[發明專利]電存儲裝置的隔板

有效

• 申請號: 201880070544.1
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN111279519B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 浜崎真也;高橋真生;森獎平;石井義行;江原賢司;長青·亞當斯
• 申請（專利權）人: 旭化成株式會社;賽爾格有限責任公司
• 主分類號: H01M50/417
• 分類號: H01M50/417;H01M50/449;B29C48/00;B29C48/88;B29C71/02;B29L31/00;B29L31/34
• 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;任秀英

本發明提供(I)干拉伸微孔膜和電存儲裝置的隔板，在產品安全性、充電/放電特性、尺寸穩定性、能量成本、環境考慮等所需性能之間具有優異的平衡；(II)通過控制電存儲裝置的隔板中微孔膜的穿刺深度而獲得在產品安全性上優異的電存儲裝置的隔板；或/和，(III)干拉伸微孔膜和電存儲裝置的隔板，其通過控制薄微孔膜的孔隙度和穿刺強度，實現了優異的產品安全性。

領域

本發明涉及一種電存儲裝置的隔板。

背景

微孔膜，特別是聚烯烴基微孔膜，廣泛用作微濾膜、電池隔板、冷凝器隔板、燃料電池材料等，特別是作為以鋰離子電池為代表的二次電池隔板。近年來，鋰離子電池被用于微型電子設備(如手機和筆記本電腦)，還應用于電動汽車，包括混合動力汽車或插電式混合動力汽車。

電動汽車中使用的鋰離子電池一般尺寸大并且能量容量高，因此需要更高的安全性。此外，電動汽車中使用的鋰離子電池必須比傳統電池具有更高的輸出特性，以便在短時間內產生大量能量。此外，還需要高能量密度的電池，因此需要更薄的隔板。不用說，與微型電子設備相比，電動汽車的鋰離子電池往往在惡劣條件下長期使用，因此，產品安全性或長期可靠性(使用壽命特性)所需的水平也增高。也就是說，未來電動汽車中使用的鋰離子電池強烈要求具有高能量輸出和高產品安全性，特別是隔板需要具有強度(例如，穿刺強度、抗拉強度等)高、收縮率低、耐熱性高、電阻低等特性。

已經進行了許多研究和開發，目的是提供一種能夠應對這些情況的微孔膜。特別是，為了增強微孔膜的代表性技術，例如包括：1)使用無機填料的膜加固，2)使用纖維素納米纖維的膜加固，3)形成膜聚合物后通過其交聯對微孔膜加固，4)使用超高分子量聚合物形成微孔膜，等等。

然而，上述1)存在透氣阻力大的問題，因為膜在填料和聚合物之間的界面處開孔隙，因此無法獲得通孔。在上述2)中，存在纖維素納米纖維難以細微地分散至聚烯烴內的問題，因此無法獲得足夠的增強作用，并產生如魚眼式的突出物。根據上述3)，雖然可以實現膜的加強，但膜的尺寸因交聯反應而不同，因此不適合作為需要精確尺寸的鋰離子電池的隔板。

上述4)所述的膜通常采用孔開口濕法制成，將超高分子量聚乙烯和增塑劑(如液體石蠟等)溶解到溶劑中，然后在膜拉伸時孔隙開口，在耐熱性、透氣阻力、尺寸穩定性或生產效率方面處于劣勢，盡管與傳統干孔開口方法制造的聚丙烯微孔膜相比，膜強度占優勢。

已經提出了一種利用超高分子量聚丙烯來制造上述4)中描述的微孔膜的方法(專利文獻1和2)。

通常，微孔膜是由樹脂的熔融擠出形成，然后拉伸它。樹脂膜中的孔隙形成方法主要是干法或濕法。

干法包括如下形成孔隙的方法，即：通過對包含不相容粒子(如無機顆粒和聚烯烴等)的未拉伸薄片進行拉伸和提取，剝離異質材料界面和形成孔隙的方法，以及層孔開口法、和β晶體孔隙開口法。

濕法包括多種方法，即：將諸如增塑劑的孔隙形成材料(可萃取物質)添加到聚烯烴中并分散，然后在板材形成后用溶劑提取可萃取物質以形成孔隙，如有必要，在萃取之前和/或提取后進行拉伸。

微孔膜的物理特性一直是研究課題，目的是利用干法產生的微孔膜作為二次電池隔板(專利文獻3至5)。

專利文獻3從二次電池隔板的物理性能平衡的角度，描述了一種由多層孔開口干法獲得的復合微孔膜，其具有30-80％的孔隙度，以及微孔聚丙烯層和微孔聚乙烯層，微孔聚丙烯層的孔隙度大于微孔聚乙烯層的孔隙度。

在專利文獻4中，從孔隙度和機械強度的角度，描述了一種微孔膜，其由阿利法多烯烴和熱塑性烯烴彈性體混合物形成，而獲得的微孔膜經歷多層孔開口干法。