[發(fā)明專利]聚乙烯制多孔膜的制造方法及聚乙烯制多孔膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380056951.4
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104769027B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 上原宏樹;山延健;田中秀和
• 申請（專利權）人: 國立大學法人群馬大學
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;B01D71/26;H01M2/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;劉明海

本發(fā)明提供聚乙烯制多孔膜的制造方法及聚乙烯制多孔膜，該聚乙烯制多孔膜是將以50：50～99：1的質量比含有粘均分子量為100萬～1500萬的超高分子量聚乙烯和重均分子量為1萬～80萬的聚乙烯的聚乙烯薄膜僅通過拉伸進行開孔而得，利用壓汞法在室溫下測定的平均細孔直徑為200nm以下，比表面積為50m²/g以上，并且孔隙率為15％以上，該聚乙烯制多孔膜的制造方法為通過如下操作來制造聚乙烯制多孔膜，即，將所述超高分子量聚乙烯與重均分子量為1萬～80萬的聚乙烯的混合物進行薄膜成型，雙軸拉伸后，進行熱處理及再拉伸，由此進行開孔處理。

技術領域

本發(fā)明涉及制造細孔直徑微小到nm級別(200nm以下)、并且盡管細孔容積、比表面積大然而拉伸斷裂強度及撕裂強度高、氣體透過系數(shù)高的聚乙烯制多孔膜的方法、及利用該制造方法得到的聚乙烯制多孔膜。

背景技術

聚乙烯制多孔膜被作為鋰離子電池的間隔件使用。為了使鋰離子電池獲得更高的電壓，有效的做法是，提高間隔件的細孔容積，以使鋰離子更加順暢地在電極間移動。為此，采用了增大間隔件的孔徑的方法，然而當孔徑為1μm以上時，有機電解液中的鋰離子就會作為金屬鋰以樹枝狀(dendrite)結晶化而析出，由此，產生通電而引起電池短路的問題。因而，為了將鋰離子電池高性能化，要求體現(xiàn)出在將間隔件的細孔直徑限制為nm級別的同時提高細孔容積、比表面積這樣的相反的細孔特性。

現(xiàn)在，作為鋰離子電池間隔件使用的聚乙烯制多孔膜的開孔是通過將預先浸滲在作為原料的聚乙烯薄膜中的有機溶劑萃取除去來進行的(日本特開2004－182763號公報)。另外，還提出過通過拉伸浸滲有有機溶劑的聚乙烯薄膜、其后將溶媒萃取除去而形成多孔膜的方法(日本特開2003－103626號公報)。

此處，這些以往的聚乙烯多孔膜的制造方法中，由于有機溶劑和聚乙烯成分的相分離結構成為多孔結構的前驅體，因此在利用溶劑的萃取除去形成nm級別的微細孔時，需要浸滲與成為原料的聚乙烯薄膜中所含的聚乙烯成分相同量或者比之更大量的溶劑。因而，利用此種大量的有機溶劑的除去進行開孔的聚乙烯制多孔膜的制造煩雜，伴隨著有機溶劑的揮發(fā)產生的環(huán)境負擔也成為問題。

另一方面，還公開過如下的方法，即，通過與此種有機溶劑一起，還添加無機微粉體，將它們溶解除去而制造聚乙烯制多孔膜(日本特開2010－7053號公報)，然而將該無機微粉體溶解除去的工序也很煩雜，所得的細孔直徑在原理上存在有無法達到細孔的制作中所用的無機微粉體的尺寸以下的制約。

針對于此，本發(fā)明人等進行了公開如下的聚乙烯制多孔膜的制造方法的申請，即，在將超高分子量聚乙烯薄膜在熔融狀態(tài)(該薄膜的熔點以上)下進行雙軸拉伸后，進行收縮處理而使之顯現(xiàn)出具有均勻的厚度的片狀結構，此外，通過將其在固相狀態(tài)(該薄膜的熔點以下)下再拉伸而開孔，具有nm級別的細孔(WO2010/101214小冊子)。根據(jù)該制造方法，由于不會伴隨著借助浸滲有機溶媒的萃取除去的開孔或借助添加無機物的溶解除去的開孔，因此可以制造環(huán)境負擔小的聚乙烯制多孔膜。然而，該制造方法中必須進行熔融拉伸后的收縮處理，在利用更少的工序有效地制造聚乙烯多孔膜的方面存在改善的余地。

上述鋰離子電池中，現(xiàn)在采用了通過提高電極的層疊數(shù)來實現(xiàn)高輸出的方法。在手機等中所用的平板狀的鋰離子電池的情況下，在將間隔件膜與電極一起高張力地卷繞后，通過將其成型為平板狀而組裝。此時，間隔件處于容易因電極層卷繞時的張力或成型為平板狀時的折曲而斷裂的狀態(tài)。因而，作為鋰離子電池用間隔件，希望有強度高的聚乙烯多孔膜。

除此以外，間隔件膜的高強度化對于電池組的薄壁化或高集成化也有效果。在以相同的張力將電極層卷繞層疊的情況下，膜強度高的一方具有即使使間隔件膜更薄也不會斷裂的優(yōu)點。利用此種間隔件膜的薄膜化，可以提高電極層的層疊數(shù)，有望實現(xiàn)高輸出化。