[发明专利]电池分离膜用微多孔性膜制造装置、使用其的制膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造微多孔性膜（microporous film）的装置及其方法。尤其是，本发明涉及微多孔性膜制造方法，该方法通过T形挤型模对部分结晶性树脂进行压制以成型前驱膜，并对该前驱膜进行热处理（annealing）并延伸以适合于电池的微多孔性分离膜。

背景技术

最近，随着诸如便携式通信设备、便携式笔记本电脑等的电子设备的普及和使用的剧增，要求作为电子设备电池的充电电池具有轻量化、高电流密度化以及自放电小的特性。

随着这种趋势，用于充电电池的分离膜（separator）被广泛采用形成有多个微孔的微多孔性膜，以确保电极间良好的离子渗透性。电池分离膜用微多孔性膜需要具有与电池特性相关的多种所需特性，其中尤其要求其具有高强度、高气孔率。分离膜的高强度化可减少随着薄膜化而发生的内部短路的缺陷，由此可以使得电池的超薄化变得可能。此外，分离膜的气孔率通过改善离子渗透性而对充放电特性起到影响。

制造这种微多孔性膜的方法包括干式法和湿式法。基于干式法的制膜方法中，如图1所示，通过“T”型模（T-die）2对从压制机1供给的熔融树脂进行压制以压制成型前驱膜F1，将该前驱膜F1接触到相对低温（80-120℃）的铸造辊（冷却辊）3并进行冷却固化以在前驱膜F1上形成层状结晶，并对由此获得的前驱膜F1进行包含低温延伸和高温延伸的一系列延伸工序以对前驱膜进行延伸，从而制造微多孔性膜。

通过所述现有的干式法制造的微多孔性膜中，在冷却由部分结晶性（semicrystalline）树脂熔融压制而成的前驱膜F1的过程中将形成层状（lamella）结晶，接着在低温延伸过程中随着相对脆弱的非晶部分（amorphous region）破裂而形成气孔，其中非晶部分存在于形成在前驱膜F1的层状结构的结晶之间，并且在高温延伸工序中随着该气孔被扩张而在膜上形成微多孔性结构。

前驱膜的层状结晶结构的生成将受到熔融压制成型的前驱膜的冷却速度的直接且决定性的影响。根据通常已知的信息，前驱膜的冷却速度的加快将促进层状结晶形成，但是在前驱膜的冷却速度过快时则对作为层状生长阶段的二次结晶化造成不利影响。因此，需要适当地调节压制成型的前驱膜的冷却速度以使得微多孔性膜根据其用途具有适当的气孔度。

但是，根据所述现有的前驱膜制造方法，因为移动中的前驱膜是通过与旋转中的冷却辊接触而进行冷却，所以不仅会导致难以进行均匀冷却，而且还难以调节冷却速度。由此将导致难以调节微多孔性膜的气孔大小或气孔度，进而导致了在改善膜的气孔度和多孔性方面的技术局限性。

发明内容

本发明为了解决所述现有的微多孔性膜制造方法所具有的问题，其目的在于提供微多孔性膜制造方法及制造装置，通过使用冷却气体的冷却方式替代冷却辊接触方式，改善前驱膜的冷却方法，从而容易调节膜的气孔大小和气孔度。

此外，本发明的另一目的在于提供微多孔性膜制造装置，通过不使用诸如冷却辊或真空吸入装置的附带装置，使结构变得简单且设备成本变得相对较低。

为了实现所述目的，本发明的微多孔性膜制造方法包括：

通过T形模对经熔融的部分结晶性树脂的熔融树脂压制以成型前驱膜的步骤；以及

通过使相对低温的冷却气体与所述前驱膜进行接触以对前驱膜进行冷却的冷却步骤。

此外，本发明的微多孔性膜制造方法还包括：在比所述部分结晶性树脂的熔点低的温度下，沿着单轴方向或双轴方向对通过与所述冷却气体接触而经冷却的前驱膜进行延伸从而在膜上形成微气孔的延伸步骤。

所述延伸步骤包括：在比所述部分结晶性树脂的熔点低的温度下，对所述前驱膜进行热处理的步骤；在比所述部分结晶性树脂的熔点低的温度下，对经热处理的前驱膜进行延伸的低温延伸步骤；在相对比所述低温延伸步骤中的工序温度高且比所述膜的部分结晶性树脂的熔点低的温度下，对在所述低温延伸步骤中经延伸的膜进行延伸的高温延伸步骤；在比熔点低的温度下，对在高温延伸步骤中经延伸的膜进行热处理以进行热固定的步骤。

在所述延伸步骤中低温延伸步骤和高温延伸步骤包括：使用多个辊的单轴延伸和使用延伸机的双轴延伸。

所述前驱膜冷却步骤的特征在于，通过流入口使冷却气体流入，并且使得流入的冷却气体沿着所述前驱膜的压制方向在所述前驱膜的正面/背面中至少一侧进行流动并与所述前驱膜进行接触，从而对前驱膜进行冷却，其中流入口被布置成沿着压制方向与所述T形模的喷嘴前端部距离一定间隔。