[發(fā)明專利]微孔膜以及該膜的制造方法和使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080012210.2
• 申請(qǐng)日: 2010-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102355938A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 東麗東燃機(jī)能膜合同會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): B01D71/26
• 分類(lèi)號(hào): B01D71/26;H01M2/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 楊宏軍

相關(guān)申請(qǐng)的相互參照

本申請(qǐng)要求2009年5月11日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/177,060號(hào)，和2009年6月25日申請(qǐng)的EP?09163698.5；2009年3月30日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/164,824號(hào)，和2009年5月25日申請(qǐng)的EP?09160964.4；2009年3月30日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/164,817號(hào)，和2009年5月25日申請(qǐng)的EP?09160965.1；2009年3月30日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/164,833和2009年5月25日申請(qǐng)的EP?09160966.9；2009年3月30日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/164,827號(hào)和2009年5月25日申請(qǐng)的EP?09160967.7；2009年6月24日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/220,094和2009年8月19日申請(qǐng)的EP?09168194.0的優(yōu)先權(quán)；分別將其全部?jī)?nèi)容引入本說(shuō)明書(shū)作參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(nèi)、且Mw為5.0×10³～4.0×10⁵的第一聚合物，而且所述膜的關(guān)閉溫度≤130.5℃，破裂溫度≥170.0℃。本發(fā)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(fā)明另一方面涉及所述多層微孔膜的制作方法，應(yīng)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(shù)

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(shí)，膜的性能顯著影響電池的性能、生產(chǎn)率和安全性。因此，微孔膜應(yīng)當(dāng)具有合適的機(jī)械性能、耐熱性、透過(guò)度、尺寸穩(wěn)定性、關(guān)閉特性、熔化特性等。為了改良電池安全性，優(yōu)選電池具有較低的關(guān)閉溫度和較高的溫度穩(wěn)定性，尤其針對(duì)制造、充電、再充電、過(guò)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(guò)度通常導(dǎo)致電池功率和容量的改善。電池安全性的改良要求低的關(guān)閉溫度，特別是當(dāng)電池在過(guò)度充電條件下工作時(shí)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(wěn)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(dá)到較低的關(guān)閉溫度，所述隔膜可能含有聚乙烯，尤其是當(dāng)該聚乙烯具有大量末端不飽和基團(tuán)時(shí)。例如參見(jiàn)WO97-23554A和JP2002-338730A。一般說(shuō)來(lái)，以較慢的速度使隔膜的溫度升高、準(zhǔn)確地觀測(cè)關(guān)閉轉(zhuǎn)換，由此來(lái)測(cè)定關(guān)閉溫度。但是在電池中，可能出現(xiàn)迅速加熱，例如在過(guò)度充電時(shí)。在這樣的條件下，所述膜在迅速加熱條件下的關(guān)閉響應(yīng)有時(shí)不充分，并且電池可能經(jīng)歷較迅速加熱至超過(guò)隔膜關(guān)閉溫度的溫度。如果該隔膜在破裂溫度前不能關(guān)閉，電池就會(huì)損壞。

因此，關(guān)閉溫度低于常規(guī)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(shù)增大。同樣，在迅速加熱條件下關(guān)閉響應(yīng)得到改善的隔膜，應(yīng)當(dāng)有用。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)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(nèi)，Mw為5.0×10³～4.0×10⁵，而且所述膜的關(guān)閉溫度≤130.5℃，破裂溫度≥170.0℃。

在另一實(shí)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(shí)施方式之一中，第一聚合物是Tm在121.0℃～125.0℃范圍內(nèi)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(shí)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(nèi)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(shí)施方式中，所述微孔膜在模擬過(guò)度充電條件下關(guān)閉響應(yīng)得到改善。例如，若干所述膜經(jīng)歷以35℃/min的速度加熱時(shí)，在溫度≤175℃下、例如在150℃～160℃下，達(dá)到1.0×10⁴(Ω)(cm²)的表面阻抗。

在又一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了關(guān)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：