[发明专利]微孔膜、电池隔板和电池

说明书

技术领域

本发明涉及多层微孔膜。实施方案可具有包含聚乙烯和聚丙烯并且具有均衡的关闭(shutdown)性能、熔融性质、渗透性和针刺穿强度的层。其它的实施方案包括由这样的多层微孔聚烯烃膜构成的电池隔板和包括该隔板的电池。

背景技术

微孔聚烯烃膜被广泛地用于多种应用中，诸如用于锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、聚合物电池的电池隔板；电解电容器隔板；各种过滤器例如反渗透膜、超滤膜、微滤膜；可透湿衣服、防水衣服、医疗材料等等。当微孔聚烯烃膜被用于电池隔板时，尤其是锂离子电池隔板，它的性能极大地影响电池的性能、生产率和安全性。因此，微孔聚烯烃膜优选地具有极好的机械性能、耐热性、渗透性、尺寸稳定性、关闭性质、熔融性质等。

通常，仅由聚乙烯组成的微孔膜具有低的熔融温度，而仅由聚丙烯组成的微孔膜具有高的关闭温度。因此，生产同时含有作为主要组分的聚乙烯和聚丙烯的微孔膜用于电池隔板，这可能是有利的。如此处所使用的，关闭温度是平均值。如此处所使用的，熔融温度是平均值。

例如，JP2002-321323A提出一种具有作为必要组分的聚乙烯和聚丙烯的微孔膜A以及一种微孔聚乙烯膜B，它们被整体层压成具有膜A/膜B/膜A或膜B/膜A/膜B的三层结构。

WO 2004/089627提出了一种由包括作为必要组分的聚乙烯和聚丙烯的两层或更多层组成的层压的微孔聚烯烃膜，在至少一侧上的表面层包含大于50质量％并且等于或小于95质量％的聚丙烯，并且在整个膜中的聚乙烯含量是50质量％至95质量％。

然而，这些参考资料中的微孔聚烯烃膜都不具有好的关闭性质和针刺 穿强度。因此，期望开发一种用于电池隔板的微孔膜，该微孔膜包含聚乙烯和聚丙烯且具有均衡的关闭性能、熔融温度、渗透性和针刺穿强度；以及由这样的多层微孔聚烯烃膜组成的电池隔板和包括该隔板的电池。

发明内容

鉴于上述的深入研究的结果，发现通过结合多孔聚乙烯层和包含聚乙烯和聚丙烯的多孔层，可获得具有均衡的性质的多层微孔聚烯烃膜，所述聚丙烯具有6×10⁵或更大的重均分子量和90J/g或更大的熔化热(由差示扫描量热计测量)，聚丙烯中分子量为5×10⁴或更小的部分为5质量％或更小。

因此，本文描述了至少包含如下构造的多层微孔聚烯烃膜的实施方案：至少主要为聚乙烯的第一多孔(或微孔)层(层“A”)和包含聚乙烯和聚丙烯的第二多孔(或微孔)层(层“B”)，所述聚丙烯具有(1)6×10⁵或更大的重均分子量、(2)90J/g或更大的熔化热(由差示扫描量热计测量)以及(3)小于5质量％的分子量为5×10⁴或更小的聚丙烯。

本文所揭示的电池隔板的实施方案是由多层微孔聚烯烃膜构成，所述多层微孔聚烯烃膜至少包括：至少主要包含聚乙烯的第一多孔层以及包含聚乙烯和聚丙烯的第二多孔层，所述聚丙烯具有6×10⁵或更大的重均分子量、90J/g或更大的熔化热以及聚丙烯中分子量为5×10⁴或更小的部分是5质量％或更小。

本文也揭示了包括由多层微孔聚烯烃膜构成的隔板的电池，所述多层微孔聚烯烃膜至少包括：至少主要包含聚乙烯的第一多孔层(层“A”)以及包含聚乙烯和聚丙烯的第二多孔层(层“B ”)，所述聚丙烯具有(1)6×10⁵或更大的重均分子量、(2)90J/g或更大的熔化热(由差示扫描量热计测量)以及(3)聚丙烯中分子量为5×10⁴或更小的部分是5质量％或更小。

为了获得如本文所描述的多层微孔聚烯烃膜，在第一和第二多孔层中的聚乙烯优选地满足下述条件中的至少一个：

(1)聚乙烯优选地是(a)超高分子量聚乙烯、(b)不同于超高分子量聚乙烯的聚乙烯或(c)超高分子量聚乙烯和不同于超高分子量聚乙烯的聚乙烯。

(2)超高分子量聚乙烯具有5×10⁵或更大的重均分子量。

(3)所述超高分子量聚乙烯的重均分子量更优选地为1×10⁶至1.5×10⁷，最优选地为1×10⁶至5×10⁶。

(4)超高分子量聚乙烯优选地为乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃的共聚物，并且所述乙烯/α-烯烃的共聚物包含少量的不同于乙烯的α-烯烃。

(5)不同于超高分子量聚乙烯的聚乙烯优选地具有2×10⁵或更大的重均分子量和5-300的Mw/Mn。