[发明专利]多层微孔膜

说明书

关联申请的相互参照

本申请要求2010年5月20日提交的美国专利申请61/346,675的优先权，并且要求2010年1月27日提交的美国专利申请61/298,752、2010年1月27日提交的美国专利申请61/298,756、2009年6月19日提交的美国专利申请61/218,720和2010年6月4日提交的美国专利申请61/351,380的权益和优先权，分别将其全部内容作为参照引入本说明书中。

技术领域

本发明涉及具有至少两层的微孔膜，其中，第1层含有聚甲基戊烯，第2层含有聚合物、且具有与第1层的组成实质上不同的组成。本发明还涉及上述膜的制造方法和上述膜作为锂离子电池等中的电池隔膜的应用。

背景技术

微孔膜例如可用作锂离子电池等中的电池隔膜(“BSF”)。可用作驱动电动车和混合电动车等的电池等大容量电池可通过增大BSF的熔化温度、戳穿强度和电解质亲合力得以改善，而不会显著地降低多孔性、透过性和热稳定性(热收缩)等其它重要的膜特性。增大的强度是重要的，这是因为它减小由BSF故障引起的内部短路的危险性。电解质亲合性的改善导致电池成品率的提高，这是由于缩短了平衡电极-电解质--BSF组装所需的时间。

为了实现升高的电池温度下的故障保护，含有聚合物的微孔膜已用作锂离子电池中的BSF。上述膜在升高的电池温度下聚合物移动性增加，它导致渗透性明显降低。该效应(称为“关闭”(shutdown))是有益的，这是因为BSF在关闭温度以上透过度的减小引起电池电化学活性降低，由此减小电池在过度充电、迅速放电或其它高温电池条件下电池故障的风险。由于电池内部温度即使在电化学活性降低时也会继续升高，所以希望增大BSF在升高的温度下的热稳定性以进一步减小电池故障的风险。作为热稳定性的量度之一的BSF的熔化温度，与BSF能将电池的阳极与阴极电隔离的最高温度有关。通过在BSF的聚合物中包含高熔点物质(例如聚丙烯)以提高BSF的熔化温度，由此可增大BSF的熔化温度。

含有(i)聚甲基戊烯和聚乙烯以及(ii)聚甲基戊烯和聚丙烯的单层BSF的熔化温度≥200℃，但是这些膜与含有聚乙烯和/或聚丙烯的BSF相比具有更低的戳穿强度和更小的电解质亲合性。

发明内容

在实施方式之一中，本发明涉及一种多层微孔膜，包括：

i.第1层，含有基于第1层的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯；以及

ii.第2层，含有基于第2层的重量为9.0重量％～40.0重量％的聚甲基戊烯；

第2层具有与第1层的组成实质上不同的组成，并且第2层具有第1层厚度的2.0倍以下的厚度。

在另一个实施方式中，本发明涉及一种微孔膜的制造方法，包括：

步骤(a)，形成含有第1稀释剂和第1聚合物共混物的第1混合物，第1聚合物共混物含有基于第1聚合物共混物的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯；

步骤(b)，形成含有第2稀释剂和第2聚合物共混物的第2混合物，第2聚合物共混物含有基于第2聚合物共混物的重量为9.0重量％～40.0重量％的聚甲基戊烯；

步骤(c)，形成含有第3稀释剂和第3聚合物共混物的第3混合物，第3聚合物共混物含有基于第3聚合物共混物的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯；

步骤(d)，制造具有含第1混合物的第1层、含第3混合物的第3层和含第2混合物的第2层的片材，第2层位于第1和第3层之间，第1混合物具有与第1和第3混合物各自的组成实质上不同的组成，并且第2层具有第1和第3层厚度的2.0倍以下的厚度；以及

步骤(e)，从上述述片材中除去第1、第2和第3稀释剂的至少一部分。在另一个实施方式中，本发明涉及一种电池，包括阳极、阴极、电解质和位于阳极与阴极之间的至少一层隔膜，该隔膜含有：

iii.第1层，含有基于第1层的重量为20.0重量％以下的聚甲基戊烯；以及

iv.第2层，含有基于第2层的重量为9.0重量％～40.0重量％的聚甲基戊烯；

第2层具有与第1层的组成实质上不同的组成，并且第2层具有第1层厚度的2.0倍以下的厚度。

具体实施方式