生产复合多孔膜的方法技术

一种生产复合多孔膜的方法，其中将其两面已用有机聚合物化合物在水－可溶有机溶剂中的溶液（涂布漆）涂布形成涂膜的多孔支撑物通过气隙间距（ｓｔｅｐ）并输送至包括水或由水与所述有机溶剂相同的溶剂的混合物的凝固溶液中，然后浸入该凝固浴中，以使多孔支撑物两面上的涂膜与用于凝固的凝固浴接触，然后洗涤和干燥。本生产方法适合生产非水二次电池隔膜，并以低成本获得具有良好操作性能的非水二次电池隔膜，如此可严格控制离子可渗透性、与电极的粘结力和电解质溶液保持性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。本专利技术特别涉及生产适合作为过滤器或电池隔膜，尤其是作为非水二次电池的隔膜的复合多孔膜的方法。
技术介绍
使用含锂的过渡金属氧化物作为正极、锂可掺杂/可去掺杂碳基材料作为负极和非水电解质溶液作为电解质溶液的非水二次电池(锂离子二次电池)，与其它类型的二次电池相比，具有高能量密度特征。具有如此特征的锂离子二次电池满足轻质且薄型的可携带电子设备的需求，并用作可携带电子设备如手机和手提电脑的能源。然而，对更轻质且更薄型的可携带电子设备的需求与日俱增。考虑到这些情况，目前的尝试正转向有效技术开发，以对用于这些设备的锂离子二次电池达到更大的能量密度。随着对主要用于手机的薄型且轻质的平板锂离子二次电池需求增加，因用于外壳的常规金属罐向铝层压膜转移，因此已出现了技术革命。铝塑层压膜外壳(膜外壳)与金属罐外壳的区别在于，它们为柔韧性外壳，因此对外界压力敏感，同时在电极与隔膜界面之间实现连接困难。流体渗漏是另一个关注涉及安全的问题。为此，对于薄膜外壳电池，尚未实现常规的正极/隔膜/负极电池结构。在这些情况下，通过使用具有与电极的优良粘结力和电解质溶液保持性能的隔膜技术，实现了技术革命。采用此技术，隔膜已能够在电极与隔膜之间实现满意的界面连接，并且已经能够防止流体渗漏。这些隔膜由在电解质溶液中溶涨并保留该电解质溶液的有机聚合物构成。据信单独使用此类有机聚合物隔膜，但因其机械性能它们并不适合连续生产，并且它们实际上主要以通过支撑物增强的形式使用。换言之，已提出这样一些隔膜，其中将多孔支撑物的两面用包括有机聚合物化合物的粘合剂层涂布，该有机聚合物化合物在电解质溶液中溶涨并保留该电解质溶液。对于多孔支撑物，已提出无纺织物，或聚烯烃细多孔薄膜，如在常规锂离子二次电池中用作隔膜的那些，但目前从基于关闭特性的安全上考虑，大多数情况下使用聚烯烃多孔薄膜。对于粘合剂层，主要使用主要由聚偏二氟乙烯(PVdF)组成的有机聚合物化合物。考虑到允许薄膜外壳和允许甚至在采用常规金属外壳的电池中的较高能量密度，已足以到其中粘合剂层处于电极与隔膜之间的电池结构。较高的能量密度需要更大程度的将更多的电池元件包装入预定尺寸的罐中。环路性能成为一个问题，因为在此情况下，难以形成满意的电极隔膜，但可想到此问题通过提供如上所述的柔韧性粘合剂层解决。当粘合剂层为致密层时，同时达到与电路的粘结力和离子可渗透性变得特别困难，因此，例如在日本未审专利公开20001-118558中已提出部分涂层。然而，使用部分涂层，要获得满意的界面连接不是一项简单的任务，原因在于缺乏电极/隔膜界面的一致性。已认为在粘合剂层中设置小孔是同时实现离子可渗透性和与电极的粘结力的一种合适的策略，并且考虑到容易控制形态，据信形成湿膜为一种合适的形成小孔的方法。基于此，在日本未审专利公开11-026025等中已提出包围多孔支撑物的PVdF(聚偏二氟乙烯)多孔薄膜作为非水二次电池隔膜。在日本未审专利公开10-64503中已提出这种隔膜的基本生产方法。日本未审专利公开10-64503提出一种隔膜，其为无纺织物与粘合剂层的结合复合物。该文献描述了通过将PVdF的溶液(涂布漆)流延到载体薄膜上然后在其上压制该无纺织物以使载体薄膜用凝固浴浸渍，生产基于无纺织物-复合PVdF的多孔薄膜的方法。这种生产方法的一个主要缺点是，当载体薄膜浸入凝固浴中时，前后两面的凝固速度出现差别，这样从无纺织物的两面，即前后面看所得隔膜不对称。此类非水二次电池要求与隔膜表面形态相关的性能如离子渗透性、与电极的粘结力和电极溶液的保持性，因此在正电极界面与负电极界面处优选性能相同。这样，考虑到严格控制这些性能，据信前/后对称结构是优选的，因此，导致前/或不对称的生产方法是不合适的。被认为是缺点的另一方面是浸渍通过其中将无纺织物从涂布漆铸模(dope cast)顶部压到载体薄膜上的系统完成。在此系统中，速率通过涂布漆(dope)与无纺织物之间的相容性确定，据信与不良相容性的组合产生浸渍不规则性，导致空隙，并且常常损害隔膜的质量。此外，在中心设置无纺织物困难，并且很低的厚度就会造成卷曲，如此带来操作问题。此外，这种系统仅适合其中涂布漆基本上经内部浸渍的多孔支撑物如无纺织物，而不适合其中涂布漆不完全经内部浸渍的多孔支撑物如聚烯烃细孔薄膜。此外，尽管这种生产方法采用载体薄膜，但考虑到生产成本使用载体薄膜不是优选的。
