干法工艺膜、电池隔板以及锂离子电池制造技术

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。的卷材处理性能的多层电池隔膜。的卷材处理性能的多层电池隔膜。

【技术实现步骤摘要】
干法工艺膜、电池隔板以及锂离子电池
[0001]本申请为分案申请，原优先权日是2015年7月31日；原国际申请日是2016年7月29日；原国际申请号为PCT/US2016/044618；进入中国国家阶段的日期是2018年3月23日，中国申请号是201680055426.4；原专利技术名称是《改进的层压多层膜、隔板、电池、和方法》。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]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。


[0004]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

[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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

[0010]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。
[0011]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。
[0012]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法工艺膜，其包括：两个外层，每个外层包含聚乙烯；以及至少一个内层，其包含聚丙烯，其中，所述膜可通过至少一种层压或共挤出形成。2.如权利要求1所述的干法工艺膜，其中，所述膜由层压形成；和/或所述膜由共挤出形成。3.如权利要求1所述的干法工艺膜，其中，在两个外层的一个或两个上设置涂层，优选地，在两个外层的其中一个上设置涂层；或者，优选地，在两个外层的两个上都设置涂层；和/或涂层包含陶瓷颗粒；和/或所述涂层的粘附力≥20N/m。4.如权利要求1所述的干法工艺膜，其中，所述膜的结构选自：PE/PP/PE、PE/PP/PE/PP/PE、PE/PP/PP/PE、PE/PE/PP/PE、PE/PP/PE/PE和/或PE/PE/PP/PE/PE；和/或至少一个内层的微孔尺寸是外层的微孔尺寸的一半或更小；和/或所述膜具有PE/PP/PE的构造；和/或所述PE/PP/PE结构的厚度比例在5/90/5至45/10/45的范围内。5.一种电池隔板，其包括如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓民，埃里克，
申请(专利权)人：赛尔格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：