本文公开了适用作电池隔膜的微孔高分子膜。本文还公开了一种制备这种膜、包含这种膜作为电池隔体的电池的方法，生产这种电池的方法，以及使用这种电池的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微孔膜、其制造方法及它们作为电池隔膜的用途优先权要求本申请要求于2009年12月18日提交的美国临时专利申请61/287，919及于2010年2月12日提交的EP 10153503. 7的优先权，每个所述专利申请的内容均通过引用完整地彡口口 相关申请的交叉引用本申请与于2010年I月13日提交的美国临时专利申请61/294，657 (2010EM007)相关，该申请的内容通过引用完整地结合于此。 领域本文公开了适合用作电池隔膜的微孔高分子膜。本文还公开了制备这种膜的方法、包含这种膜作为电池隔膜的电池以及制备和使用这种电池的方法。背景微孔膜可以被用作例如一次和二次锂电池、锂聚合物电池、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池、银锌二次电池等中的电池隔体。当将微孔膜用于电池隔体尤其是锂离子电池隔体时，膜的特性显著影响电池的性质、生产率及性能。虽然相对高的隔体渗透性(一般以透气性进行测量)是理想的，因为它使电池具有较低的内阻，但对此性质的改善可能导致膜强度的减弱。因此，需要微孔膜在透气性和强度之间具有适当的平衡，而不有损其他重要的膜性质如厚度均一性。一种被称为“湿法(wet process) ”的生产微孔膜的方法包括挤出聚合物和稀释剂的混合物，拉伸挤出物，然后除去稀释剂。一些现有技术文献公开了通过额外或改进的处理步骤来改善膜性质的方法。例如日本专利申请公开JP 2001-192487和JP 2001-172420公开了相对厚的微孔膜(27μηι)的实例，其具有相对大的针戳穿强度(pin puncturestrength)但是其透气性减小。该膜以湿法制备，其包括干法取向(dry orientation)后的热处理。虽然这种膜展示改善的针戳穿强度，但是其可能具有不合需要的高的(差的)透气性Gurley值。其他文献公开了通过使用备选溶剂生产具有改善的性质的膜的方法。例如美国公布专利申请2006/0103055公开了具有改善的透气性及针戳穿强度特性的微孔膜，该微孔膜由聚烯烃-溶剂混合物制备，该混合物在不低于聚烯烃结晶温度的温度经历热诱导的液相-液相分离。这种溶剂昂贵且难于处理。其他文献提出了通过使用备选的聚烯烃生产具有改善的性质的膜的方法。已知包含超高分子量的聚乙烯的膜具有改善的强度。例如，PCT专利公布W02007/015547公开了相对坚固的膜，其由聚合树脂制得，该聚合树脂包含< 15质量％的超高分子量聚乙烯(基于膜的质量)，该超高分子量聚乙烯质量平均分子量> lxlO6。该膜可以通过以下方法制备通过模头(die)挤出用于膜形成的聚乙烯树脂和溶剂的熔融捏合产物而得到挤出成形产物，成形产物以在厚度方向上形成温度分布的这种方式冷却，从而形成凝胶片，在落在比聚乙烯树脂的晶体分散温度高10°C的温度至比晶体分散温度高30°C的温度的范围内的温度拉伸凝胶片，从凝胶片除去溶剂，然后再将该片拉伸I. 05至I. 45倍。虽然已作出了用于改善微孔膜强度的改进，但是还需要其他改进。概述本公开的一方面是改善由聚合物和稀释剂的混合物(例如聚烯烃-稀释剂混合物)形成的取向微孔高分子膜的厚度均一性和强度的方法。已经发现，这可以湿法通过以下方式实现(i)减少在用于生产的聚合物-稀释剂混合物中的聚合物的相对量，以及(ii)降低取向期间该混合物的暴露温度(“取向温度”)从而使所得到的膜实现或超过目标水平的厚度均一性(例如，更少的口模划痕(die mark))和强度(例如，戳穿强度、抗张强度等中的一项或多项)。本公开的另一方面是生产微孔膜的方法。该方法包括以下步骤在(i)聚合物在聚合物-稀释剂混合物中的相对量和(ii)膜厚度均一性之间建立函数关系；由该关系确定这样的目标量，当达到目标量时微孔膜具有可接受的厚度均一性，目标量低于聚合物-稀 释剂混合物中的聚合物的约40. O重量％ (基于聚合物-稀释剂混合物)；设置聚合物在聚合物-稀释剂混合物中的相对量以达到如此确定的目标量；并产生具有可接受厚度均一性的微孔膜。在本公开的另一方面中，该方法还包括在取向温度和膜强度(例如，针戳穿强度、抗张强度等中的一项或多项)之间建立函数关系；由该关系确定这样的目标取向温度，当达到该目标取向温度时，微孔膜具有> 目标水平的强度；设置取向温度以实现目标温度并产生强度> 目标水平的微孔膜。因此，在一个实施方案中，本专利技术涉及高分子膜，该膜具有> 20.0gF/ym的归一化针戳穿强度及< 50. O秒/IOOcm3/ μ m的归一化透气性，该膜包含Mw ( I. OxlO6的第一聚合物和Mw > I. OxlO6的第二聚合物，该膜是基本没有口模划痕的微孔膜。在另一个实施方案中，本专利技术涉及一种改善通过在取向温度取向聚合物-稀释剂混合物产生的微孔膜的厚度均一性和强度的方法，该方法包括以下步骤(a)减少聚合物在聚合物-稀释剂混合物中的相对量以改善膜的厚度均一性；以及(b)降低取向温度以实现目标水平的膜强度。