[发明专利]改进的微孔膜、电池隔板、电池、和具有它们的装置

说明书

一种微孔薄膜，其具有下列特性中的至少一种：当薄膜在90℃下被无约束地焙烧1小时时，无约束MD收缩率为2％或更高；当薄膜在105℃下被无约束地焙烧1小时时，无约束MD收缩率为2.5％或更高；当用MD受限增长测试测量时，MD受限增长小于或等于0.2％；当通过可压缩性测试测量时，回弹或恢复为5％或更高；当通过可压缩性测试测量时，最大压缩大于或等于18％；当根据DEC中的溶胀测试测量时，DEC中的溶胀为0.95％或更少；当经受穿刺测试时，薄膜呈现出圆形而非狭缝状的开口；薄膜的片层具有不大于250nm的厚度；标准化穿刺强度超过350g/16微米；和在加工方向上具有较高的模量和小于40％的断裂前的较低的延伸率。还公开的是包含如本文所描述的至少一种微孔薄膜的电池隔板、电池或装置。

本申请致力于改进的或新的多孔膜、隔板膜、电池隔板、隔板基膜、锂电池隔板、电池、锂电池或可再充电的锂离子电池和/或其中具有它们的车辆、装置或产品和/或相关方法。根据至少一种实施方式，本申请或发明致力于改进的微孔膜或薄膜和改进的电池隔板、隔板基膜、电池以及包含它们的装置。本文所描述的微孔膜或薄膜可以是由诸如干法工艺之类的工艺制成的干法工艺薄膜。相对于至少特定的先前的干法工艺微孔薄膜，本发明的膜、薄膜和产品表现出改善的特性。当薄膜被电解液润湿时，除其他特性外，本发明的膜或薄膜可优选表现出减小的溶胀。溶胀可导致薄膜起皱。此外，当薄膜经受由电池制造商(在他们的电池中使用这些薄膜)所采用的电池焙烧工艺时，除其他特性外，本发明的膜或薄膜可优选表现出减少的起皱或松垮。

背景

锂电池技术和设计中的现代趋势，比如更高的能量、更高的电压、更高的充电速率和更低的成本，增加了对电池隔板需求的兴趣和挑战。这些现代趋势可能需要更薄、更宽、更高性能和更低成本的隔板。对于至少特定的更薄或更宽的隔板，已经发现特定的电解液溶剂比如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯和其他可能引起在锂离子电池中被用作或用在锂离子电池隔板中的特定的微孔膜的溶胀和软化。特别是，这种现象可能发生在特定的含聚烯烃的干法工艺微孔薄膜中。当电池中的干法工艺微孔薄膜被电解液润湿时，它可能溶胀或增长。当溶胀非常高时，可观察到TD皱褶(或沿平行于薄膜TD方向的皱褶)。因没有电解液而是干的，薄膜中的皱褶可导致空气滞留并可能潜在地形成锂沉积。

鉴于前述事项，很显然，将期望一种干法工艺微孔薄膜，其不会像特定的先前干法工艺微孔薄膜那样溶胀且形成TD皱褶或者不会溶胀得那么厉害或形成那么多TD皱褶。因此，对这种薄膜存在需要。

许多电池制造商将焙烧步骤作为其电池制造工艺中的一部分，以在电解液注入前除去水分。焙烧工艺可被描述为70-80℃下持续24小时，并且可能在特定的微孔薄膜中造成松垮或下垂。对特定的干法工艺微孔薄膜观察到的一个问题是，在焙烧步骤后，其可能变得“松松垮垮”(或可能形成较大的皱褶)。如上面所解释的，皱褶可能会导致空气滞留和之后的锂沉积。

鉴于前述事项，很显然，期望一种干法工艺微孔薄膜，其在经受被许多电池制造商所采用的焙烧工艺时不会变得“松松垮垮”。因此，对这种薄膜存在需要。

更进一步，在棱柱形电池的制造过程中，特定的传统干法工艺微孔膜在棱柱形卷芯被压制之后也容易有回弹问题。结果，被压制的卷芯可能会膨胀且将不适合装入电池盒中。另外，特定的干法工艺膜可能在加工方向上更有弹性，而这可能导致在高缠绕张力下TD方向上的内缩。这些难题或问题是特定的干法工艺膜或薄膜所特有的。迫切期望改进以使干法工艺膜在电池制造过程中更具竞争力。例如，具有更好回弹的膜可能是期望的。因此，对这种薄膜存在需求。

概述