热塑性膜、该膜的制造方法以及该膜作为电池隔膜的应用技术

本发明专利技术涉及一种热塑性膜、热塑性膜的制造方法以及热塑性膜作为电池隔膜的应用。更具体地说，本发明专利技术涉及包含微孔性聚合物膜和非织造聚合物网的热塑性膜。所述非织造聚合物网可以是位于微孔性聚合物膜上的熔喷聚合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及热塑性膜、热塑性膜的制造方法以及热塑性膜作为电池隔膜的应用。更具体地说，本专利技术涉及包含微孔性聚合物膜和非织造聚合物网的热塑性膜。所述非织造聚合物网可以是位于微孔性聚合物膜上的熔喷聚合物层。
技术介绍
微孔膜已经在如下电池中用作电池隔膜一次和二次锂电池、锂聚合物电池、 镍-氢电池、镍-镉电池、镍-锌电池和银-锌二次电池。上述微孔膜的性能显著地影响所述电池的性能、效率和安全性。在大多数情况中，为了提高电池安全性，希望所述电池隔膜特别是在过量充电或快速放电可能导致的较高电池温度下具有较低的关闭(shutdown)温度(“SDT”)和较高的熔化温度(“MDT”)。通常制备的电池隔膜对电池的电解质具有较高的渗透性。当所述电池暴露于如在电池的制造、测试和使用过程中可能遇到的较高温度(但是低于SDT)下时， 希望所述电池隔膜保持其电解质渗透性，以使电池不过度损失电力或容量。US 6，692，868B2公开了为了降低所述膜的SDT在微孔膜上层压的熔喷层。该文献公开了单位面积重量为6 160克每平米的熔喷聚烯烃层。熔喷纤维的制造概括记载于US 3，849，24UUS 4，526，733 和 US 5，160，746 中。如在 US 6，537，696 和 US 6，730，439 中所公开，熔喷聚乙烯纤维网已被用作NiMH电池中的隔膜。然而，这些隔膜不适用于Li离子电池，因为公开的单片熔喷织物的拉伸强度和戳穿强度低且孔径大。为了弥补低强度，虽然已制造了熔喷的纺粘型非织造层以增强机械性能，但是由于隔膜的厚度增加，所以这也是不希望的。虽然已得到改善，但仍需要下述适于用作电池隔膜的较薄的热塑性膜，S卩，在电池的制造和使用期间具有低SDT且能保持高渗透性的热塑性膜。
技术实现思路
在一个实施方式中，本专利技术涉及一种热塑性膜，包含微孔性聚合物膜；以及与上述微孔性聚合物膜粘合的非织造网(non-woven web),该网包含多根纤维，该纤维含有Tm彡85. 0°C且Te-Tm彡10. 0°C的聚烯烃。在另一个实施方式中，本专利技术涉及一种热塑性膜的制造方法，该方法包括将非织造网与微孔性聚合物膜接合的步骤，该网包含多根纤维，该纤维含有Tm >85. 0°C且Te-Tm ^ 10. 0°C 的聚烯烃。在另一个实施方式中，本专利技术涉及一种电池，该电池包括阳极、阴极、电解质和位于阳极与阴极之间的隔膜，该隔膜包含微孔性聚合物膜；以及与上述微孔性聚合物膜接合的非织造网，该网包含多根纤维，该纤维含有Tm彡85. 0°C且Te-Tm ( 10°C的聚烯烃。 附图说明图1，是将典型的聚乙烯样品的DSC数据(二次熔化)制图得到的曲线图。将供给样品的热(“热流”;以瓦特/克为单位的Y轴)对样品温度(“温度”；以。C为单位的X轴) 作图。具体实施例方式已惊讶地发现，通过在BSF的至少一个表面上设置非织造聚合物网(例如，层或涂层)，电池隔膜(“BSF”)的SDT可得到提高且不显著地影响BSF的渗透性，所述非织造网包含熔融峰(“Tm”)( 130. 0°C并且熔融分布(“Te-Tm”)( ΙΟ.Ο 的聚合物。所述网降低BSF的SDT (非常希望)且不显著地影响渗透性和熔化温度等膜的其它性能。一般认为，将微孔性聚合物膜与来自聚合物(具有较低Tm、较低Mw和窄MWD)的非织造网接合，可以使BSF具有更低的SDT且不降低电池特性。任选地，可将所述网层压到一种或多种不同类型的非织造网(例如，纺粘网)上，例如能够增大隔膜的强度或改变隔膜的压缩性。