[发明专利]电池隔膜

说明书

本发明涉及一种至少包括聚乙烯的微孔薄膜，上述聚乙烯具有大于5dl/g的特性粘度(在十氢化萘(decaline)中135℃下测量)以及最高为70vol.％的孔隙率。本发明尤其涉及适用作电池隔膜的微孔薄膜。

这种微孔薄膜可以从JP-A-08034873获知。在JP-A-08034873的实施例27中描述了含有聚乙烯的微孔膜，该聚乙烯具有14dl/g的特性粘度和52.5vol.％的孔隙率。适合用作电池隔膜的薄膜最好尽可能的薄。由于此原因，孔隙率最高为70vol.％。每单位面积和每单位厚度的薄膜重量最好尽可能的大，薄膜最好具有最高可能的耐刺破性能，以防止在薄膜的缠绕过程中受到电极尖端的损伤。适合用作电池隔膜的薄膜还具有最高可能的导电性。由于导电性取决于开孔数用Gurley值表达的空气渗透性是衡量导电性的标准。根据ASTM标准D726，Gurley值确定为s/50ml，上述标准采用的测量面积为6.45cm²(1平方英寸)，重量567克。低Gurley值意味着薄膜具有高空气渗透性，因此也具有高的导电性。

本发明的目的是提供一种微孔薄膜，结合了上述的所有性能，比已知的薄膜更适合用作电池隔膜。

此目的的实现是因为薄膜具有至少为2.5的电池隔膜品质因数(F)

F=BW.PR/(G.t)其中BW为基本重量(g/m²)，PR为抗穿刺性(g)，G为Gurley值(s/50ml)，t为薄膜厚度(μm)。

这些使薄膜具备用作电池隔膜所希望的优于现有薄膜的更加理想的性能组合。

在本文中的“特性粘度”应理解为根据ASTM D4020，在十氢化萘(decaline)中135℃下测量的特性粘度(dl/g)。

“抗刺破性”在本文中应理解为根据DIN 53373(g)测量的抗刺破性。

“Gurley”在本文中应理解为根据ASTM D726(sec/50ml)测量的Gurley值。薄膜厚度(t)是根据ISO4593(μm)测量的厚度。

本发明还涉及根据本发明制备微孔薄膜的方法。已知的制备微孔薄膜的方法在JP-B-8-34873中描述。它描述通过下述步骤制备微孔聚乙烯膜的方法：将特性粘度大于5dl/g的均匀的聚乙烯溶液形成薄膜，冷却薄膜，双轴向地拉伸已冷却的薄膜。

此方法的缺点在于在JP-A-08034873中描述的方法不能用于生产电池隔膜品质因数为2.5或更高的微孔薄膜。

本发明的目的是提供一种方法，可以生产出电池隔膜的品质因数至少为2.5的微孔薄膜。

此目的是这样实现的：在低于溶剂中聚乙烯溶解温度的温度下，在拉伸之前通过蒸发的方式从薄膜中去除易蒸发的溶剂，使拉伸后的薄膜通过砑光机。

已知的聚乙烯溶剂被用作易蒸发的溶剂，例如脂肪族的、脂环族的、芳香族的烃，例如甲苯，二甲苯，四氢化萘，十氢化萘(decaline)，C₆-C₁₂烷烃或石油馏分，也可以是卤代烃，例如三氯苯和其它已知溶剂。考虑到溶剂的去除优选采用在大气压力下沸点低于210℃的溶剂，几乎上述所有溶剂都满足此条件。

为了由聚乙烯溶液生产薄膜，所采用的必须是特性粘度大于5dl/g的均匀的聚乙烯溶液。均匀的聚乙烯溶液的连续制备可以采用已知技术来实现。例如在挤压机中。此技术的使用所表现的优点在于溶液可以用单一的连续操作制备并且挤压成薄膜，或者用其它方法加工成薄膜。本发明并不限于此技，术用不同方法制备的均匀溶液也可加工出微孔薄膜对本领域普通技术人员来说是显而易见的。

溶液中聚乙烯的浓度可以是宽范围内的不同取值，通常根据实际情况在2-50wt.％之间选择。溶液中含有的聚乙烯少于大约2wt.％时，生产出易碎的薄膜，进一步的加工变得非常困难。另一方面，当浓度高于30wt.％时，尤其高于50wt.％时，加工溶液变得相当困难。所含聚乙烯的浓度为50wt.％或以上的浓缩溶液虽然是可能采用的，然而不是很可取的，因此也在本发明的范围之内。在具有相同的总体浓度时，部分聚乙烯在溶解之前交联时，溶液的加工性能在某些情况下证明要好于溶液中仅含有非交联的聚乙烯的溶液。

薄膜由聚乙烯溶液形成。这可以采取不同的方法，例如借助于带有非常宽的狭缝形喷嘴的喷丝头进行纺丝，采用挤压或浇铸到轧辊或带子上的方式。