[發明專利]用于鋰離子二次電池的多層混雜型電池隔板及其制造方法

在審

• 申請號: 201480015019.1
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN105122502A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 石烈;吉爾·V·沃森;羅納德·W·考爾;羅尼·E·史密斯
• 申請（專利權）人: 賽爾格有限責任公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;C08J5/18;C08L23/04
• 代理公司: 北京王景林知識產權代理事務所(普通合伙) 11320
• 代理人: 王景林

相關申請

本申請要求享有2013年3月15日提交的申請號為No.61/792,722的共同待決美國臨時專利申請的權益，該臨時專利申請的內容以引用的方式并入本文。

發明領域

本發明涉及多層電池隔板，特別是用在鋰離子二次電池中的隔板。

發明背景

使用多層微孔膜作為用于鋰離子二次電池的電池隔板是已知的，例如，參見專利US5,480,745、US5,691,047、US5,667,911、US5,691,077和US5,952,120，其每一者以引用的方式并入本文。這些專利公開了由一個或多個聚烯烴層組成的單層及多層膜，所述一個或多個聚烯烴層是采用通常被稱為干法的無溶劑制造方法制成的。一種這樣的公知干法為干法，其涉及使用共擠出模具或非共擠出模具形成薄膜型坯。這種薄膜型坯也被稱為前體膜，并且具有無孔微結構。

干法多層隔板膜(如由北卡羅來納州夏洛特的CelgardLLC制造的隔板)具有由孔徑、孔隙率及扭曲度限定的獨特的微結構，并且抑制枝晶生長且延長鋰離子二次可再充電電池的循環壽命。參見圖1。

也可通過濕法制造微孔隔板膜，如US4,588,633、US4,600,633、US4,620,955、US4,539,256、US5,922,492和US2009/0253032中描述的那些方法(其每一者以引用的方式并入本文)，它們公開了采用包括使用溶劑的制造方法制成的單層及多層膜。濕法涉及相轉化法，舉例如熱相轉化法(TIP)，其中使聚合材料與加工油或增塑劑合并以形成混合物，所述混合物在鑄輥上擠出并冷卻以形成前體膜。然后，當拉伸膜并萃取或移除增塑劑時在前體膜中形成孔(可以在移除油之前或之后對這些薄膜進行拉伸)。萃取步驟涉及溶劑的使用，這就是“濕法”名稱的來源。濕法隔板具有在掃描電子顯微鏡(SEM)下呈網狀外觀的各向異性非定向的孔結構。參見圖2。濕法聚乙烯(PE)微孔隔板膜是使用高分子量PE(典型地100,000至500,000)和/或超高分子量PE(典型地分子量>500,000，并且有時分子量≥100萬)制成的。采用濕法制成的膜通常是雙軸拉伸的，并且具有高的MD和TD拉伸強度。

通過干法和濕法制成的微孔隔板膜具有獨特的隔板性能特性，這是由于它們的制造方法是不同的。通過干法或濕法制成的微孔隔板膜現今都常用在鋰離子二次可再充電電池中作為電池隔板。

需要開發結合干法微孔膜與濕法微孔膜的性能特性的新型隔板膜，以生產具有平衡的MD和TD拉伸強度、高的總拉伸強度、高刺穿強度、良好的抗氧化性和斷路功能的性能優越的隔板膜。

發明內容

一種用于鋰二次電池的多層電池隔板，包括第一層干法的膜，其結合于第二層濕法的膜。第一層可由聚丙烯系樹脂制成。第二層可由聚乙烯系樹脂制成。隔板可具有不止兩個層。隔板的TD/MD拉伸強度之比可在約1.5-3.0范圍內。隔板可具有約35.0微米或更小的厚度。隔板可具有大于約630gf的刺穿強度。隔板可具有至少約2000V的介電擊穿。

附圖說明

為了例示本發明的目的，附圖中顯示了目前優選的形式；然而要理解的是，本發明并不限于所示的精確布置及實施手段。

圖1顯示干法微孔隔板膜(現有技術)的照片(掃描電子顯微鏡，SEM)。

圖2顯示濕法微孔隔板膜(現有技術)的照片(SEM)。

圖3顯示混雜型微孔多層式隔板膜(本發明)的照片(SEM，3300x)。

圖4是比較本發明隔板與對比專利實施例CE2的電阻(ER)熱譜圖的圖表。

具體實施方式

本發明通常是一種混雜型隔板膜，其將通過干法制造的至少一層膜與通過濕法制造的至少一層膜相結合。這種隔板膜具有通過在多層電池隔板膜構造中將干法隔板膜同濕法隔板膜相結合而獲得的優異的整體隔板及電池性能特性。

參考圖3，所示為混雜型隔板10的一個實施方案。隔板10具有結合在一起的兩個層，即頂層12和底層14。頂層12可通過濕法制成。頂層12可由聚乙烯系樹脂制成(下文討論的)。底層14可通過干法制成。底層14可由聚丙烯系樹脂制成(下文討論的)。

隔板10不限于圖3中所示的實施方案。隔板10可具有兩個或更多個層，例如兩個、三個、四個、五個或更多(任意整數)個。在大多數實施方案中，層的數目可以為兩個或三個。