[發明專利]微孔膜以及該膜的制造方法和使用方法

有效

• 申請號: 201080012210.2
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN102355938A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 石原毅;宮岡聰;河野公一;山田一博;D·J·克勞瑟;P·布蘭特
• 申請（專利權）人: 東麗東燃機能膜合同會社
• 主分類號: B01D71/26
• 分類號: B01D71/26;H01M2/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

相關申請的相互參照

本申請要求2009年5月11日申請的美國臨時申請第61/177,060號，和2009年6月25日申請的EP?09163698.5；2009年3月30日申請的美國臨時申請第61/164,824號，和2009年5月25日申請的EP?09160964.4；2009年3月30日申請的美國臨時申請第61/164,817號，和2009年5月25日申請的EP?09160965.1；2009年3月30日申請的美國臨時申請第61/164,833和2009年5月25日申請的EP?09160966.9；2009年3月30日申請的美國臨時申請第61/164,827號和2009年5月25日申請的EP?09160967.7；2009年6月24日申請的美國臨時申請第61/220,094和2009年8月19日申請的EP?09168194.0的優先權；分別將其全部內容引入本說明書作參考。

技術領域

本發明涉及一種多層微孔膜，其中，至少一層含有Tm在115.0℃～130.0℃范圍內、且Mw為5.0×10³～4.0×10⁵的第一聚合物，而且所述膜的關閉溫度≤130.5℃，破裂溫度≥170.0℃。本發明還涉及由所述多層微孔膜形成的電池隔膜，以及含有該隔膜的電池。本發明另一方面涉及所述多層微孔膜的制作方法，應用所述膜作為隔膜的電池的制作方法，以及該電池的使用方法。

背景技術

微孔膜可用作電池中的電池隔膜，所述電池例如為一次和二次鋰電池、鋰聚合物電池、鎳-氫電池、鎳-鎘電池、鎳-鋅電池、銀-鋅二次電池等。將微孔膜用作電池隔膜、特別是鋰離子電池隔膜時，膜的性能顯著影響電池的性能、生產率和安全性。因此，微孔膜應當具有合適的機械性能、耐熱性、透過度、尺寸穩定性、關閉特性、熔化特性等。為了改良電池安全性，優選電池具有較低的關閉溫度和較高的溫度穩定性，尤其針對制造、充電、再充電、過度充電、使用和/或貯存期間暴露于高溫下的電池而言更是如此。改善隔膜透過度通常導致電池功率和容量的改善。電池安全性的改良要求低的關閉溫度，特別是當電池在過度充電條件下工作時更是如此。由于高溫下隔膜的惡化引起電池電壓降低，所以希望提高隔膜的貯存穩定性。

通常，由聚丙烯制造的多層微孔膜隔膜可能具有高的熔化溫度。為了達到較低的關閉溫度，所述隔膜可能含有聚乙烯，尤其是當該聚乙烯具有大量末端不飽和基團時。例如參見WO97-23554A和JP2002-338730A。一般說來，以較慢的速度使隔膜的溫度升高、準確地觀測關閉轉換，由此來測定關閉溫度。但是在電池中，可能出現迅速加熱，例如在過度充電時。在這樣的條件下，所述膜在迅速加熱條件下的關閉響應有時不充分，并且電池可能經歷較迅速加熱至超過隔膜關閉溫度的溫度。如果該隔膜在破裂溫度前不能關閉，電池就會損壞。

因此，關閉溫度低于常規值且破裂特性保持較高的隔膜，在這種迅速加熱條件下使安全系數增大。同樣，在迅速加熱條件下關閉響應得到改善的隔膜，應當有用。

發明內容

在一個實施方式中，本發明涉及含有層的微孔膜，其中，至少一層含有第一聚合物，特別是聚烯烴，所述第一聚合物的Tm在115.0℃～130.0℃范圍內，Mw為5.0×10³～4.0×10⁵，而且所述膜的關閉溫度≤130.5℃，破裂溫度≥170.0℃。

在另一實施方式中，所述膜含有至少第一層和第二層，所述第一層至少含有第一聚合物，所述第二層至少含有聚丙烯。在所述實施方式之一中，第一聚合物是Tm在121.0℃～125.0℃范圍內的乙烯/α-烯烴共聚物，并且所述膜至少含有第二層，所述第二層含有Mw≥5.0×10⁵和Tm≥150℃的聚丙烯。若干所述實施方式中還含有第三層，所述第三層也含有第一聚合物，例如Tm在115.0℃～130.0℃范圍內的聚烯烴或乙烯/α-烯烴共聚物等，其中，所述第二層位于第一層和第三層之間。

在另一實施方式中，所述微孔膜在模擬過度充電條件下關閉響應得到改善。例如，若干所述膜經歷以35℃/min的速度加熱時，在溫度≤175℃下、例如在150℃～160℃下，達到1.0×10⁴(Ω)(cm²)的表面阻抗。

在又一實施方式中，本發明提供了關閉溫度≤130.5℃和破裂溫度≥170.0℃的多層微孔膜，所述多層微孔膜包括：