多层微孔膜制造技术

本发明专利技术涉及具有至少两层的微孔膜，其中第1层含有聚甲基戊烯，第2层含有与第1层的组成实质上不同的聚合物。本发明专利技术还涉及上述膜的制备方法和上述膜作为锂离子电池等中的电池隔膜的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有至少两层的微孔膜，其中，第1层含有聚甲基戊烯，第2层含有聚合物、且具有与第1层的组成实质上不同的组成。本专利技术还涉及上述膜的制造方法和上述膜作为锂离子电池等中的电池隔膜的应用。
技术介绍
微孔膜例如可用作锂离子电池等中的电池隔膜(“BSF”)。可用作驱动电动车和混合电动车等的电池等大容量电池可通过增大BSF的熔化温度、戳穿强度和电解质亲合力得以改善，而不会显著地降低多孔性、透过性和热稳定性(热收缩)等其它重要的膜特性。 增大的强度是重要的，这是因为它减小由BSF故障引起的内部短路的危险性。电解质亲合性的改善导致电池成品率的提高，这是由于缩短了平衡电极-电解质一BSF组装所需的时间。为了实现升高的电池温度下的故障保护，含有聚合物的微孔膜已用作锂离子电池中的BSF。上述膜在升高的电池温度下聚合物移动性增加，它导致渗透性明显降低。该效应 (称为“关闭”(shutdown))是有益的，这是因为BSF在关闭温度以上透过度的减小引起电池电化学活性降低，由此减小电池在过度充电、迅速放电或其它高温电池条件下电池故障的风险。由于电池内部温度即使在电化学活性降低时也会继续升高，所以希望增大BSF在升高的温度下的热稳定性以进一步减小电池故障的风险。作为热稳定性的量度之一的BSF 的熔化温度，与BSF能将电池的阳极与阴极电隔离的最高温度有关。通过在BSF的聚合物中包含高熔点物质(例如聚丙烯)以提高BSF的熔化温度，由此可增大BSF的熔化温度。含有(i)聚甲基戊烯和聚乙烯以及(ii)聚甲基戊烯和聚丙烯的单层BSF的熔化温度彡200°C，但是这些膜与含有聚乙烯和/或聚丙烯的BSF相比具有更低的戳穿强度和更小的电解质亲合性。
技术实现思路
在实施方式之一中，本专利技术涉及一种多层微孔膜，包括i.第1层，含有基于第1层的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯；以及ii.第2层，含有基于第2层的重量为9.0重量％ 40.0重量％的聚甲基戊烯；第2层具有与第1层的组成实质上不同的组成，并且第2层具有第1层厚度的2. 0倍以下的厚度。在另一个实施方式中，本专利技术涉及一种微孔膜的制造方法，包括步骤(a)，形成含有第1稀释剂和第1聚合物共混物的第1混合物，第1聚合物共混物含有基于第1聚合物共混物的重量为20. 0重量％以下的聚甲基戊烯；步骤(b)，形成含有第2稀释剂和第2聚合物共混物的第2混合物，第2聚合物共混物含有基于第2聚合物共混物的重量为9. 0重量％ 40. 0重量％的聚甲基戊烯；步骤(c)，形成含有第3稀释剂和第3聚合物共混物的第3混合物，第3聚合物共混物含有基于第3聚合物共混物的重量为20. 0重量％以下的聚甲基戊烯；步骤(d)，制造具有含第1混合物的第1层、含第3混合物的第3层和含第2混合物的第2层的片材，第2层位于第1和第3层之间，第1混合物具有与第1和第3混合物各自的组成实质上不同的组成，并且第2层具有第1和第3层厚度的2. 0倍以下的厚度；以及步骤(e)，从上述述片材中除去第1、第2和第3稀释剂的至少一部分。在另一个实施方式中，本专利技术涉及一种电池，包括阳极、阴极、电解质和位于阳极与阴极之间的至少一层隔膜，该隔膜含有iii.第1层，含有基于第1层的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯；以及iv.第2层，含有基于第2层的重量为9.0重量％ 40.0重量％的聚甲基戊烯；第2层具有与第1层的组成实质上不同的组成，并且第2层具有第1层厚度的2. 0 倍以下的厚度。具体实施例方式确认了含有20. 