由聚烯烃制得的微多孔膜制造技术

本发明专利技术公开了一种由聚烯烃制得的微多孔膜，其膜厚为１～３０μｍ，孔隙率为３０～６０％，气体渗透速率为５０～２５０秒／１００立方厘米，穿刺强度为３．５～２０．０Ｎ／２０μｍ，通过泡点法测得的最大孔径为０．０８～０．２０μｍ，最大孔径与平均孔径之比（最大孔径／平均粒径）为１．００～１．４０。由于由聚烯烃制得的该微多孔膜是高度安全的，同时保持高渗透性，因此其特别用作用于近年来小型的、高容量非水电解液电池的隔离体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由聚烯烃制得的微多孔膜
本专利技术涉及一种具有良好的渗透性以及优良的强度和安全性的聚烯烃微多孔膜和制备该膜的方法。具体而言，本专利技术涉及用作电子部件、特别是高容量、长寿命的非水电解液电池用的隔离体的聚烯烃微多孔膜、制备该膜的方法以及非水电解液电池。
技术介绍
聚烯烃微多孔膜迄今已经广泛用作微滤膜、电池隔离体或电容器隔离体。特别是近年来经常将其用作锂离子二次电池的隔离体。目前，随着电力消耗的增加，已需要高容量、高功率和长寿命的锂离子二次电池。在这种情况下，用于锂离子二次电池的隔离体除了使得电池更薄外，还需要具有高渗透性。为了获得高容量电池，有效的是降低电池隔离体的厚度并同时增加用于正极和负极的活性材料量。为了获得高功率电池，必须使离子一起通过电池隔离体。为了使大量离子同时通过电池隔离体，有效的是增加离子所通过的孔的尺寸。为了获得长寿命电池，要求使得电池隔离体的孔被因重复充电和放电操作导致的杂质阻塞的可能性较小。在具有大孔径的隔离体中，所述孔发生杂质阻塞的可能性较小，以及电池容量降低的可能性较小。电池寿命的一个指标例如是循环性能。文中所用术语“循环性能”是指当重复进行充放电时相对于初始容量的电池容量保持率。循环性能越好，电池寿命越长。当考虑上述内容时，厚度薄且具有大孔径的微多孔膜可用作具有高渗透性的隔离体。为了遏制由电池变薄引起的安全性降低，不仅需要改善电池性能，而-->且还需要电池的高强度和高安全性。文中所用术语“安全性”从两个方面描述。安全性的一个方面是指隔离体的断路性能(とシヤツトダウン)。隔离体的断路性能使得当电池内部过热时隔离体熔化充当涂层以覆盖电池电极，从而切断电流，并且只要涂层稳定存在则可确保电池的安全性。有助于断路性能的一个因素是孔径分布。孔径分布窄的隔离体具有优异的断路性能，这是因为当电池内的温度达到隔离体的熔点时同时发生孔阻塞。安全性的另一个方面是隔离体的耐电压。耐电压是隔离体从电压角度而言的绝缘性能，其使得隔离体作为电极之间的绝缘体存在而不导致电极间的短路。由于隔离体变得更薄，因此电极间的距离更小。因此，要求隔离体具有较高的耐电压。可以认识到孔径会在很大程度上对耐电压产生影响。非常大孔径部分的存在更可能导致在较低电压时发生短路。具体而言，在用于高容量锂离子二次电池的隔离体中，要求其厚度降低并且要求其孔径适当大，从而可以保证高渗透性。此外，为了使得隔离体具有高的耐电压和优异的断路性能，需要具有窄孔径分布的微多孔膜。作为一种制备微多孔膜的方法，相分离方法是众所周知的。在该制备方法中，在高温下将树脂和增塑剂混合成均匀态，然后淬冷以使得树脂相和增塑剂相之间发生相分离，提取并除去增塑剂从而获得微多孔膜，其中所述增塑剂部分是相互连通的孔。已公开了通过相分离方法制备微多孔膜的技术，以日本专利3347835为代表，其中将聚合物和增塑剂熔融捏合并成型为膜，将聚合物和增塑剂混合物的膜拉伸，并从该膜中提取增塑剂从而获得微多孔膜。其中仅使用聚合物与增塑剂的这种制备方法可以制备高强度的膜；然而，在所得膜中会出现孔径小以及渗透性低的问题。在日本专利2657430中也公开了一种仅使用聚合物与增塑剂的制备微多孔膜的方法，其中要求孔径大并且孔径分布窄的微多孔膜。然而，在通过该专利文献公开的方法制备的微多孔膜中，平均穿透直径和最大粒径使得它们会阻止颗粒通过，并且孔径比通过泡点法(后文详细描述)得到的本专利技术的孔径小。因此，当这样的微多孔膜用作电池的隔离体时，电池输出功率低，并且电池寿命短。-->另一方面，已公开了用于获得具有大孔径和优异渗透性的微多孔膜的技术，其中通过将无机粉末如二氧化硅细粒与聚烯烃树脂和增塑剂一起捏合，并将它们成型为膜，然后从膜中提取增塑剂和无机粉末而获得微多孔膜(例如，参见JB-B-58-19689、日本专利2835365、JP-A-2002-88188和日本专利3121047)。这些技术的优点在于可以通过使用无机粉末容易地获得大孔径的微多孔膜。使用无机粉末从而可以获得大孔径微多孔膜的理由可能如下所述。当熔融混合材料中的聚合物与增塑剂进行相分离时，形成了含有分散在该熔融混合材料中的无机粉末作为核的增塑剂相。