当BSF包含网和微孔膜时，该网中的聚合物，通过在高温下至少部分地阻塞全部或部分膜的孔来改变BSF的渗透性，由此阻止电极间的离子流动。在一个或多个实施方式中，可利用熔喷工序直接将所述非织造聚合物网施加到成品微孔膜上。形成包含膜和熔喷层的复合结构的BSF时，可以在形成上述BSF的熔喷聚合物流之前，将所述膜连续地进料至成型带上。可将熔喷聚合物施加到膜的一侧或两侧。通过所述熔喷工序，能容易调整纤维直径和网的单位面积重量(每1平米的克数，“g/m2” )。在实施方式之一中，所述非织造网包含熔喷纤维毡，该熔喷纤维的单位面积重量彡1. Og/m2、例如在1. Og/m2 50. Og/m2的范围内，厚度彡75. 0 μ m、例如在0. 10 μ m 20. Oym的范围内，平均孔径(即等效直径)为0. 30 μ m 50. 0 μ m。在实施方式之一中，所述纤维的直径例如在0. IOym 13. Oym的范围内，其中大部分纤维(数量上> 50.0% ) 的直径小于0.5 μ m，且其长度基本连续例如> 12.0mm。在另一个实施方式中，大部分纤维 (例如数量上彡85%的纤维)的直径彡0. 5 μ m，且其长度基本连续例如彡12. Omm0任选地， 所述网的单位面积重量在2. Og/m2 50. Og/m2的范围内并且网的厚度在1. 0 μ m 10. 0 μ m 的范围内。任选地，所述网的平均孔径在1. 0 μ m 25. 0 μ m的范围内，所述网的纤维直径在0. IOym 5. Oym的范围内，85%以上的纤维(数量)的直径彡0.5 μ m。利用扫描电子显微镜(SEM)图像分析测量纤维的直径，具体如下。将包含非织造网(例如，单独的网或与热塑性膜接合的网)的样品切成约为 3mmX 3mm的大小，再利用胶带固定在SEM观测台上。在真空室中于101 以下的压力下在样品上蒸镀钼(20mA的电流蒸镀40秒)。钼蒸镀后，将SEM台固定于场致发射扫描电子显微镜上(例如JEOL有限公司的 SEM JSM-6701F)。利用2KV的加速电压且暴露在7MA的电流中以0. 25K 30K范围内的放大倍数获取图像。利用C. J.Ellison等，在Polymer 48 (2007) 3306 3316中描述的方法直接根据图像测定纤维和网的特征参数。在实施方式之一中，非织造聚合物网通过熔喷Tm彡130. 0°C且Te-Tm彡10. 0°C的聚合物制得。任选地，所述聚合物的重均分子量(“Mw”)^ 100，000且分子量分布(“MWD”， 被定义为重均分子量除以数均分子量)<6.0。任选地，所述聚合物的Tm在85. 0°C 130.0°C的范围内且Te-Tm在1.0°C 5.0°C的范围内。将所述网与微孔膜粘合以制造热塑性膜。例如，该网可被熔喷在微孔膜上(例如，作为层或涂层)。另外，可首先远离微孔膜地熔喷该网，再通过例如层压(热粘合或超声粘合等)或用胶粘剂粘接到微孔膜上。非织造网的制造中使用的聚合物在实施方式之一中，非织造网由聚烯烃制造，该聚烯烃例如包括聚烯烃的混合物 (例如物理掺合物)或反应器掺合物。任选地，所述非织造网由聚乙烯制造，其中，聚乙烯由含有乙烯重复单元的聚烯烃(均聚物或共聚物)构成。任选地，所述聚乙烯包含聚乙烯均聚物和/或聚乙烯共聚物，所述聚乙烯共聚物中至少85% (数量)的重复单元是乙烯单元。在实施方式之一中，非织造网的制造中使用的聚烯烃，实质上不含聚合后Mw降低的物质(例如，过氧化物)，通常在制造用于熔喷用途的市售的聚烯烃中存在该物质。“实质上不含”在本文是指，基于用来制造非织造网的聚烯烃的重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·布朗特，D·瑟曼，河野公一，泷田耕太郎，
申请(专利权)人：东丽东燃机能膜合同会社，
类型：发明
国别省市：