0重量％以上的聚甲基戊烯和60. 0重量％以下的聚乙烯(基于膜的重量)的微孔膜具有较高的熔化温度和较低的热收缩率，但是具有较低的强度和电解质亲合性。含有100重量％聚乙烯或者聚乙烯和聚丙烯的混合物的微孔膜具有更高的强度和电解质亲合性，但是具有更低的熔化温度和更高的热收缩率。本专利技术部分地基于具有第1层及第2层的多层微孔膜的发现，其中，(i)所述第1 层含有聚合物(例如聚乙烯和/或聚丙烯)和基于第1层的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯，(ii)所述第2层含有基于第2层的重量为9. 0重量％ 40. 0重量％的聚甲基戊烯，以及(iii)第1和第2层不具有基本相同的组成；第2层的厚度为第1层厚度的2. 0 倍以下。已发现上述膜与含有聚甲基戊烯的单层膜相比具有增大的强度、电解质亲合性以及基本相似的熔化温度。虽然不希望被任何理论或模型的约束，但是一般认为当第1层中的聚甲基戊烯的量> 20. 0重量％且在第2层中的量> 40. 0重量％时，所述膜的强度和电解质亲合性就降低。还认为，当第2层中聚甲基戊烯的量< 9. 0重量％时，所述膜具有更低的熔化温度。在本说明书和所附的权利要求书中，术语“聚合物”，是指包含多个大分子的组合物，该大分子含有来自一种或多种单体的重复单元。所述大分子可具有不同的尺寸、分子结构、原子含量等。术语“聚合物”包括共聚物、三元共聚物等大分子。“聚乙烯”是指含有 50.0%以上(个数基准)来自乙烯的重复单元的聚烯烃，优选是聚乙烯均聚物和/或至少 85% (个数基准)的重复单元是乙烯单元的聚乙烯共聚物，。“聚丙烯”是指含有50.0%以上(个数基准)来自丙烯的重复单元的聚烯烃，优选是聚丙烯均聚物和/或至少85% (个数基准)的重复单元是丙烯单元的聚丙烯共聚物。“聚甲基戊烯”是指含有50.0%以上(个数基准)来自甲基戊烯的重复单元的聚烯烃，优选是聚甲基戊烯均聚物和/或至少85% (个数基准)的重复单元是甲基戊烯单元的聚甲基戊烯共聚物。“微孔膜”是一种有孔薄膜，其中，膜的孔体积的90. Ovol %以上(体积基准)的平均直径在0. 01 μ m 10. 0 μ m的范围内。关于由挤出物制造的膜，机械方向(“MD”)被定义为从模具中制造挤出物的方向。横向(“TD”)被定义为垂直于挤出物的MD和厚度方向的方向。MD和TD可称为膜的平面方向，其中，本说明书中的术语“平面(planar) ”表示膜是平的情况下大致位于膜的平面的方向。层的构成成分在实施方式之一中，所述膜包括第1和第2层。第1层含有聚乙烯和/或聚丙烯和基于第1层的重量为20. 0重量％以下的聚甲基戊烯，而且第2层含有基于第2层的重量为9. 0重量％ 40. 0重量％的聚甲基戊烯。第2层的厚度为第1层厚度的2. 0倍以下，例如为1. 5倍以下，1. 1倍以下或1. 0倍以下。任选地，第1和第2层呈A/B配置的形式接触， “A”表示第1层，而“B”表示第2层。所述膜还可包括另外的层(例如“C”、“D”等)，这些层任选是多孔性或微孔性、并且含有聚合物。例如，所述膜可具有A/B/A、A/B/A/B、A/B/C、 A/B/C/B/A等结构。这些层可以为平面接触，例如第1层的平坦面与第2层的平坦面接触。 在实施方式之一中，膜的两个外表面的至少一个包括第1(即“A”)层。已发现，当第2层的厚度<第1层的厚度时，膜具有更高的强度和更高的电解质亲合性。当膜是三层膜时，第2 层的厚度任选地为第1和第3层各层的厚度以下(或小于)。聚甲基戊烯在实施方式之一中，聚甲基戊烯(“PMP”)包括至少80.0% (个数基准)的重复单元是来自甲基戊烯的单元的聚合物或共聚物。希望的PM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：石原毅，宫冈聪，
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：