电池隔层-芯体的除去制造技术

一种从电池组件中除去芯体的方法，它包括提供隔层的步骤，该隔层包括：有聚丙烯外表部分的微孔薄膜，聚丙烯中包含至少５０ｐｐｍ的硬脂酸金属盐，优选的为惰性（ｓｔａｔｉｃ）的硬脂酸钙，采用的微孔薄膜对芯体的除去力≤７１００ｇ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术涉及电池的隔层，它具有改进了的芯体除去特性。专利技术的背景在制造高能、轻量级的电池如锂二次电池时，电池的组件即夹在阳极带与阴极带间的隔离带绕在一个或多个芯体(或芯子或芯轴)上。该组件缠绕是将隔离带绷紧于芯体，然后将阳极带和阴极带移往到该芯体。缠绕完毕后，将该电池组件从芯体中除去(或抽去)。如抽去时该组件(即隔离带)卡住在芯体上，该组件“内层伸出(telescope)”而需报废。此种报废增加了电池制造的成本。因此电池制造商要求隔离带具有改进了的芯体除去特性，即该电池组件从芯体除去时隔层应不卡住在芯体上。人们已作了一些努力来解决上述的芯体除去问题。1998年4月28日公布的日本公开10-110052使用对微孔膜表面作组织化处理来改善芯体的除去。优选由选自氟树脂和硅树脂中的至少一种树脂组成的有机树脂的球状粒子突出于膜表面，这种组织处理的表面减小了摩擦阻力。1998年5月26日公布的日本公开10-139918则使用润滑剂涂覆在微孔膜的表面来改善芯体的除去。可使用浸涂或滚涂来实施这种涂覆。润滑剂包括蜡(如链烷烃蜡、微晶蜡、低分子量的聚乙烯和其他烃类的蜡)；脂肪酸酯(如硬脂酸甲酯、硬脂酸硬脂酸酯、硬脂酸单甘油酯)；脂肪酰胺(如硬脂酰胺、棕榈酰胺、亚甲基双硬脂酰胺)，及它们的组合。在1998年7月28日公布的日本公开10-195215中，微孔膜的表面部分比其中间部分有更大的聚乙烯对聚丙烯的比值，该膜的表面部分有改进了的芯体除去特性。2000年9月13日公布的美国申请系列号09/661,519为了改善芯体的除去而对芯体的表面作了修饰。表面修饰包括对芯体表面作组织化(粗化)处理和/或凹槽化处理。硬脂酸钙在聚烯烃树脂中作为一种添加剂使用是熟知的。可参见《塑料工程手册》，Chapman & Hall出版，纽约市，NY，(1991)，P.645。在这里要指出的是硬脂酸钙在聚烯烃中是作为“助催化剂”(tie upcatalyst)使用，润滑剂是用来提高树脂的加工性能，“有效的润滑剂对最终产品的特性没有不良影响”(即它们是惰性的)。例如，600ppm硬脂酸钙加入到聚丙烯中是起酸清除剂的作用。可参见Witco的添加剂产品指南，聚合物添加剂，烯烃/苯乙烯，P.2。硬脂酸钙也可作为润滑剂来改善聚烯烃树脂的流动特性。Witco，同上，P.2。在制造电池隔层如CELGARD2400，单层聚丙烯隔层，和CELGARD2300，多层的隔层，中已使用了含硬脂酸钙的聚丙烯树脂。尽管已作了所述的工作，仍有必要改善这些隔层芯体的除去特性。专利技术的概要一种从电池组件中除去芯体的方法，它包括提供隔层的步骤，所述隔层包括有聚丙烯外表部分的微孔薄膜，聚丙烯中至少含有50ppm硬脂酸的金属盐，和所采用的微孔薄膜对芯体的除去力≤7100g。专利技术的描述此处使用的微孔薄膜是有贯通膜的许多微孔。微孔的平均孔径在0.005至10μm，优选0.01至5μm，最好优选在0.05至2μm。微孔薄膜也有Gurley(ASTM D726B)5至100秒，优选10-60秒。这些薄膜最好是“断路的薄膜”，也就是当发生如内部短路引起电池的温度急剧增高时，它们有停止阳极和阴极间离子流的能力。微孔薄膜有如本领域人员熟知的单层的薄膜或多层的薄膜。优选的多层结构为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的结构(PP/PE/PP)。优选的单层薄膜是用聚丙烯制作的。薄膜的外表部分(一个新造的词语，它指的是单层薄膜或多层薄膜的表面)优选用聚丙烯，聚丙烯则优选等规的聚丙烯均聚物。这种聚丙烯的熔融流动指数(MFI)在1至4，优选1.2至1.7。该聚丙烯的密度在0.90至0.91g/cm3。