因此，含有无机粉末的熔融混合材料使得可提取相(即，含有增塑剂和无机粉末的相)的尺寸较大，从而可以制备大孔径的微多孔膜。鉴于上述问题，为了获得孔径适度大并且孔径分布窄的微多孔膜，并由此将其用作高容量锂离子二次电池的隔离体，有效的是使用分散于熔融混合材料中并且其粒径保持适当的具有窄粒径分布的无机粉末。JP-B-58-10689公开了一种使用无机粉末制备的微多孔膜。然而，在该微多孔膜的制备方法中，没有提取无机粉末，并且也没有进行拉伸。因此，所得微多孔膜的厚度总是大，并且其穿刺强度低。日本专利2835365公开了一种制备微多孔膜的方法，其中具有均匀孔径的微多孔膜是通过使用良好分散的疏水性二氧化硅制备的。然而，该专利文献公开的制备微多孔膜的技术是用来制备过滤膜的。因此，所述微多孔膜的厚度大并且穿刺强度低。因此，该微多孔膜不同于本专利技术涉及的微多孔膜，即用于电子部件的微多孔膜，特别是用作高容量非水电解液电池的隔离体的微多孔膜。JP-A-2002-88188公开了一种具有大孔径和优异渗透性的微多孔膜，其是通过在提取无机粉末后进行拉伸而制备的。然而，该专利文献公开的技术没有使用具有窄分散粒径分布的无机粉末。此外，由于通过该技术得到的微多孔膜具有宽孔径分布，因此所述膜具有低的耐电压和不良的穿刺强度，并且当厚度降低时其安全性差。日本专利3121047公开了一种具有窄孔径分布的微多孔膜。该专利文献公开的技术也没有使用具有窄分散粒径分布的无机粉末。通过该技术获-->得的微多孔膜的厚度大、孔隙率高并且穿刺强度低。此外，该文献中公开的微多孔膜的孔径分布不像本专利技术所述的那样足够窄。因此，该微多孔膜不同于本专利技术涉及的微多孔膜，即用作高容量非水电解液电池的隔离体的微多孔膜。如上所述，尚未获得当隔离体变得更薄时强度和安全性高并且具有高渗透性的用于电子部件的微多孔膜，制备这种微多孔膜的方法，以及使用具有这些特征的隔离体从而具有高容量、长寿命和高安全性的非水电解液电池。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种具有高渗透性以及高强度和安全性的聚烯烃微多孔膜。本专利技术的另一个目的在于提供一种用作电子部件、特别是高容量、长寿命的非水电解液电池的隔离体的聚烯烃微多孔膜，以及制备这种微多孔膜的方法。本专利技术的另一目的是提供一种非水电解液电池。
技术实现思路
在为了实现上述目的进行大量研究后，本专利技术人发现具有窄孔径分布同时保持孔径适当并且具有高穿刺强度的聚烯烃微多孔膜当用作隔离体时表现出高渗透性和高安全性。具体而言，该微多孔膜可用作电子部件，尤其是高容量非水电解液电池的隔离体。本专利技术人还发现，使用具有这些特征的隔离体可以获得高容量、长寿命和高度安全的非水电解液电池。本专利技术人还发现，在制备渗透性高、强度高以及安全性优良的聚烯烃微多孔膜的方法中，关键是使用具有窄粒径分布并且在其粒径保持适当的情况下可分散的无机粉末。因而，本专利技术人完成了本专利技术。具体而言，本专利技术的贡献如下：(1)聚烯烃微多孔膜，其膜厚为1～30μm，孔隙率为30～60％，气体渗透速率为50～250本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚烯烃微孔膜，其膜厚为１～３０μｍ，孔隙率为３０～６０％，气体渗透速率为５０～２５０秒／１００立方厘米，穿刺强度为３．５～２０．０Ｎ／２０μｍ，通过泡点法测得的最大孔径为０．０８～０．２０μｍ，最大孔径与平均孔径之比（最大孔径／平均孔径）为１．００～１．４０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-12-24 426930/20031、聚烯烃微孔膜，其膜厚为1～30μm，孔隙率为30～60％，气体渗透速率为50～250秒/100立方厘米，穿刺强度为3.5～20.0N/20μm，通过泡点法测得的最大孔径为0.08～0.20μm，最大孔径与平均孔径之比(最大孔径/平均孔径)为1.00～1.40。2、根据权利要求1的聚烯烃微孔膜，其用于电子部件中。3、用于非水电解液电池的聚烯烃隔离体，其包含根据权利要求1的聚烯烃微孔膜。4、非水电解液电池，其特征在于使用根据权利要求3的聚烯烃微孔膜作为隔离体。5、制备聚烯烃微孔膜的方法，其包括：将聚烯烃树脂、增塑剂和无机粉末的混合物在捏合和加热熔融所述混合物的同时成型为片材；分别地从该片材提取...

【专利技术属性】
技术研发人员：池本贵志，河添慎也，
申请(专利权)人：旭化成化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]