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微孔膜、电池隔板以及制造和使用它们的方法

2021-02-03 02:48:48

微孔膜、电池隔板以及制造和使用它们的方法

  领域

  本申请致力于新的和/或改进的微孔膜、隔板膜、包含所述微孔膜的电池隔板、包含该隔板的原电池或电池和/或制造和/或使用新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板的方法。例如,新的和/或改进的微孔膜和包含这种膜的电池隔板优选具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。而且,新的和/或改进的方法生产微孔膜和包含这种膜的电池隔板,其具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板优选的是干法工艺微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板,并且可分别与被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜和包含被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜的电池隔板相匹敌或比其更好。

  背景

  从历史上看,湿法工艺微孔膜与特定的干法工艺膜(甚至包括以往特定的干法工艺膜)相比,已经具有一些优选的特性。这些优选的特性有时包括更高的穿刺强度、更好的厚度均匀性和/或更高的介电击穿值。然而,湿法工艺微孔膜也存在缺陷,包括以下事实:由于在这些湿法膜的加工中使用了油和有机溶剂,它们具有较高的制造成本,而且更不环保。湿法工艺膜比干法工艺膜成本更高的另一个原因是,它们不能像特定的干法工艺膜那样未经涂覆而被使用。这是因为不同于干法工艺膜,它们容易因聚乙烯在锂离子电池中暴露于高压下而被氧化。几乎所有的湿法工艺膜都是用会氧化的聚乙烯树脂制成的。在一些干法工艺膜中,通过给膜添加聚丙烯外层来解决这个问题。

  已经进行过尝试,包括一些成功的尝试,以形成例如在其强度、厚度均匀性和介电击穿方面可与湿法工艺膜相匹敌或比其更好的干法工艺膜。参见例如国际专利申请No.PCT/US2017/061277和No.PCT/US2017/060377,这两项申请均通过引用完全被并入本文。这些申请中的隔板可与湿法工艺膜相匹敌或比其更好。然而,每一种工艺形成的膜都具有一些或许多改进的特性和若干仍需要一些改进的特性。对于每一种工艺,已改进的特性和需要改进的特性是不同的。取决于对消费者或电池制造商来说哪些特性是重要的,对一种膜的期望会超过另一种膜。所期望的特性取决于若干因素,比如如何使用膜。例如,如果将膜用于电池,如何制造电池和电池的类型就成了制造的问题。

  现今所使用的许多干法工艺膜被涂覆,以例如提高收缩率和/或穿刺强度,但这是额外的步骤和层。

  因此,需要新的干法工艺膜,其具有满足每个客户需求和/或可与成本更高(环境上和金钱上)的湿法工艺膜相匹敌或超过其的改进的特性。而且期望形成不需被涂覆而具有被涂覆的膜的强度的未被涂覆的干法工艺膜。

  概述

  根据至少选定的实施方式、方面或目的,以上所描述的期望、需求或问题中的至少一些可以通过本申请、公开或发明得到解决,和/或本文可提供或描述可能优选的干法工艺微孔膜,其可与湿法工艺膜的性能相匹敌或超越其性能。而且,本文所描述的可能优选的膜可不必被涂覆而实现例如减小的收缩率。

  本申请或发明致力于新的和/或改进的微孔膜、隔板膜、包含所述微孔膜的电池隔板、包含该隔板的原电池或电池和/或制造和/或使用新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板的方法。例如,新的和/或改进的微孔膜和包含这种膜的电池隔板优选具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。而且,新的和/或改进的方法生产微孔膜和包含这种膜的电池隔板,其具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板优选的是干法工艺微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板,并且分别可与被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜和包含被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜的电池隔板相匹敌或比其更好。

  根据至少特定的实施方式、方面或目的,本申请或发明致力于新的和/或改进的微孔膜、隔板膜、包含所述微孔膜的电池隔板、包含该隔板的原电池或电池和/或制造和/或使用新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板的方法。例如,新的和/或改进的微孔膜和包含这种膜的电池隔板优选具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。而且,新的和/或改进的方法生产微孔膜和包含这种膜的电池隔板,其具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板优选的是干法工艺微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板,并且可分别与被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜和包含被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜的电池隔板相匹敌或比其更好。

  在一方面,本文描述了形成多层微孔膜的方法。在一些实施方式中,方法包括下列步骤:挤出第一树脂混合物以形成第一无孔前体薄膜,然后在加工方向(MD)拉伸第一无孔前体薄膜以形成孔。因此,被MD拉伸的第一无孔前体薄膜具有孔或者是多孔或微孔的。另外,方法包括下列步骤:挤出第二树脂混合物以形成第二无孔前体薄膜,而后在加工方向(MD)拉伸第二无孔前体薄膜以形成孔。因此,被MD拉伸的第二无孔前体薄膜也具有孔或者是多孔或微孔的。然后,方法包括层合被MD拉伸的第一前体和被MD拉伸的第二前体的步骤。

  在一些实施方式中,第一树脂混合物包括聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于140℃且等于或小于330℃的树脂中的至少一种。在一些实施方式中,第一树脂混合物包括聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于聚丙烯的熔融温度的树脂中的至少一种,并且第二树脂混合物包括聚乙烯树脂和熔融温度等于或低于140℃、优选等于或低于135℃的树脂中的至少一种。

  在一些实施方式中,第一无孔薄膜和第二无孔前体薄膜中的至少一种是通过将至少一种其他树脂混合物连同第一或第二树脂混合物一起共挤出而形成的共挤出薄膜。其他树脂混合物可以与第一或第二树脂混合物相同或不同。

  在形成第一无孔前体之后,在一些实施方式中,第一无孔前体可在层合之前循序或同时地在加工方向(MD)和横跨加工方向(横向,TD)上被拉伸。这种方式形成的被MD和TD拉伸的第一无孔前体具有孔或者是多孔或微孔的。在这种方法的一些优选实施方式中,被挤出以形成第一无孔前体的第一树脂混合物包括聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于140℃且等于或低于330℃的树脂中的至少一种。

