[发明专利]多层微孔膜、电池隔板和电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层微孔聚烯烃膜。实施方案可以具有包含聚乙烯和聚丙烯并且具有平衡的关闭(shutdown)性能、熔化性能、渗透性和针刺穿强度的层。其它实施方案包括由这种多层微孔聚烯烃膜组成的电池隔板以及包含这种隔板的电池。 

背景技术

微孔聚烯烃膜被广泛用于各种应用，比如用于锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池、聚合物电池等的电池隔板；电解质电容器隔板；各种过滤器，比如反渗透过滤膜、超滤膜、微滤膜等；可渗透水分的防水布；医疗材料等。当微孔聚烯烃膜被用于电池隔板、尤其是锂离子电池隔板时，其性能对电池的性能、生产率和安全性有极大的影响。因此，微孔聚烯烃膜优选具有优异的机械性能、耐热性、渗透性、尺寸稳定性、关闭性能、熔化性能等。 

通常，仅由聚乙烯构成的微孔膜具有低的熔化温度，而仅由聚丙烯构成的微孔膜具有高的关闭温度。因此，制备同时包含聚乙烯和聚丙烯作为主要组分的微孔膜用于电池隔板可以是有利的。如本文中所用，关闭温度是指膜由于材料的变形所致的微孔崩溃而丧失其渗透性，从而停止电池反应时的最低温度。如本文中所用，熔化温度是指在其以下隔板保持其完整性并且对断裂和/或破损有抵抗力、高于关闭温度的最低温度。 

例如，JP2002-321323A提出了一种作为据说具有优异的安全性和强度的微孔聚烯烃膜的微孔聚烯烃膜，所述微孔聚烯烃膜具有包含聚乙烯和聚丙烯作为必要组分的微孔膜A和微孔聚乙烯膜B，所述膜A和所述膜B被整体地层压以具有膜A/膜B/膜A或膜B/膜A/膜B的三层结构。 

WO 2004/089627提出了由两个以上的层组成的层压聚烯烃膜，所述两个以上的层包含聚乙烯和聚丙烯作为必要组分，在至少一侧的表面层含有 大于50质量％并且在95质量％以下的聚丙烯，并且在整个膜中的聚乙烯含量为50质量％至95质量％。 

然而，这些参考文献的微孔聚烯烃膜不能拥有良好的关闭性能和针刺穿强度。 

因此，需要具有包含聚乙烯和聚丙烯，并且具有良好平衡的关闭性能、熔化温度、渗透性和针刺穿强度的电池隔板用微孔膜，以及使用这种隔板制造的电池，该电池具有提高的和良好平衡的电容、循环性能、放电性能、耐热性、耐压性、生产率。 

发明内容

作为深入研究的结果，已经发现，通过将多孔聚乙烯层与包含0.1-99.9重量％聚乙烯和0.1-99.9重量％聚丙烯的多孔层组合，所述聚丙烯优选具有6×10⁵以上的重均分子量和90J/g以上的熔化热(通过差示扫描量热计测量)，所述聚丙烯中分子量为1.8×10⁶以上的部分为10质量％以上，可以获得具有良好平衡的关闭性能、熔化性能、渗透性和针刺穿强度的多层微孔聚烯烃膜。 

因此，本文中公开的是一种多层微孔聚烯烃膜，所述多层微孔聚烯烃膜优选至少包括含有聚乙烯的第一多孔(或微孔)层(层″A″)，以及含有0.1-99.9重量％聚乙烯和0.1-99.9重量％聚丙烯的第二多孔(或微孔)层(层″B″)，所述聚丙烯具有：(1)6×10⁵以上的重均分子量，(2)90J/g以上的熔化热(通过差示扫描量热计测量)，以及(3)分子量为1.8×10⁶以上的聚丙烯部分，所述聚丙烯部分为所述聚丙烯的10质量％以上。 

在本文中还公开了电池隔板，所述电池隔板由多层微孔聚烯烃膜组成，所述多层微孔聚烯烃膜至少包括聚乙烯的第一多孔层，以及包含0.1-99.9重量％聚乙烯和0.1-99.9重量％聚丙烯的第二多孔层，所述聚丙烯具有：6×10⁵以上的重均分子量，90J/g以上的熔化热(通过差示扫描量热计测量)，10质量％以上的具有1.8×10⁶以上的分子量的聚丙烯部分。 

在本文中还公开了一种电池，所述电池包括隔板，所述隔板由多层微孔聚烯烃膜组成，所述多层微孔聚烯烃膜至少包括聚乙烯的第一多孔层，以及第二多孔层，所述第二多孔层包含0.1-99.9重量％的聚乙烯和0.1-99.9 重量％的聚丙烯，所述聚丙烯具有：(1)6×10⁵以上的重均分子量；(2)90J/g以上的熔化热(通过差示扫描量热计测量)；以及(3)分子量为1.8×10⁶以上的聚丙烯部分，所述聚丙烯部分为所述聚丙烯的10质量％以上。 

为了获得具有良好平衡的性能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满足下列条件。