这些薄膜优选使用挤出、渐冷、拉伸的方法制备(a/k/a“干拉伸”或Celgara法)，但是也可以使用其它技术如“溶剂提取”制备。可见Kesting，R.，合成的聚合物薄膜，John Wiley父子出版社，纽约市，NY(1985)，在此列出供作参考。现已确定在聚丙烯薄膜的外表部分含有硬脂酸金属盐并优选至少含有50ppm的硬脂酸金属盐时，它可以改善隔层的芯体除去特性。优选的硬脂酸金属盐是硬脂酸钙。最好是硬脂酸钙在聚丙烯中至少含有50ppm，可优选50-3000ppm，最好优选300g至600ppm。硬脂酸钙含量用感应耦合等离子体(ICP)分析进行测定。为得到改善芯体除去特性所需的硬脂酸金属盐最小量定为它的下限量。硬脂酸金属盐可从隔层中溶解出来进入电解液并由此对电解液的电化学性质产生不良影响，而当这种危险增大前所容许的硬脂酸金属盐的最大量则定为它加入的上限量。此种硬脂酸钙可从Greenwich，CT的Witco公司购得，它的商品名为“硬脂酸钙Regular”。本专利技术将参照下面的实例作进一步说明。可用以下的方法测量“芯体的除去力(g)”来定量描述芯体的除去特性。可用电池缠绕机把隔层绕在芯体(芯子或芯轴)上。芯体为一有平滑的外表面、直径为0.16英寸的两块圆筒状芯轴。每块的横截面呈半圆形。以下所讨论的隔层是紧绷在该芯体上。对隔层的初始力(切向)为0.5kgf，以后以24秒10英寸的速率将隔层缠绕。缠绕是用一台张力辊将隔层绷紧在芯体上。张力辊包括位于隔层进料对面的、直径5/8″的滚筒，施加一巴大气压(当工作时)的3/4″气缸和将滚筒与气缸相连接的1/4″连杆。隔层是由两块供试验的30mm(宽)×10″薄膜所构成的。用5个隔层作试验，将试验结果平均，取平均值为试验的报告值。每块薄膜以1″彼此重叠在缠绕机的隔层进料辊上拼接。在隔层的空端即拼接端的末端，用墨水打下1/2″和7″的标记。1/2″标记端与芯体远离边(即邻近张力辊的那一边)对齐，这时隔层附在芯体的片层间开始用张力辊进行缠绕。当标记7″离缠绕了的胶膜卷筒(jellyroll)(绕在芯体上的隔层)约为1/2″时，在该标记处将膜隔切断，膜的空端用一块胶布(1″宽，1/2″重叠)贴紧于胶膜卷筒上。把该胶膜卷筒(即绕有隔层的芯体)从缠绕机上移走。一个可接受的胶膜卷筒应无皱纹、无内层伸出。在带有测力计(load cell)(501bs×0.021b；Chatillon DFGS50)的抗张强度测定仪(即Chatillon公司的Chatillon TCD500-MS型，Greensboro，NC)上放置胶膜卷筒。应变率是每分钟2.5英寸，以每秒100点的速率记录来自测力计的数据。以记录的力的峰值作为所报告的芯体除去力。Gurley是按ASTM-D726(B)标准测量的。按名称为“纸和纸板的摩擦系数测量方法”的JIS P8147标准测量静态的COF(摩擦系数)。实例在表1中，样品C1-C2和1-2是单层的聚丙烯微孔薄膜，C1与C2是以商品名CELGARD2400市售的薄膜(现有技术，PA)。样品1与2是本专利技术的示例产品。这些样品每个通过圆形模头在200℃挤出，在150℃带有6％的拉伸下渐冷，和拉伸，即16-18％的冷拉伸和就表中所示的量带有松驰的热拉伸。表1C1(PA) C2(PA) 1 2树脂 PP PP PP PPMFI1.2 1.2 1.2 1.2总厚度，mil1 11 1Gurley，10cc/sec 24 24 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从电池组件中除去芯体的方法，它包括提供隔层的步骤，所述隔层包括： 有聚丙烯外表部分的微孔薄膜，聚丙烯中至少含有５０ｐｐｍ硬脂酸钙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RA纳克，RW考尔，DK西蒙斯，MW费尔比，
申请(专利权)人：思凯德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]