  在其他实施方式中,在形成被MD拉伸的第一无孔前体之后,在层合之前压延被MD拉伸的第一无孔前体。在一些实施方式中,同时或循序地在MD和TD拉伸第一无孔前体之后进行这种压延。例如,可以MD拉伸、而后TD拉伸或者同时地MD和TD拉伸第一无孔前体,然后,可在层合之前压延被MD和TD拉伸的第一无孔前体。被MD和TD拉伸且压延的第一无孔前体也具有孔或者是多孔或微孔的。在这种方法的一些优选实施方式中,被挤出以形成第一无孔前体的第一树脂混合物包括聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于140℃且等于或低于330℃的树脂中的至少一种。

  在其他实施方式中,可在层合步骤之后进行压延。例如,可在层合被MD拉伸的第一无孔前体和被MD拉伸的第二无孔前体之后进行压延。在其他实施方式中,可在层合被MD和TD拉伸的第一无孔前体以及被MD拉伸的第二无孔前体之后进行压延。在进一步的实施方式中,可在层合被MD和TD拉伸且压延的第一无孔前体以及MD拉伸第二无孔前体之后进行压延。在这种实施方式中,执行两次压延步骤。在层合并压延被MD和TD拉伸且压延的第一无孔前体和被MD拉伸的第二无孔前体的层合体之前,压延被MD和TD拉伸的第一无孔前体。

  在一些实施方式中,在层合之前处理被MD拉伸的第一无孔前体和被MD拉伸的第二无孔前体中的至少一种,以提高粘附力。在其他实施方式中,在拉伸之后但层合之前,处理被MD和TD拉伸的第一无孔前体和被MD拉伸的第二无孔前体中的至少一种,以提高粘附力。在进一步的实施方式中,在拉伸或者拉伸且压延之后但层合之前,处理被MD和TD拉伸且压延的第一无孔前体和被MD拉伸的无孔第二前体中的至少一种,以提高粘附力。对前体的处理是选自下列中的至少一种:预热、电晕处理、等离子处理、粗糙化、UV照射、准分子照射或施加粘合剂。

  在一些实施方式中,通过这种方法形成的多层微孔膜包含第一被MD拉伸的无孔前体薄膜(其含有聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于140℃且等于或低于330℃(即在140℃和330℃之间)的树脂中的至少一种)、第二被MD拉伸的无孔前体薄膜(其含有聚乙烯树脂)和第三薄膜(其含有聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于140℃且等于或低于330℃的树脂中的至少一种),其中,这些薄膜按此顺序被层合在一起。可通过下列过程形成第三薄膜:挤出(或共挤出)树脂混合物(含有聚丙烯树脂和熔融温度等于或大于140℃且等于或低于330℃的树脂中的至少一种)以形成第三无孔前体,然后在加工方向(MD)拉伸第三无孔前体以形成孔。在其他实施方式中,可循序或同时地MD和TD拉伸第三无孔前体,且在其他实施方式中,可循序或同时地MD和TD拉伸然后压延第三无孔前体。在其他实施方式中,可将其压延然后涂覆或涂覆然后压延或压延、涂覆然后再压延。又在其他实施方式中,可通过下述方式形成第三薄膜:挤出含有聚乙烯树脂的树脂混合物以形成第三无孔前体,然后在加工方向(MD)拉伸第三无孔前体以形成孔。

  在一些实施方式中,多层微孔膜是双层微孔膜。例如,它可以通过仅层合第一被MD拉伸的无孔前体和第二被MD拉伸的无孔前体而形成。在其他实施方式中,多层微孔膜是三层微孔膜。例如,它可以通过层合第一被MD拉伸的无孔前体和第二被MD拉伸的无孔前体以及第三被拉伸的无孔前体而形成。

  在另一方面,本文公开了多层微孔膜。微孔膜可以是通过本文所描述的任何方法形成的多层微孔膜。在一些实施方式中,所述多层微孔膜是具有下列特性中的至少之一的一种膜:a)JIS透气度(Gurley)在50和400之间、100和400之间、150和400之间、100和300之间或优选在100和200之间;b)穿刺强度在150gf和600gf之间、300gf和600gf之间、320gf至600gf之间、更优选在380gf和600gf之间且最优选在400gf和600gf之间或更高;c)MD强度大于500kg/cm2、大于600kg/cm2、大于700kg/cm2且优选大于1000kg/cm2;d)TD强度大于300kg/cm2、大于350kg/cm2、优选大于500kg/cm2且最优选大于600kg/cm2;e)MD伸长率优选等于或大于30%、等于或大于40%、等于50%以上或更优选大于100%;f)TD伸长率优选等于或大于30%或40%或50%,或60%或更优选等于或大于70%;g)在105℃、120℃、130℃或140℃中的至少一种下的MD收缩率是在25%以下、更优选在20%以下、甚至更优选在15%以下且最优选10%或更小;h)在105℃、120℃、130℃或140℃中的至少一种下的TD收缩率是在15%以下、优选在10%以下且最优选在5%以下;i)减少的开裂;j)良好的均匀性,并因而产生较高的最小介电击穿值;k)25微米或更小、优选20微米或更小、最优选15微米或更小的厚度;和l)减少的水分。膜可具有前述特性的两项或更多项、三项或更多项、四项或更多项、五项或更多项、六项或更多项、七项或更多项、八项或更多项、九项或更多项、十项或更多项、十一项或更多项或者全部十二项。

  关于减少的水分,之所以观察到这种特性,是由于本文所描述的膜无需被涂覆这一事实。特别是,它们不需用吸附来自空气的水分(水)的陶瓷涂层涂覆。当通过卡尔·费歇尔(Karl Fischer)滴定法测量时,本文所描述的膜可具有低至小于或等于1500ppm的水分含量。优选地,水分含量小于1000ppm、小于900ppm、小于800ppm、小于700ppm、小于600ppm、小于400ppm、小于300ppm且最优选小于200ppm。

  在另一方面,公开了电池隔板。电池隔板可包含本文所描述的多层微孔膜中的至少一种。电池隔板可包含至少一种在其一侧或两侧上被涂覆的膜。在一些实施方式中,该至少一种膜在彼此相对的两侧被涂覆。在一些实施方式中,该至少一种膜的仅一侧被涂覆。在一些实施方式中,不用陶瓷涂层涂覆该至少一种膜。

