[发明专利]聚乙烯制多孔膜的制造方法及聚乙烯制多孔膜

说明书

本发明提供聚乙烯制多孔膜的制造方法及聚乙烯制多孔膜，该聚乙烯制多孔膜是将以50：50～99：1的质量比含有粘均分子量为100万～1500万的超高分子量聚乙烯和重均分子量为1万～80万的聚乙烯的聚乙烯薄膜仅通过拉伸进行开孔而得，利用压汞法在室温下测定的平均细孔直径为200nm以下，比表面积为50m²/g以上，并且孔隙率为15％以上，该聚乙烯制多孔膜的制造方法为通过如下操作来制造聚乙烯制多孔膜，即，将所述超高分子量聚乙烯与重均分子量为1万～80万的聚乙烯的混合物进行薄膜成型，双轴拉伸后，进行热处理及再拉伸，由此进行开孔处理。

技术领域

本发明涉及制造细孔直径微小到nm级别(200nm以下)、并且尽管细孔容积、比表面积大然而拉伸断裂强度及撕裂强度高、气体透过系数高的聚乙烯制多孔膜的方法、及利用该制造方法得到的聚乙烯制多孔膜。

背景技术

聚乙烯制多孔膜被作为锂离子电池的间隔件使用。为了使锂离子电池获得更高的电压，有效的做法是，提高间隔件的细孔容积，以使锂离子更加顺畅地在电极间移动。为此，采用了增大间隔件的孔径的方法，然而当孔径为1μm以上时，有机电解液中的锂离子就会作为金属锂以树枝状(dendrite)结晶化而析出，由此，产生通电而引起电池短路的问题。因而，为了将锂离子电池高性能化，要求体现出在将间隔件的细孔直径限制为nm级别的同时提高细孔容积、比表面积这样的相反的细孔特性。

现在，作为锂离子电池间隔件使用的聚乙烯制多孔膜的开孔是通过将预先浸渗在作为原料的聚乙烯薄膜中的有机溶剂萃取除去来进行的(日本特开2004－182763号公报)。另外，还提出过通过拉伸浸渗有有机溶剂的聚乙烯薄膜、其后将溶媒萃取除去而形成多孔膜的方法(日本特开2003－103626号公报)。

此处，这些以往的聚乙烯多孔膜的制造方法中，由于有机溶剂和聚乙烯成分的相分离结构成为多孔结构的前驱体，因此在利用溶剂的萃取除去形成nm级别的微细孔时，需要浸渗与成为原料的聚乙烯薄膜中所含的聚乙烯成分相同量或者比之更大量的溶剂。因而，利用此种大量的有机溶剂的除去进行开孔的聚乙烯制多孔膜的制造烦杂，伴随着有机溶剂的挥发产生的环境负担也成为问题。

另一方面，还公开过如下的方法，即，通过与此种有机溶剂一起，还添加无机微粉体，将它们溶解除去而制造聚乙烯制多孔膜(日本特开2010－7053号公报)，然而将该无机微粉体溶解除去的工序也很烦杂，所得的细孔直径在原理上存在有无法达到细孔的制作中所用的无机微粉体的尺寸以下的制约。

针对于此，本发明人等进行了公开如下的聚乙烯制多孔膜的制造方法的申请，即，在将超高分子量聚乙烯薄膜在熔融状态(该薄膜的熔点以上)下进行双轴拉伸后，进行收缩处理而使之显现出具有均匀的厚度的片状结构，此外，通过将其在固相状态(该薄膜的熔点以下)下再拉伸而开孔，具有nm级别的细孔(WO2010/101214小册子)。根据该制造方法，由于不会伴随着借助浸渗有机溶媒的萃取除去的开孔或借助添加无机物的溶解除去的开孔，因此可以制造环境负担小的聚乙烯制多孔膜。然而，该制造方法中必须进行熔融拉伸后的收缩处理，在利用更少的工序有效地制造聚乙烯多孔膜的方面存在改善的余地。

上述锂离子电池中，现在采用了通过提高电极的层叠数来实现高输出的方法。在手机等中所用的平板状的锂离子电池的情况下，在将间隔件膜与电极一起高张力地卷绕后，通过将其成型为平板状而组装。此时，间隔件处于容易因电极层卷绕时的张力或成型为平板状时的折曲而断裂的状态。因而，作为锂离子电池用间隔件，希望有强度高的聚乙烯多孔膜。

除此以外，间隔件膜的高强度化对于电池组的薄壁化或高集成化也有效果。在以相同的张力将电极层卷绕层叠的情况下，膜强度高的一方具有即使使间隔件膜更薄也不会断裂的优点。利用此种间隔件膜的薄膜化，可以提高电极层的层叠数，有望实现高输出化。