在另一个实施方案中，本专利技术涉及这样的膜，其包含第一层和第三层以及位于第一层和第三层之间的第二层，基于层(第一或第三层，视情况而定)的重量，第一层和第三层包含聚乙烯及彡10. O重量％的聚丙烯，而第二层包含< I. O重量％的聚丙烯(基于第二层的重量)，该膜的熔化温度彡165. 0°C，TD抗张强度彡I. 0xl03Kgf/cm2,以及在至少一个平面方向上的105°C热收缩率< 8. 0%，并且其中该膜是基本没有口模划痕的微孔膜。本专利技术还涉及任何前述实施方案的膜产物，膜产物作为电池隔膜的用途，以及包含这种膜的电池。例如，在一个实施方案中，本专利技术涉及包含电解质、阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的隔体的电池，其中该隔体包含归一化针戳穿强度彡20. OgF/l.Oym且归一化透气性彡50. O秒/100cm3/l. Oym的膜，该膜包含Mw ( I. OxlO6的第一聚合物及Mw >I.OxlO6的第二聚合物，并且其中该膜是基本没有口模划痕的微孔膜。附图简述图I显示在沿基本没有口模划痕的微孔膜的TD方向的点测量的膜厚度特征曲线(例如，具有可接受的TD厚度均一性)。图2显示在沿微孔膜的MD方向的点测量的膜厚度特征曲线。所显示的膜具有可接受的MD厚度均一性。详述本专利技术涉及包含聚合物的微孔膜，该膜具有改善的厚度均一性、渗透性及强度。已经发现使用重均分子量> l.OxlO6的聚合物(例如，超高分子量(“UHMW”)聚合物如UHMW聚烯烃)来改善膜强度可能导致恶化的膜厚度均一性。在通过挤出生产的膜中，可以观察到厚度不均匀性，例如，如在所完成的膜上的口模划痕。本专利技术部分涉及通过调节聚合物在聚合物-稀释剂混合物中的相对量(例如，挤出机给料)以及挤出物的取向温度来克服此难题，从而生产具有改善的强度和厚度均一性的膜。现在将更详细描述所选方式(实施方案)，但是本说明书不打算排除在本公开的更大范围内的其他形式。对于本说明书及所附权利要求，术语“聚合物”是指包括多种大分子的组合物，所述大分子包含源自一种或多种单体的重复单元。大分子可以具有不同大小、 分子构造、原子含量等。术语“聚合物”包括大分子如共聚物、三元共聚物等。“聚乙烯”指包含>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】2010.02.12 EP 10153503.7;2009.12.18 US 61/287,9191.一种膜，所述膜的归一化针戳穿强度> 20. OgF/ym且归一化透气性< 50. O秒/IOOcm3/ μ m,所述膜包含Mw ( I. OxlO6的第一聚合物和Mw > I. OxlO6的第二聚合物,所述膜是基本没有口模划痕的微孔膜。2.权利要求I所述的膜，其中对于在所述膜的表面上的所有点，在所述膜的表面上的第一点处的膜厚度与在所述第一点的25. Omm内的每一点处的膜厚度之间的差< I. 2 μ m。3.权利要求I或2所述的膜，其中所述膜是挤出膜。4.权利要求3的所述微孔膜，其中所述膜基本没有口模条纹。5.权利要求1-4中任一项所述的膜，其中所述膜具有最大可见光反射率Rl和最小可见光反射率R2，且(R1-R2)/R1彡O. I。6.权利要求1-5中任一项所述的膜，其中所述第一聚合物是第一聚乙烯，所述第二聚合物是第二聚乙烯，并且所述膜包含基于所述膜的重量为O. 5重量％至55. O重量％的所述第二聚乙烯。7.权利要求6所述的膜，其中所述膜是单层膜，所述单层膜包含基于所述膜的重量为O.5重量％至6.0重量％的量的所述第二聚乙烯，所述膜的TD抗张强度> I. 7xl03kgF/cm2。8.权利要求6所述的膜，其中所述微孔膜是单层膜，所述单层膜包含35.O重量％至45.O重量％的量的所述第二聚乙烯，所述膜的TD抗张强度彡I. 8xl03kgF/cm2。9.权利要求1-6中任一项所述的膜，其中所述膜是多层膜。10.一种电池隔体，所述电池隔体包含任一前述权利要求所述的膜。11.一种用于改善通过使聚合物-稀释剂混合物在取向温度取向而制备的微孔高分子膜的外观和强度的方法，所述方法包括以下步骤 (a)观察在所述微孔高分子膜上的至少一条口模条纹； (b)将聚合物在所述聚合物-稀释剂混合物中的量从第一相对聚合物量减小至第二相对聚合物量从而在所述微孔高分子膜上产生更少的口模条纹；以及 (C)将所述取向温度从第一温度降低至第二温度以实现或超过目标水平的膜强度。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述聚合物包含约O.5至约55重量％的Mw ( I. OxlO6的第一聚乙烯和Mw > I. OxlO6的第二聚乙烯。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述稀释剂包括液体石蜡。...
【专利技术属性】
技术研发人员：山田一博，
申请(专利权)人：东丽电池隔膜合同会社，
类型：发明
国别省市：
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