  在其他方面,可将其压延然后涂覆(或处理),或涂覆然后压延,或压延、涂覆、然后再压延。

  在再另一方面,公开了包含本文所描述的任何电池隔板的二次锂离子电池。

  在又一方面,公开了包含与用于二次锂离子电池或原电池的电极直接接触的本文所描述的任何电池隔板的复合体。

  在另一方面,公开了包含至少一种电池或原电池(其包含本文所描述的任何隔板)的车辆或装置。

  对附图的简要说明

  图1是本文所公开的一些工艺的示意图。

  图2是本文所公开的一侧和两侧被涂覆的微孔膜的示意图。

  图3是锂离子电池的示意图。

  图4包括根据本文所描述的至少一些实施方式的微孔膜的横截面SEM。

  详细概述

  通过参考以下详细描述、实施例和图,可以更容易地理解本文所描述的实施方式。然而,本文所描述的元件、装置和方法并不限于在详细描述、实施例和图中所给出的具体实施方式。应认识到,这些实施方式仅仅是本发明原理的说明。在不背离本发明的精神和范围的情况下,对于本领域的技术人员而言,许多修改和调整将是显而易见的。

  另外,本文所公开的所有范围应被理解为包含任何和所有被归入其中的子范围。例如,所述的范围“1.0至10.0”应被认为包括以1.0或更大的最小值开始和以10.0或更小的最大值结束(例如1.0至5.3或4.7至10.0或3.6至7.9)的任何和所有子范围。

  除非另有明确说明,本文所公开的所有范围也应被认为包括该范围的端点。例如,“5和10之间”、“从5至10”、或“5-10”通常应被认为包括端点5和10。

  此外,当与数量或量相连使用短语“直至”时,其被理解为该数量至少是可检测的数量或量。例如,材料以“直至”一个具体的数量的量存在可以是以从一个可检测的数量直至并包括该具体的数量存在。

  本文公开的是用于形成多层微孔膜(其可被用作电池隔板或作为电池隔板的一部分,电池例如为锂离子电池)的新的和改进的方法。该方法优选为“干”法,这意味着在新的和改进的方法的挤出步骤中不使用溶剂。例如,“干”法工艺可以是干法工艺。通过该方法形成的多层微孔膜可与被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺膜相匹敌或比其更好。还公开了包含本文微孔膜的电池隔板。也公开了包含这些隔板的锂离子二次电池和车辆或装置。

  方法

  本文所描述的方法可以包括下列步骤、由下列步骤组成或基本上由下列步骤组成:(1)通过挤出第一树脂混合物形成第一无孔前体,而后在加工方向(MD)拉伸第一无孔前体薄膜,以形成被拉伸的第一无孔前体薄膜;(2)单独形成第二无孔前体薄膜,而后在加工方向(MD)拉伸该无孔前体薄膜,以形成第二拉伸无孔前体薄膜;然后(3)将被拉伸的第一无孔前体和被拉伸的第二无孔前体层合在一起。可在步骤(1)之前、之后或与步骤(1)同时进行步骤(2)。在优选的实施方式中,被拉伸的第一无孔前体是通过循序或同时地MD和TD拉伸第一无孔前体薄膜而形成的。例如,可以MD拉伸而后TD拉伸或者同时地MD和TD拉伸第一无孔前体。在另一种优选实施方式中,可以在步骤(1)中这样形成被拉伸的第一无孔前体薄膜:通过如上所述的MD和TD拉伸,然后压延第一无孔前体薄膜。之后,可将被MD和TD拉伸且压延的第一无孔前体层合至被MD拉伸的第二无孔前体。在进一步的实施方式中,可以在层合步骤之后进行压延步骤(4)。在其他优选的实施方式中,可以对步骤(1)中形成的被MD拉伸的第一无孔前体薄膜、步骤(2)中形成的被MD拉伸的第二无孔前体薄膜、步骤1中形成的被MD和TD拉伸的第一无孔前体薄膜或步骤(1)中形成的被MD和TD被拉伸且压延的第一无孔前体薄膜中的任一个或均进行处理步骤(5)。处理步骤(5)在步骤(1)和/或(2)之后、但在层合步骤(3)之前进行。例如,在一些实施方式中,可以在步骤(1)之后、但在步骤(2)中形成第二被拉伸的无孔前体薄膜之前对被拉伸的第一无孔前体薄膜进行处理步骤。在一些实施方式中,进行处理步骤来改善被MD拉伸的第一无孔前体薄膜、被MD和TD拉伸的无孔前体薄膜或被MD和TD拉伸且压延的无孔前体薄膜与被拉伸的第二无孔前体薄膜之间的粘附力。

  在其他方面,可将其压延然后涂覆(或处理),或涂覆然后压延,或压延、涂覆、然后再压延。

  图1中示出了本文所描述的方法或工艺的一些实施例。在图1中,MDO是MD拉伸,TDO是TD拉伸,树脂X是熔点等于或大于140℃且等于或小于330℃的树脂。在图1中,PE可以单独地或与熔融温度小于140℃、优选小于135℃的树脂一起被挤出。或者,用熔融温度小于140℃、优选小于135℃的树脂代替PE。

  (1)形成被拉伸的或被拉伸且压延的第一无孔前体薄膜

  对形成被拉伸的(MD或MD和TD)或被拉伸(MD或MD和TD)且压延的第一无孔前体薄膜的步骤没有太多限制。该步骤可以包括下列、由或基本上由下列组成:挤出第一树脂混合物,形成无孔前体薄膜,然后拉伸(MD或MD和TD)无孔前体薄膜或拉伸(MD或MD和TD)且压延无孔前体薄膜。

  对挤出步骤没有太多限制。在优选的实施方式中,挤出步骤是干法挤出步骤,这意味着在没有油或溶剂的情况下挤出树脂混合物。在其他优选的实施方式中,挤出步骤可包括共挤出,其中两种或多种树脂混合物被挤出形成两层、三层或四层或更多层的无孔前体薄膜。两种或多种树脂混合物可以是每种都相同的,或是部分或全部不同的。

  对在步骤(1)中使用的树脂混合物没有太多限制,其可以包含、由或基本上由下列组成:任何可挤出的树脂,特别是作为干法工艺(比如干法工艺)的一部分的可挤出的树脂。在一些优选的实施方式中,在步骤(1)中使用的树脂混合物包含、由或基本上由下列组成:聚丙烯或能经受干法工艺(比如干法工艺)的高熔融温度树脂。例如,高熔融温度树脂可以是PMP、类似PET、POM、PA、PPS、PEEK、PTFE或PBT的聚酯中的任何一种。

  对MD拉伸没有太多限制。加工方向(MD)拉伸可以作为单步骤或多步骤和作为冷拉伸、作为热拉伸或两者兼有(例如,在多步骤实施方式中)来进行。在一种实施方式中,可在<Tm-50℃下进行冷拉伸,其中Tm是膜前体中聚合物的熔融温度;而在另一种实施方式中,在<Tm-80℃下进行。在一种实施方式中,可在<Tm-10℃下进行热拉伸。在一种实施方式中,总的加工方向拉伸可以是在50-500%(即0.5至5倍)的范围内;而在另一种实施方式中,在100-300%(即1至3倍)的范围内。这意味着在MD拉伸期间,膜前体的宽度(在MD方向)比初始宽度(即在任何拉伸之前)增加50至500%或100至300%。在一些优选的实施方式中,在180至250%(即1.8至2.5倍)的范围内拉伸膜前体。在加工方向拉伸期间,前体可在横向收缩(常规的)。

  在一些优选的实施方式中,在MD拉伸期间或之后(优选在之后)或者如果是多步骤则在MD拉伸过程中的至少一个步骤期间或之后(优选在之后)进行TD和/或MD松弛,其包括10至90%的MD和/或TD松弛、20至80%的MD和/或TD松弛、30至70%的MD和/或TD松弛、40至60%的MD和/或TD松弛、至少20%的MD和/或TD松弛、50%等等。不希望受任何特别理论的束缚,据信,松弛可以减少由MD拉伸引起的“颈缩”和/或有助于最终产品的MD收缩。

  加工方向(MD)拉伸,特别是初始或首次的MD拉伸在无孔前体中形成孔。被单向拉伸(即仅被MD拉伸)的膜前体的MD拉伸强度高,例如为1500kg/cm2及以上或200kg/cm 2及以上。然而,这些被单向拉伸的膜前体的TD拉伸强度和穿刺强度不是最佳的。

  对TD拉伸也没有太多限制,并且可以以与本文所述目的不相违背的任何方式进行。横向拉伸可以作为冷步骤、作为热步骤或两者的组合(例如,在本文下面所描述的多步骤TD拉伸中)来进行。在一种实施方式中,总的横向拉伸可以是在100-1200%的范围内、在200-900%的范围内、在450-600%的范围内、在400-600%的范围内、在400-500%的范围内等等。在一种实施方式中,受控的加工方向松弛可以是在5-80%的范围内,且在另一种实施方式中在15-65%的范围内。在一种实施方式中,可以在多步骤中进行TD。在横向拉伸期间,可以允许或可以不允许前体在加工方向收缩。在一些实施方式中,可以进行有MD松弛、有TD松弛或有MD和TD松弛的TD拉伸。松弛可以发生在拉伸期间、之前或之后。

  例如,可进行有或没有加工方向(MD)和/或横向(TD)松弛的TD拉伸。在一些优选的实施方式中,进行MD和/或TD松弛,其包括10至90%的MD和/或TD松弛、20至80%的MD和/或TD松弛、30至70%的MD和/或TD松弛、40至60%的MD和/或TD松弛、至少20%的MD和/或TD松弛、50%等等。MD和/或TD松弛可例如减少产品的TD收缩。

  与例如不经受TD拉伸且仅经受加工方向(MD)拉伸的微孔膜(例如本文所描述的多孔单向拉伸的膜前体)相比,横向(TD)拉伸可以提高横向拉伸强度并且可以减少微孔膜的开裂。厚度也可以被减小,这是期望的。但是,与多孔单向(仅MD)拉伸的膜前体(例如,本文所描述的仅MD拉伸的第二无孔前体膜)相比,TD拉伸也可能导致多孔双向拉伸的膜前体的JIS透气度减小(例如小于100或小于50的JIS透气度)和孔隙率增加。而且也可以通过对被MD拉伸的无孔前体进行TD拉伸来增加TD收缩率,但这可以通过松弛而多少减少。

  对被拉伸的无孔前体薄膜的压延也没有太多限制,并且可以以与本文所述目的不相违背的任何方式进行。例如,在一些实施方式中,可以这样进行压延步骤:作为减小被拉伸(MD或MD和TD)的第一无孔前体薄膜的厚度的手段;作为减小被拉伸(MD或MD和TD)的第一无孔前体薄膜的孔隙率和/或进一步增加被拉伸(MD或MD和TD)的第一无孔前体薄膜的横向(TD)拉伸强度或穿刺强度的手段。压延还可以改善强度、润湿性和/或均匀性,并减少在制造过程中例如在MD和TD拉伸过程中已被并入的表面层缺陷。使用带纹理的压延辊可有助于粘合,例如被拉伸(MD或MD和TD)的或被拉伸(MD或MD和TD)和压延的第一无孔前体薄膜与被拉伸的第二无孔前体薄膜在层合步骤中的粘合,或者可在层合步骤之后增加涂层的粘附力。

  压延可以是冷(低于室温)、环境温度(室温)或热(例如90℃)压延,并且可以包括施加压力或施加热和压力,以便以受控方式减小厚度。另外,压延过程可以使用热、压力和速度中的至少一种来致密化热敏材料。此外,压延过程可以使用均匀或不均匀的热、压力和/或速度来选择性地致密化热敏材料,以提供均匀的或不均匀的压延条件(比如通过使用光滑的辊、粗糙的辊、有图案的辊、微型图案的辊、纳米图案的辊、速度变化、温度变化、压力变化、湿度变化、双辊步骤、多辊步骤或其组合),以产生改进的、期望的或独特的结构、特征和/或性能,以产生或控制多得到的结构、特征和/或性能和/或之类的。

  在一些优选的实施方式中,压延可以减小被拉伸(MD或MD和TD)的第一无孔前体的厚度。在一些实施方式中,厚度可被减小30%或更多、40%或更多、50%或更多或者60%或更多。在一些优选的实施方式中,厚度被减小至10微米或更小、有时9或8或7或6或5或4或3或者2微米或更小。

  (2)形成被拉伸的或被拉伸且压延的第一无孔前体薄膜

  对形成被拉伸的第二无孔前体薄膜的步骤没有太多限制。该步骤可以包括下列、由或基本上由下列组成:挤出第二种树脂混合物,以形成无孔前体薄膜;然后,MD拉伸无孔第二前体薄膜,以除其他方面之外形成孔。