技术实现思路
在这些情况下，本专利技术的一个目的是提供一种，所述多孔膜包括包围多孔支撑物的有机聚合物化合物并具有前/后对称结构，它基本上可适合任何类型的多孔支撑物，并且特别适合作为非水二次电池隔膜。本专利技术的另一目是提供以良好操作性能和低成本生产非水二次电池隔膜的方法，由此可严格控制离子可渗透性、与电极的粘结力和电解质溶液保持性。为试图解决上述问题中，本专利技术人已发现，通过使用，可以达到优良的结构性能、涂布漆浸渍性能和工业生产率，特别是可严格控制离子可渗透性、与电极的粘结力和电解质溶液保持性能，由此以良好操作性能和低成本提供复合多孔膜，特别是非水二次电池隔膜，在该方法中，多孔支撑物用溶于水-可溶有机溶剂中的有机聚合物化合物的涂布漆(dope)(溶液)涂布并使其两面上形成涂膜，对该多孔支撑物施加气隙间距(air gap step)并输送至含有由水或由水与上述有机溶剂相同的溶剂的混合物组成的凝固溶液的凝固浴中，并在该凝固浴中浸渍，这样使该多孔支撑物的两面上的涂膜直接与凝固浴接触，然后洗涤和干燥。换言之，第一个专利技术为生产由围绕多孔支撑物的有机聚合物化合物组成的复合多孔膜的方法，该方法包括用有机聚合物化合物与水-可溶有机溶剂的溶液(涂布漆)借助一种涂布装置涂布多孔支撑物的两面，然后将其施加气隙间距并输送至含有由水或由水与上述有机溶剂相同的溶剂的混合物组成的凝固溶液的凝固浴中，将该多孔支撑物在该凝固浴中浸渍，这样使该涂布多孔支撑物的两面上的涂膜直接与用于凝固的凝固浴接触，然后洗涤和干燥。如下专利技术也包括在第一专利技术中。1.根据第一专利技术的方法，其中气隙间距为1-100cm。2.根据上述1的方法，其中将凝固浴设置于涂布装置之下。3.根据第一专利技术的方法，其中涂布步骤包括将涂布漆保留于多孔支撑物中，然后将该保留涂布漆的多孔支撑物在沿多孔支撑物的输送路线具有规定间隙的两个相对的Meyer棒之间通过，由此在多孔支撑物的两侧上形成均匀厚度的涂膜。4.根据上述3的方法，其中两个Meyer棒平行放置，多孔支撑物在两个Meyer棒之间垂直通过，以使涂布漆保持在多孔支撑物中。5.根据第一专利技术的方法，其中涂布步骤包括将该多孔支撑物在沿多孔支撑物的输送路线以恒定量供给涂布漆的两个相对的模头之间通过，由此在多孔支撑物的两侧上形成均匀厚度的涂膜。6.根据上述5的方法，其中涂布漆由两个模头以相同的量供给。第二个专利技术为一种生产能够通过锂掺杂/去掺杂产生电动力的非水二次电池隔膜的方法，该方法包括用含有机聚合物化合物和水-可溶有机溶剂的溶液(涂布漆)借助一种涂布装置涂布多孔支撑物的两面，然后将其施加气隙间距并输送至含由水或由水与上述有机溶剂相同的溶剂的混合物组成的凝固溶液的凝固浴中，将该多孔支撑物在该凝固浴中浸渍，以使该涂布多孔支撑物的两面上的涂膜直接与用于凝固的凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产由围绕多孔支撑物的有机聚合物化合物组成的复合多孔膜的方法，该方法包括用有机聚合物化合物与水－可溶有机溶剂的溶液（涂布漆）借助一种涂布装置涂布多孔支撑物的两面，然后将其施加气隙间距并输送至含有由水或由水与所述有机溶剂相同的溶剂的混合物组成的凝固溶液的凝固浴中，将该多孔支撑物在该凝固浴中浸渍，这样使该涂布多孔支撑物的两面上的涂膜直接与用于凝固的凝固浴接触，然后洗涤和干燥。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西川聪，本元博行，大道高弘，柳阳二，北岸泰，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]