[发明专利]表现出改善强度和稳定性的多层隔板

说明书

发明领域

本发明为一种电池隔板和制造这种隔板的方法。当与通过干法拉伸工艺或者溶剂抽提工艺制造的其它隔板相比时，本发明的隔板在混合穿透测试和收缩减少方面表现出提高。出乎意料地，本发明的隔板即使在小于等于37％的孔隙率下也具有13至25秒的Gurley数。

发明背景

使用微孔多层膜作为电池隔板是已知的。见例如美国专利US5,480,745、US5,691,047、US5,667,911、US5,691,077和US5,952,120。

美国专利US5,480,745公开了通过共挤压多层前体或者通过在152℃下加热-熔接预成形前体层而形成多层薄膜。然后，通过退火和拉伸，将由两种方法中的任一种所形成的多层前体制成微孔性的。这种由干法拉伸工艺制成的膜具有100％到300％的优选净拉伸量。

美国专利US5,691,047公开了通过共挤压多层前体或者通过在加热(120-140℃)和加压(1-3kg/cm²)下使三层或更多前体层组合而形成多层薄膜。在加热和加压下形成的前体，在0.5至8m/min(1.6-26.2ft/min)的速度下，具有3至60g/15mm(0.2-4g/mm)范围内的剥离强度。在实施例中，一种34μm的隔板具有1g/mm的剥离强度，而另一个约为0.5g/mm。然后，通过退火和拉伸，将由两种方法中的任一种所形成的多层前体制成微孔性的。在显示出较高Gurley数的同时，这些隔板的孔隙率大于本发明。

美国专利US5,667,911公开了通过将交叉叠层的微孔薄膜组合成(通过加热和加压或通过粘合)多层微孔薄膜而形成多层薄膜。利用加热(110℃-140℃)和加压(300-450psi)并以15-50ft/min(4.6-15.2m/min)的线速度将微孔薄膜层叠在一起。此参考文献教导了较低的Gurley值，这是这些薄膜孔隙率高的良好指示。

美国专利US5,691,077公开了通过组合、通过加热和加压(压延)、或者通过粘合、或者通过图案熔接使微孔薄膜形成多层微孔薄膜而形成多层薄膜。压延在125℃至130℃下以2至10分钟的停留时间进行。四层(4)层叠的多层微孔前体在单压料辊间压延。在显示出较高Gurley数的同时，这些隔板的孔隙率大于本发明。

美国专利US5,952,120公开了通过挤压无孔前体、将无孔前体粘合在一起、使粘合的无孔前体退火和将粘合的无孔前体拉伸成多层微孔薄膜而形成多层薄膜。至少四个(4)三层前体同时通过粘合、退火和拉伸步骤。在128℃(在125℃-135℃范围)下，在压料辊轧辊间以30ft/min(9.1m/min)的线速度进行粘合，产生5.7g/in(0.2g/mm)的剥离强度，而在128℃-130℃下，在压料辊轧辊间以40ft/min(12.2m/min)的线速度产生30g/in(1.2g/mm)的剥离强度。这些隔板的净拉伸均趋于至少100％或更高，同时Gurley值在高的一边。

尽管上述工艺已经生产出在商业上可行的适合用作电池隔板的多层微孔薄膜，但就隔板制造商和电池制造商双方而言，仍然都需要生产具有更大加工性能的隔板。为改善加工性能，需要隔板在制造过程中能更抗破损。困扰电池制造的两大问题是隔板的渗漏和收缩。当隔板处于电池在使用中将经受的热环境时，会发生收缩。过去，用来测试隔板渗漏的一个办法是通过击穿强度测试。但是，已经得知，一种称为混合穿透的新测试是一种比击穿强度测试好得多的表明隔板在制造过程中如何表现的指标。当测试收缩时，需要将隔板在高热下暴露一段时间。电池制造仍将要求隔板具有所需范围的Gurley数。

因此，需要提供一种改进的多层微孔薄膜来用作隔板，该隔板在仍保持低收缩值并且仍表现出所需范围的Gurley数的同时，在混合穿透强度方面显示出增强。

发明概述

本发明为一多层微孔电池隔板，其具有一通过对层测量时熔体流动指数≤1.2所指征的高分子量聚丙烯层、一聚乙烯层、和一具有对层测量时≤1.2的熔体流动指数的高分子量聚丙烯层。所得微孔电池隔板是通过干法拉伸工艺形成的。该微孔电池隔板对≤25微米厚的隔板在保持13至25秒Gurley数的同时，具有≤37％的孔隙率。

附图简述

通过参考下面的详细说明和附图，以上内容将变得更明显，在附图中：

图1是在混合穿透测试中的多层隔板的侧视图。

图2是显示施压后的电极和隔板的侧视图。

图3是显示隔板离子电阻斜率的图。

图4是测量隔板膜离子电阻的四探针AC阻抗法的示意图。