  对挤出步骤没有太多限制。在优选的实施方式中,挤出步骤是干法挤出步骤,这意味着在没有油或溶剂下挤出树脂混合物。在其他优选的实施方式中,挤出步骤可包括共挤出,其中两种或多种树脂混合物被挤出以形成双层、三层或四层或更多层无孔前体薄膜。两种或多种树脂混合物可以每个都相同或者部分或全部可以不同。

  对步骤(2)中使用的树脂混合物没有太多限制,并且可以包含、由或基本上由下列组成:任何可挤出的树脂,特别是作为干法工艺(比如干法工艺)的一部分的可挤出的树脂。在一些优选的实施方式中,步骤(2)中使用的树脂混合物包含聚乙烯树脂、由或基本上由聚乙烯树脂组成。对聚乙烯树脂没有太多限制,并且在一些实施方式中可以包含低或超低分子量聚乙烯树脂。在一些特别优选的实施方式中,步骤(1)中的树脂包含聚丙烯或另一种高熔融温度树脂中的至少一种、由或基本上由聚丙烯或另一种高熔融温度树脂中的至少一种组成,并且步骤(2)中的树脂包含下列、由或基本上由下列组成:聚乙烯树脂和熔融温度等于或低于140℃、优选等于或低于135℃的树脂中的至少一种。

  对MD拉伸没有太多限制。加工方向(MD)拉伸可以作为单步骤或多步骤和作为冷拉伸、作为热拉伸或两者兼有(例如,在多步骤实施方式中)而进行。在一种实施方式中,可以在<Tm-50℃下且在另一种实施方式中在<Tm-80℃下进行冷拉伸,其中Tm是膜前体中聚合物的熔融温度。在一种实施方式中,热拉伸可以在<Tm-10℃下进行。在一种实施方式中,总的加工方向拉伸可以是在50-500%(即0.5至5倍)的范围内且在另一种实施方式中在100-300%(即1至3倍)的范围内。这意味着在MD拉伸期间,膜前体的宽度(在MD方向)比初始宽度(即,任何拉伸之前)增加了50%至500%或100%至300%。在一些优选的实施方式中,在180至250%(即1.8至2.5倍)的范围内拉伸膜前体。在加工方向拉伸期间,前体可在横向(常规的)收缩。在一些优选的实施方式中,在MD拉伸期间或之后(优选之后)或者如果其为多步骤,则是在MD拉伸过程的至少一步期间或之后(优选之后)进行MD和/或TD松弛,其包括10至90%的MD和/或TD松弛、20至80%的MD和/或TD松弛、30至70%的MD和/或TD松弛、40至60%的MD和/或TD松弛、至少20%的MD和/或TD松弛、50%等等。不希望受任何特别理论的束缚,据信进行具有TD松弛的MD拉伸使通过MD拉伸而形成的孔保持细小。在其他优选的实施方式中,不进行TD松弛。

  (3)层合步骤

  对层合步骤没有太多限制,并且可以以与本文所述目的不相违背的任何方式进行。层合步骤包括下列、由或基本上由下列组成:将被拉伸(MD或MD和TD)的或被拉伸(MD或MD和TD)且压延的第一无孔前体薄膜层合至被拉伸的第二无孔前体薄膜。在一些实施方式中,在层合步骤中将至少一种其他薄膜与这两种薄膜层合。例如,可以像在步骤(1)或(2)中那样形成第三被MD拉伸的无孔前体薄膜,可以像在步骤(1)中那样形成第三被MD和TD拉伸的无孔前体薄膜,或者可以像在步骤(2)中所形成的那样形成第三被MD和TD拉伸且压延的无孔前体薄膜,并且可以以任何顺序将这种第三薄膜与第一和第二薄膜层合。在一些实施方式中,第一薄膜可包含聚丙烯或另一种高熔融温度的树脂、由或基本上由聚丙烯或另一种高熔融温度的树脂组成,第二薄膜可包含聚乙烯、由或基本上由聚乙烯组成,并且第三薄膜可包含聚丙烯或另一种高熔融温度树脂、由或基本上由聚丙烯或另一种高熔融温度树脂组成。在这种实施方式中,可以按下列顺序层合薄膜:第一、第二、第三(PP-PE-PP)。在一些其他实施方式中,第一薄膜可包含聚丙烯或另一种高熔融温度树脂、由或基本上由聚丙烯或另一种高熔融温度树脂组成,第二薄膜可包含聚乙烯、由或基本上由聚乙烯组成,并且第三薄膜可包含聚乙烯、由或基本上由聚乙烯组成且仅被MD拉伸。在这种实施方式中,可以按下列顺序层合薄膜:第二、第一、第三(PE-PP-PE)。

  在一些实施方式中,层合包括,例如使被拉伸(MD或MD和TD)的或被拉伸(MD或MD和TD)且压延的第一无孔前体薄膜的表面与被拉伸的第二无孔前体薄膜的表面相接触,并用热、压力和/或热和压力将两个表面固定在一起。第三薄膜可以以相同的方式来层合。例如,可用加热来增加共挤出薄膜和至少一种其他薄膜中的任一个或两个的表面的粘性以使层合更容易,从而使两个表面更好地黏合或粘附在一起。在一些优选的实施方式中,使用热和压力。在其他优选的实施方式中,例如,在其中采用了处理的实施例,施加非常小的压力且不施加热量。只需要足够的压力使表面结合在一起就可以了。

  (4)层合之后的压延步骤

  对层合之后的压延步骤没有太多限制,并且可以以与本文所述目的不相违背的任何方式进行。在一些优选的实施方式中,压延是作为步骤(1)的一部分并且在层合步骤(3)之后来进行。在其他优选的实施方式中,压延是作为压延步骤(4)的一部分仅在层合步骤(3)之后进行。步骤(4)中的压延条件如上述步骤(2)中所述。

  (5)处理步骤

  对处理步骤没有太多限制,并且可以以与本文所述目的不相违背的任何方式进行。处理步骤的一个目的是提高层合步骤中被层合的薄膜的粘附力。可在形成这些薄膜之后在这些薄膜中的至少一个(或所有这些薄膜)上进行处理步骤。例如,其可在拉伸之后在被拉伸(MD或MD和TD)的第一无孔前体薄膜上或在拉伸和压延之后在被拉伸(MD或MD和TD)且压延的第一无孔前体薄膜上进行。

