或共聚物组成的组中的一种。在一实施例中，上述光反应性材料可以为氢取代型光引发剂。在一实施例中，上述氢取代型光引发剂可以为选自由二苯甲酮(Benzophenone)类、樟脑醌(camphorquinone)类、蒽醌(anthraquinone)类、噻吨酮(thiozanthone)类、α-羟基酮(α-hydroxyketone)类、双酰基氧化膦类、α-氨基酮(α-aminoketone)类、苯基乙醛酸酯类(phenylglyoxylate)、单酰基膦酸酯(monoacylphosphinoxide)类、苄基二甲基缩酮(benzildimethylketal)类或其取代物或衍生物及其两种或更多种的组合组成的组中的一种。在一实施例中，上述键合结构还可包括选自由二乙烯基苯、双酚A二甲基丙烯酸酯、双酚A环氧二丙烯酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、二丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯及其两种或更多种的组合组成的组中的一种偶合剂。在一实施例中，在上述隔离膜中的上述键合结构的含量可以为0.001～10重量百分比。在一实施例中，上述隔离膜可以满足下述(i)至(v)条件中的一种以上：(i)熔化温度为170℃以上；(ii)纵向(MD)抗拉强度为700～3,000kgf/cm2；(iii)横向(TD)拉伸强度为700～3,000kgf/cm2；(iv)纵向(MD)拉伸伸长率为30～150％；及(v)横向(TD)拉伸伸长率为30～150％。本专利技术的另一方面提供包括上述的隔离膜的电化学装置，优选地，锂二次电池或锂离子电池。本专利技术的另一方面提供一种隔离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将包含聚烯烃和造孔剂的组合物投入挤出机中，成型并拉伸成片材；(b)从拉伸的上述片材提取造孔剂以制备多孔膜；(c)在上述多孔膜上涂布或浸渍含有光反应性材料的溶液；及(d)向上述多孔膜照射光，以使由上述光反应性材料形成的第一自由基和形成在上述光反应性材料的第二自由基中的至少一部分产生反应，以生成键合结构。专利技术的效果根据本专利技术的一个方面的隔离膜通过在构成多孔隔离膜的含聚烯烃的原纤维(fibril)的表面上包括由光反应性材料形成的多个自由基中的至少一部分产生反应而形成的键合结构，可以均衡改善机械性能和耐热性。并且，根据本专利技术的另一个方面的隔离膜的制备方法在将包含光反应性材料的溶液涂覆或浸渍在多孔隔离膜上并照射光以使上述光反应性材料交联之后，可以将交联所需的时间缩短至1分钟或更短，且显著提高据此的生产率。本专利技术的效果并非限定于所述效果，应当理解，包括从本专利技术的详细的说明或权利要求书中记载的专利技术的结构中推论出的所有效果。附图说明图1示出本专利技术的一实施例的隔离膜的结构。图2是本专利技术的实施例和比较例的隔离膜的热机械分析(Thermomechanicalanalysis，TMA)的结果。图3和图4是示出本专利技术的实施例和比较例的隔离膜在高温下暴露时的破裂(rupture)温度的照片。具体实施方式以下，参照附图来对本专利技术进行说明。本专利技术可通过多种不同的实施方式实现，并不限定于在本说明书中所说明的实施例。并且，为了明确说明本专利技术，在附图中省略了与说明无关的部分，在说明书全文中，对于相同或相似的结构要素赋予相同的附图标记。在说明书全文中，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔离膜，其特征在于，包括：/n原纤维，包含聚烯烃；以及/n键合结构，该键合结构通过光反应性材料使形成在上述原纤维的表面上的第一自由基和形成在上述光反应性材料的第二自由基中的至少一部分产生反应而形成。/n

【技术特征摘要】
20190426 KR 10-2019-00492491.一种隔离膜，其特征在于，包括：
原纤维，包含聚烯烃；以及
键合结构，该键合结构通过光反应性材料使形成在上述原纤维的表面上的第一自由基和形成在上述光反应性材料的第二自由基中的至少一部分产生反应而形成。


2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，
上述聚烯烃具有250,000～800,000的重均分子量和3～7的分子量分布。


3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，
上述聚烯烃为选自由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯及其两种或更多种的组合或共聚物组成的组中的一种。


4.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，
上述光反应性材料为氢取代型光引发剂。


5.根据权利要求4所述的隔离膜，其特征在于，
上述氢取代型光引发剂为选自由二苯甲酮类、樟脑醌类、蒽醌类、噻吨酮类、α-羟基酮类、双酰基氧化膦类、α-氨基酮类、苯基乙醛酸酯类、单酰基膦酸酯类、苄基二甲基缩酮类或其取代物或衍生物及其两种或更多种的组合组成的组中的一种。


6.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于，
上述键合结构还包括选自由二乙烯基苯、双酚A二...

【专利技术属性】
技术研发人员：金炳铉，赵羲珉，朴坪镛，柳基元，崔荣训，崔元根，
申请(专利权)人：韩国沃思可福有限公司，沃思可福忠州工厂有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR