微孔性膜和用于制备和使用这样的膜的方法技术

本发明专利技术涉及适合用作电池隔板膜的微孔性聚合物膜。本发明专利技术也涉及用于制备这样的膜的方法、含有这样的膜作为电池隔板的电池、用于制造这样的电池的方法，以及用于使用这样的电池的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合用作电池隔板膜的多层微孔性聚合物膜。本专利技术还涉及用于制备这样的膜的方法、含有这样的膜作为电池隔板的电池、用于制造这种电池的方法、以及用于使用这种电池的方法。
技术介绍
在例如锂原电池和锂二次电池、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，微孔性膜可以用作电池隔板膜(“BSF”)。当微孔性聚烯烃膜用作电池隔板特别是锂离子电池隔板时，所述膜的特性显著地影响所述电池的性质、生产率和性能。因此，对于所述微孔性膜，适宜的是具有相对高的熔化温度并在电池加工和使用条件下电化学稳定，特别是在经受相对高温的电池中，所述相对高温可能在过充电或快速放电条件下产生。已经由聚丙烯制备了具有相对高熔化温度的电化学稳定的微孔性膜。例如，日本专利申请JP 10-279718公开了具有含有聚丙烯的外层的多层微孔性膜，所述外层的聚丙烯含量的范围是80重量％至100重量％。虽然这些膜具有相对高的熔化温度和电化学稳定性，但是外层的大量聚丙烯不合需求地降低了所述膜的电解质亲和性并提高了所述膜的保湿性。因此，对于具有改良的电化学稳定性、高熔化温度、高电解质亲和性、和低保湿性的平衡的微孔性膜存在需要。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及膜，所述膜包含(a)第一层，所述第一层包含基于所述第一层的重量为40. 0重量％至85. 0重量％的全同立构聚丙烯，所述全同立构聚丙烯的Mw >6. OxlO5 ； (b)第二层，所述第二层包含聚烯烃；以及(c)第三层，所述第三层包含基于所述第三层的重量为40. 0重量％至85. 0重量％的全同立构聚丙烯，所述全同立构聚丙烯的Mw ^ 6. OxlO5 ;其中，所述膜是微孔性的；并且其中所述第二层位于所述第一和第三层之间。在另一个实施方案中，本专利技术涉及一种用于制备微孔性膜的方法，所述方法包括(a)形成包含第一稀释剂和第一聚合物的第一混合物，所述第一聚合物包含基于所述第一聚合物的重量为40. 0重量％至85. 0重量％的全同立构聚丙烯，所述全同立构聚丙烯的 Mw ^ 6. OxlO5 ；(b)形成包含第二稀释剂和第二聚合物的第二混合物；(C)形成包含第三稀释剂和第三聚合物第三混合物，所述第三聚合物包含基于所述第三聚合物的重量为40. 0重量％至85. 0重量％的全同立构聚丙烯，所述全同立构聚丙烯的 Mw ^ 6. OxlO5 ；(d)制备片材，所述片材包含含有所述第一混合物的第一层、含有所述第三混合物的第三层、和含有所述第二混合物的第二层，所述第二层位于所述第一和第三层之间；以及(e)从所述片材中移除所述第一、第二、和第三稀释剂的至少一部分。在又另一个实施方案中，本专利技术涉及一种电池，所述电池包含阳极、阴极、电解质、和至少一个位于所述阳极和阴极之间的隔板，所述隔板包含厚度基本上相等的第一和第三层以及位于所述第一和第三层之间的第二层，所述第一和第三层各自包含(i) 40. 0重量％至85. 0重量％的全同立构聚丙烯，所述全同立构聚丙烯具有彡5. OxlO5的Mw、在约2. 0至约6. 0范围内的MWD、和彡90. OJ/g的A Hm, (ii) 15. 0重量％至60. 0重量％的第一聚乙烯，所述第一聚乙烯的Mw < I. OxlO6,和(iii) < 45. 0重量％的第二聚乙烯,所述第二聚乙烯的Mw > I. OxlO6,所述重量百分数视具体情况而定基于所述第一或第三层的重量；所述第二层基于所述第二层的重量包含(i) 55.0重量％至75.0重量％的第一聚乙烯和(ii)25.0重量％至45. 0重量的第二聚乙烯。在又另一个实施方案中，本专利技术涉及一种膜，所述膜包含含有全同立构聚丙烯的第一层，含有聚烯烃的第二层，和含有全同立构聚丙烯的第三层；其中(i)所述膜是微孔性的，(ii)所述第二层位于所述第一和第三层之间，(iii)所述膜具有< I. OxlO2mAh的电化学稳定性，彡170. (TC的熔化温度，(3. OxlO2秒的电解质溶液吸收速度，和基于所述膜的重量为< 10. 0重量％的固有的吸收水含量。前述任何实施方案的膜可以作为例如锂离子电池中的电池隔板膜使用。任选地，前述任何实施方案的膜具有以下各项组成的组中的一项以上 .( 6. 5xl02秒/100cm3/20 u m的归一化空气渗透率，彡25%的孔隙率，彡2. 0xl03mN/20 u m的归一化针穿刺强度，彡8. 5xl04kPa的MD拉伸强度，彡8. 0xl04kPa的TD拉伸强度，彡50. 0%的MD拉伸伸长率；彡50. 0%的TD拉伸伸长率，(2. 5xl02秒的电解质溶液吸收速度，和< 50. OmAh的电化学稳定性。附图简述该图示出了膜的电化学稳定性作为膜的外层中的聚丙烯的相对浓度的函数的关系。重均分子量彡6. OxlO5的全同立构聚丙烯的值由实心菱形表示，重均分子量< 6. OxlO5的聚丙烯的值由实心矩形表示。专利技术详述本专利技术部分地基于包含聚合物例如聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯的多层微孔性膜的发现。所述膜具有包含40. 0重量％至85. 0重量％全同立构聚丙烯的外层，所述聚丙烯具有彡6. OxlO5的重均分子量(“Mw”)。已经发现，这样的膜具有对于作为电池隔板膜使用适 合的电解质亲和性(如通过电解质溶液吸收速度测量的)，而不需要亲水化后处理。亲水化后处理是不合需求的，因为它们增加了被所述膜吸收的水分的量。本专利技术的膜具有与常规的具有包含> 85. 0重量％聚丙烯的外层的微孔性膜类似的熔化温度和电化学稳定性。然而，这样的常规的微孔性膜需要亲水化后处理以达到所需要的电解质亲和性。对于本说明书和后附的权利要求，术语“聚合物”表示包括多个大分子的组合物，所述大分子含有衍生自一种以上单体的重复单元。所述大分子可以具有不同的尺寸、分子结构、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”表示含有>50.0% (按数量计)重复的乙烯衍生的单元的聚烯烃，优选聚乙烯均聚物和/或其中至少85% (按数量计)的重复单元是乙烯单元的聚乙烯共聚物。“聚丙烯”表示含有>50.0% (按数量计)的重复的丙烯衍生的单元的聚烯烃，优选所述聚丙烯为聚丙烯均聚物和/或其中至少85% (按数量计)重复单元是丙烯单元的聚丙烯共聚物。术语全同立构聚丙烯表示具有彡约50. 0摩尔％ mmmm五单元组,优选彡96. 0摩尔％ mmmm五单元组的内消旋五单元组分数的聚丙烯。“微孔性膜”是具有孔的薄膜，其中> 90. 0%的膜的孔体积处于具有0. 01 ii m至10. 0 ii m范围内平均直径的孔中。多层微孔性膜的结构和组成在一个实施方案中，所述微孔性膜包含第一和第三层，具有位于所述第一和第三层之间的第二层。所述第一层和第三层包含第一层材料，且所述第二层包含第二层材料。所述第一层材料包含基于所述第一层材料的重量为40. 0重量％至85. 0重量％的聚丙烯，所述聚丙烯为Mw >6. Ox IO5的全同立构聚丙烯。所述第二层材料包含例如聚烯烃。在一个实施方案中，所述膜的第一层是外层(或“表皮”层)，例如，当在大约垂直于沿(制备后的)膜的长度和宽度本文档来自技高网...

【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：山田一博，泷田耕太郎，菊地慎太郎，
申请(专利权)人：东丽电池隔膜合同会社，
类型：发明
国别省市：