  处理步骤的例子包括电晕处理、等离子体处理、粗糙化、UV处理、准分子照射或在薄膜的一个或多个表面上使用粘合剂。

  在一些施加处理的实施方式中,仅需在层合步骤中施加轻微的压力来层合薄膜。

  在其他方面,可以将其压延然后涂覆(或处理),或涂覆然后压延,或压延、涂覆然后再压延。

  多层微孔膜

  对本文所公开的多层微孔膜没有太多限制,并且可以是通过本文以上所描述的任何方法制造的任何膜。在其他实施方式中,多层微孔膜是具有下列特性中的至少一种的膜:a)JIS透气度在50和400之间、100和400之间、150和400之间、100和300之间或优选100和200之间;b)穿刺强度在150gf和600gf之间、300gf和600gf之间、320gf和600gf之间、更优选380gf和600gf之间且最优选400gf和600gf之间或更高;c)MD强度高于500kg/cm2、高于600kg/cm2、高于700kg/cm2且优选高于1000kg/cm2;d)TD强度高于300kg/cm2、高于350kg/cm2、优选高于500kg/cm2且最优选高于600kg/cm2;e)MD伸长率优选等于或高于30%、等于或高于40%、等于或高于50%或更优选高于100%;f)TD伸长率优选等于或高于30%或40%或50%或60%或者更优选等于或高于70%;g)105℃、120℃、130℃或140℃中的至少一个下的MD收缩率低于25%、更优选低于20%、甚至更优选低于15%且最优选10%或更低;h)105℃、120℃、130℃或140℃中的至少一个下的TD收缩率低于15%、优选低于10%且最优选低于5%;i)减少的开裂;j)良好的均匀性,并因此有较高的最小介电击穿值;k)25微米或更小、优选20微米或更小、最优选15微米或更小的厚度;l)减少的水分。膜可具有前述特性中的两项或多项、三项或更多项、四项或更多项、五项或更多项、六项或更多项、七项或更多项、八项或更多项、九项或更多项、十项或更多项、十一项或更多项或全部十二项。

  在一些实施方式中,有改善的MD/TD平衡,例如,MD和TD特性的比率为0.8:1.2至1.2:0.8。

  在其他实施方式中,多层微孔膜是一种具有优于或可与被涂覆的和/或未被涂覆的湿法工艺膜相匹敌的特性的膜。例如,其可具有更好的穿刺强度、MD收缩或TD收缩中的至少一项。

  多层是指在通过共挤出形成第一和第二无孔前体薄膜的实施方式中,膜具有两层或多层或四层或更多层。每个层可具有从0.1至50微米范围的厚度。共挤出层可以比单挤出层薄。

  当在本文中使用时,微孔是指薄膜、膜或涂层的平均孔径为1微米或更小、0.9微米或更小、0.8微米或更小、0.7微米或更小、0.6微米或更小、0.5微米或更小、0.4微米或更小、0.3微米或更小、0.2微米或更小且优选0.1微米或更小、0.09微米或更小、0.08微米或更小、0.07微米或更小、0.06微米或更小、0.05微米或更小、0.04微米或更小、0.03微米或更小、0.02微米或更小或者0.01微米或更小。在优选的实施方式中,可以例如通过对前体薄膜进行拉伸工艺形成孔,例如,如在干法工艺中所做的那样。

  电池隔板

  在另一方面,描述了一种电池隔板,其包含至少一种如本文所公开的多层微孔膜、由或基本上由至少一种如本文所公开的多层微孔膜组成。在一些特别的优选实施方式中,微孔膜不需要涂层、特别是陶瓷涂层,因为该膜的特性不需要其例如提高收缩率。不涂覆隔板降低了隔板的总成本。在本文的一些实施方式中,可以以较低的成本形成优等隔板并减少水分。然而,在一些实施方式中,可以添加涂层例如陶瓷涂层以更进一步改善隔板的特性。

  在一些实施方式中,可在该至少一种微孔膜的一侧或两侧上涂覆以形成一侧或两侧被涂覆的电池隔板。在图2中示出了根据本文中的一些实施方式的一侧被涂覆的隔板和两侧被涂覆的电池隔板。

  涂层可以包括任何涂层组合物、由或基本上由任何涂层组合物组成和/或形成。例如,可以使用美国专利No.6,432,586中所描述的任何涂层组合物。涂层可以是湿的、干的、交联的、非交联的等等。

  一方面,涂层可以是隔板的最外层涂层(例如,它可以没有在其上形成的其他不同的涂层),或者该涂层可以有至少一种在其上形成的其他不同的涂层。例如,在一些实施方式中,可以在多孔基底的至少一个表面上所形成的涂层的顶部或顶部之上涂覆不同的聚合物涂层。在一些实施方式中,该不同的聚合物涂层可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)或聚碳酸酯(PC)中的至少一种、由或基本上由聚偏二氟乙烯(PVdF)或聚碳酸酯(PC)中的至少一种组成。

  在一些实施方式中,涂层被施加在一个或多个其他涂层(其已被施加至微孔膜的至少一侧)的顶部之上。例如,在一些实施方式中,已被施加至微孔膜的这些层是无机材料、有机材料、导电材料、半导电材料、非导电材料、反应性材料或其混合物中的至少一种的薄的、非常薄的或超薄的层。在一些实施方式中,一个或多个这些层是含金属或金属氧化物的层。在一些优选实施方式中,在形成含有本文所描述的涂层组合物的涂层之前,在多孔基底上形成含金属层和含金属氧化物(例如在含金属的层中所使用金属的金属氧化物)的层。有时,这些已被涂覆的一个或多个层的总厚度小于5微米、有时小于4微米、有时小于3微米、有时小于2微米,有时小于1微米、有时小于0.5微米、有时小于0.1微米且有时小于0.05微米。

  在一些实施方式中,由本文以上所描述的涂层组合物(例如在美国专利No.8,432,586中所描述的涂料组合物)形成的涂层的厚度小于约12μm、有时小于10μm、有时小于9μm、有时小于8μm、有时小于7μm、有时小于5μm。在至少特定的选定实施方式中,涂层小于4μm、小于2μm或小于1μm。

  对涂覆方法没有太多限制,并且可以通过下列涂覆方法中的至少一种将本文所描述的涂层涂覆至例如如本文所描述的多孔基底上:挤出涂覆、辊涂、凹印涂覆、印刷、刮刀涂覆、气刀涂覆、喷涂、浸涂或幕涂。涂覆过程可在室温或在升高的温度下进行。

  涂层可以是无孔的、纳米孔的、微孔的、中孔的或大孔的中的任何一种。涂层可具有700或更少、有时600或更少、500或更少、400或更少、300或更少、200或更少或者100或更少的JIS透气度。对于无孔涂层,JIS透气度可以为800或更多、1,000或更多、5,000或更多或者10,000或更多(即“无限透气度”)。对于无孔涂层,尽管涂层在干燥时是无孔的,但其是良好的离子导体,特别是当它被电解液润湿时。

  复合体或装置

  一种复合体或装置,其包含如本文以上所描述的任何电池隔板和与其直接接触设置的一个或多个电极,例如阳极、阴极或阳极和阴极。对电极的类型没有太多限制。例如,电极可以是适合用在锂离子二次电池中的那些电极。

  图3中示出了根据本文的一些实施方式的锂离子电池。

  合适的阳极可具有大于或等于372mAh/g、优选≥700mAh/g且最优选≥1000mAh/g的能量容量。阳极由锂金属箔或锂合金箔(例如锂铝合金)或锂金属和/或锂合金的混合物以及诸如碳(例如焦炭、石墨)、镍、铜的材料构成。阳极不仅仅由含锂的插层化合物或含锂的插入化合物制成。

  合适的阴极可以是与阳极相容的任何阴极,并且可以包括插层化合物、插入化合物或电化学活性聚合物。合适的插层材料包括例如MoS2、FeS2、MnO2、TiS2、NbSe3、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V6O13、V2O5和CuCl2。合适的聚合物包括例如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩。

  本文以上所描述的任何电池隔板都可被结合到完全或部分由电池供电的任何车辆(例如,电动车辆)或装置(例如,手机或笔记本电脑)中。

  为了实现本发明的各项目标,已经描述了本发明的各种实施方式。应认识到,这些实施方式仅仅是本发明原理的说明。例如,本发明的膜除了或在电池隔板之外,还可以有许多用途,比如用在一次性打火机、纺织品、显示器、电容器、医疗用品、过滤、湿度控制、燃料电池等等中。在不背离本发明的精神和范围的情况下,对于本领域的技术人员而言,许多修改和调整将是显而易见的。

  实施例

  实施例1-通过使用熔点在161℃的PP树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,然后TD拉伸,得到10.5um的薄膜。并且,通过使用熔点在135℃的PE树脂,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到3.5um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到24um的薄膜。

  实施例2-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到15um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到9um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到7um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到25um的薄膜。

  实施例3-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到9um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到5.5um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到4um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到15um的薄膜。

  实施例4-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到6.5um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到4um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到7um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到15um的薄膜。

  实施例5-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到6.5μm的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到3.5um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到3um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到10um的薄膜。

  实施例6-通过使用熔点为164℃的树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到9um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到5.5um的薄膜。并且,通过使用熔点为135℃的PE树脂,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到4μm的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到15um的薄膜。

  实施例7-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到10.5um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到3.5um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP。之后的过程与实施例1的过程相同。不过在实施例7中,随后压延三层结构PP-PE-PP,以得到16um的薄膜。

  实施例8-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PP层,MD拉伸每一个层,而后TD拉伸,得到12um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到7um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到5.5μm的薄膜。之后,将两个被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP,从而得到20um的薄膜。层合之后,再次压延薄膜,以得到15um的薄膜。

  实施例9-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PE层,MD拉伸每一个层,得到3.5um的薄膜。并且,挤出无孔PP层,而后依次MD和TD拉伸该无孔PP层,得到10.5um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PE层和被拉伸的PP层层合在一起,形成倒排的三层结构PE-PP-PE,从而得到16um的薄膜。

  实施例10-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PE层,MD拉伸每一个层,得到3.5um的薄膜。并且,挤出无孔PP层,而后依次MD和TD拉伸该无孔PP层,得到13um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到8um的薄膜。然后,将两个被拉伸的PE层和被拉伸的PP层层合在一起,形成倒排的三层结构PE-PP-PE,从而得到15um的薄膜。

  实施例11-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出两个无孔PE层,MD拉伸每一个层,得到3.5um的薄膜。并且,挤出无孔PP层,而后依次MD和TD拉伸该无孔PP层,得到10.5um的薄膜。然后,将两个被拉伸的PE层和被拉伸的PP层层合在一起,形成倒排的三层结构PE-PP-PE,从而得到16um的薄膜。之后的过程与实施例9的过程相同。不过在实施例11中,随后压延倒排的三层结构PE-PP-PE,以得到11um的薄膜。

  实施例12-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出一个无孔PP层,将其MD拉伸,而后TD拉伸,得到18um的薄膜。之后,压延被MD和TD拉伸的薄膜,得到11um的薄膜。并且,挤出无孔PE层,而后MD拉伸该无孔PE层,得到4um的薄膜。之后,将被拉伸的PP层和被拉伸的PE层层合在一起,形成双层结构PP-PE,从而获得15um的薄膜。

  实施例13-使用与实施例1相同的PP和PE树脂,挤出一个无孔PE层,MD拉伸每一个层,得到4um的薄膜。并且,挤出无孔PP层,而后依次MD和TD拉伸该无孔PP层,得到18um的薄膜。之后,将两个被拉伸的PE层和被拉伸的PP层层合在一起,形成双层结构PE-PP,以得到22um的薄膜。接着压延双层结构PE-PP,得到15um的薄膜。

  比较实施例1-将两个无孔PP层和一个无孔PE层挤出并层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP。然后仅MD拉伸该层合体,得到14um的薄膜。

  比较实施例2-将两个无孔PP层和一个无孔PE层挤出并层合在一起,形成三层结构PP-PE-PP。MD拉伸而后TD拉伸然后压延该层合体,得到15um的薄膜。

  比较实施例3-挤出PP无孔层,然后MD拉伸和TD拉伸该PP无孔层,得到10.5μm的薄膜。比较实施例3可以是实施例1、7、9和11的前体材料。

  比较实施例4(3.5μm PE)-挤出并MD拉伸PE无孔层。比较实施例4可以是实施例1、7、9、10和11的前体材料。

  测量并在下表1中记录实施例1-3和比较实施例1-4的厚度、JIS透气度、孔隙率、基重、穿刺强度、MD强度、TD强度、MD伸长率、TD伸长率、MD收缩率和TD收缩率:

  

  图4中示出了实例1(图4中的顶部两个)和实例7(图4中的底部两个)的SEM横截面。

  据信,本文所公开的方法可以生产与湿法产品(包括陶瓷涂覆的湿法产品)相匹敌的膜。该膜即使不施加陶瓷涂层,也能具有可与被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺产品相匹敌的特性。值得注意的是,必须涂覆湿法工艺产品以防止因湿法工艺膜中暴露的聚乙烯而氧化。因此,从成本角度来看,本文所公开的膜也可与湿法工艺膜相匹敌。它们具有可与被涂覆的湿法工艺产品相匹敌的特性而不需要额外的涂覆成本。

  下表2示出了根据本文所公开的新的和改进的方法(实施例3和7)制造的产品、用现有方法制造的对比干法产品(比较实施例1、2和3)和被涂覆的及未被涂覆的湿法工艺膜之间的对比。

  表2

  

  下列15个出版物通过引用在此被并入本文。本申请改进的膜和隔板可用作其中所公开的产品或隔板的前体、层、膜、基底、底膜和/或隔板:US2017/362745、US2017/266865、US2017/222281、US2017/222205、US2017/033346、2017/214023、US2017/084898、2017/062785、US2017/025658、US2016/359157、US2016/329541、US2016/248066、US2016/204409、US2016/164060和US2016/149182。

  本文公开的是改进的膜、隔板和/或形成用于改进的电池隔板、特别是用于锂离子二次电池的电池隔板中的多层微孔膜的方法。本文还公开的是通过这种方法形成的多层微孔膜,其具有可与那些同样也可用在电池隔板中的被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺膜相匹敌或超越那些膜的特性。还公开的是包含该多层微孔膜的电池隔板和包含该隔板的电池、车辆或装置。方法可包括至少下列步骤:(1)形成被拉伸的第一无孔前体薄膜,其因第一无孔前体薄膜的拉伸而具有孔;(2)单独形成第二被拉伸的无孔前体薄膜,其因第二无孔前体薄膜的拉伸而具有孔;然后(3)层合被拉伸的第一无孔前体和被拉伸的第二无孔前体。

  根据至少选定的实施方式、方面或目的,本申请、公开或发明致力于和/或提供新的和/或改进的微孔膜、包含所述微孔膜的电池隔板和/或用于制造和/或使用新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板的方法。例如,新的和/或改进的微孔膜和包含这种膜的电池隔板比现有微孔膜具有更好的期望特性的平衡。而且,新的和/或改进的方法生产微孔膜和包含这种膜的电池隔板,其具有比现有微孔膜更好的期望特性的平衡。新的和/或改进的微孔膜和包含所述微孔膜的电池隔板分别可与被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜和包含被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺微孔膜的电池隔板相匹敌或比其更好。

  本文所公开、所示出或所要求保护的是改进的膜、隔板和/或形成在改进的电池隔板(特别是用于锂离子二次电池的电池隔板)中使用的多层微孔膜的方法。本文还公开了通过这种方法形成的多层微孔膜,其优选具有可与那些同样也可用在电池隔板中的被涂覆的或未被涂覆的湿法工艺膜相匹敌或超过其的特性。还公开的是包含该多层微孔膜的电池隔板和包含该隔板的电池、车辆或装置。干法工艺方法可以包括至少下列步骤:(1)形成被拉伸的第一无孔前体薄膜,其因第一无孔前体薄膜的拉伸而具有孔;(2)单独形成第二被拉伸的无孔前体薄膜,其因第二无孔前体薄膜的拉伸而具有孔;然后(3)层合被拉伸的第一无孔前体和被拉伸的第二无孔前体。

  测试方法

  厚度(μm)

  使用Emveco Microgage 210-A微米测厚仪和测试规程ASTM D374,以微米(μm)为单位测量厚度。

  JIS透气度(s/100cc)

  透气度(Gurley)在本文中被定义为日本工业标准(JIS透气度),并在本文中使用OHKEN渗透性测试仪来测量。JIS透气度被定义为在4.9英寸的水的恒压下100cc的空气通过一平方英寸的薄膜所需的时间(以秒为单位)。

  在105、120、130和140℃下MD或TD收缩率%

  收缩率是通过如下过程测量的:将测试样品放置在两张纸之间,然后将纸夹在一起,以将样品固定在纸之间,并将其悬挂在加热炉中。对于“105℃下1小时”的测试,是将样品在105℃的加热炉中放置1小时。在加热炉中放置设定的加热时间后,取出每个样品,并用双面胶带将其粘贴到平坦的台面上,使样品平整且光滑,以用于精确的长度和宽度测量。在加工方向(MD)和横向(TD)两个方向测量收缩率,并将其表示为MD收缩率%和TD收缩率%。

  MD拉伸强度(kgf/cm2)

  根据ASTM-882规程,使用Instron 4201型测量加工方向(MD)拉伸强度。

  MD伸长率(%)

  断裂时的MD伸长率%是在使样品断开所需的最大拉伸强度下测量的测试样品沿测试样品的加工方向伸长的百分比。

  TD拉伸强度(kgf/cm2)

  根据ASTM-882规程,使用Instron 4201型测量横向(TD)拉伸强度。

  TD伸长率(%)

  断裂时的TD伸长率%是在使样品断开所需的最大拉伸强度下测量的测试样品沿测试样品的横向伸长的百分比。

  穿刺强度(gf)

  根据ASTM D3763用Instron 4442型测量穿刺强度。测量是在横跨微孔膜的宽度上进行的,穿刺强度被定义为刺穿测试样品所需的力。

  DB最小值(V)

  向隔板膜施加电压,直至观察到样品的介电击穿为止。坚固的隔板显示高的DB。

  关闭温度(℃)

  加热样品且在100W×cm2的电阻读数下记录关闭的起始温度,并且用℃来记录。

  水分

  通过卡尔·费休(Karl Fischer)滴定法测量水分。

  本申请不受限于上述实施方式。

《微孔膜、电池隔板以及制造和使用它们的方法.doc》
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