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      用于鋰離子二次電池的改進的多層微孔膜隔板及相關方法與流程

      文檔序號:11289884閱讀:198來源:國知局
      用于鋰離子二次電池的改進的多層微孔膜隔板及相關方法與流程
      相關申請交叉引用本申請要求2014年11月26日提交的共同未決美國臨時專利申請no.62/084,655的優(yōu)先權及權益,該臨時申請通過全文引用并入本文。根據(jù)至少選定的實施方式,本發(fā)明或申請致力于新的或改進的電池隔板、基底薄膜或膜,和/或制造和/或使用這種隔板、薄膜或膜的方法。根據(jù)至少特定的選定實施方式,本發(fā)明或申請致力于新的或改進的用于鋰離子二次電池的單層或多層共擠出或層合的微孔電池隔板,和/或制造和/或使用這種隔板的方法。根據(jù)至少特別的實施方式,本發(fā)明致力于新的或改進的用于鋰離子二次電池的多層層合的微孔電池隔板,和/或制造和/或使用這種隔板的方法??赡軆?yōu)選的本發(fā)明的干法工藝隔板為厚度在12μm至30μm范圍內的三層層合的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(pp/pe/pp)微孔膜,其具有改進的刺穿強度和低電阻,為鋰離子電池帶來了改進的循環(huán)和充電性能。另外,對大功率應用來說,優(yōu)選的本發(fā)明的隔板或膜的低抗電阻性和高孔隙率在鋰電池中提供了更高的充電速率。
      背景技術
      :存在多種提高用于鋰離子二次電池的微孔隔板膜的機械強度的方法。美國專利no.6,602,593中討論了這樣一種提高干法工藝微孔電池隔板膜的機械強度的方法。這種方法基于在吹塑薄膜擠出過程中采用至少1.5的吹脹比(blow-upratio,bur)。正如本領域的技術人員所知的,吹脹比方法包括被吹脹的薄膜自環(huán)形??诘膹较蚺蛎洝2捎玫扔诨虼笥?.5的吹脹比在擠出的膜的橫向(td)上獲得了提高水平的晶體結構取向。美國專利no.8,795,565描述了一種雙軸向拉伸技術,包括對干法工藝前體膜進行伴有受控md松弛工藝步驟的加工方向(md)和橫向(td)兩個方向的拉伸。經過雙軸向拉伸的膜在加工方向(md)和td方向具有改進的機械強度,這可預示當被用做鋰離子電池中的電池隔板膜時的優(yōu)異的強度性能。美國專利no.8,486,556公開了一種多層的電池隔板,其具有由混合穿透強度測試法定義的改進的強度,該方法測量在隔板膜中造成短路所需的力。采用具有≤1.2克/10分鐘熔體流動指數(shù)的高分子量聚丙烯樹脂來制備多層隔板,熔體流動指數(shù)是在多層隔板膜的pp/pe/pp三層構型的聚丙烯層測量的,多層隔板具有21至24.5μm范圍內的厚度,35%至37%范圍內的孔隙率,18至19秒的astmgurley值(等同于450至475秒的jisgurley值),以及2.1至2.3ω-cm2范圍內的抗電阻性(er)(等同于術語離子電阻,ir)。同樣已知的還有濕法工藝微孔電池隔板,其通常也經過雙軸向拉伸,并可具有相當平衡的md和td強度性能。采用濕法工藝制備的微孔膜的例子可為美國專利no.5,051,183、6,096,213、6,153,133和6,666,969。濕法工藝電池隔板膜是采用分子量非常高的聚合物樹脂制造的,樹脂通常具有大于500,000(更優(yōu)選大于1,000,000)的分子量,并且需要使用增塑劑,以便進行熔融擠出。另外,為了使分子量非常高的樹脂經歷熔融擠出,必須使用通常為油的被稱為增塑劑的組分。作為制造工藝的一部分,必須使用溶劑將增塑劑提取出去。在制造工藝的提取步驟被油增塑劑污染的溶劑必須被回收,以使提取溶劑和油達到能使用的純度質量。這是昂貴的額外能耗成本。因此,與不需要溶劑的、“綠色的”、低負荷的、成本更低的干法工藝相比,濕法工藝是不利的,因其可能是環(huán)境挑戰(zhàn)的工藝,需要高成本的溶劑處理和多種處理問題。bur吹塑薄膜法、干法工藝膜的td拉伸以及濕法工藝雙軸向拉伸多孔膜等已知方法尚未獲得具有低電阻(er)的優(yōu)異的強度性能,所謂低電阻不僅是指在<2ω-cm2的er范圍,而且是指在低得多的范圍內,更優(yōu)選在≤1.3ω-cm2的范圍內。因此,存在著對這類工藝的需求,其為干法工藝、不使用溶劑、環(huán)境負荷低,能生產出在鋰離子電池中具有優(yōu)異的循環(huán)性能和安全性的微孔電池隔板或膜。大功率應用,例如電動車(edv)工業(yè)中的電池制造商希望或需要這樣的微孔電池隔板,為了最佳的高能量性能,其厚度優(yōu)選在14至30μ的范圍內,微孔性,具有高充電速率(c-速率)。此外,存在對能滿足edv和油電混合動力車(hev)電池系統(tǒng)要求的干法工藝微孔電池隔板或膜的需求。發(fā)明概述根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明致力于上述需求,和/或致力于新的或改進的電池隔板、基底薄膜或膜,和/或制造和/或使用這種隔板、薄膜或膜的方法。根據(jù)至少特定的選定實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于新的或改進的用于鋰離子二次電池的單層或多層、共擠出或層合的微孔電池隔板,和/或制造和/或使用這種隔板的方法。根據(jù)至少特別的實施方式,本發(fā)明致力于新的或改進的用于鋰電池、二次或可充電鋰電池、鋰離子二次電池的多層層合的微孔電池隔板和/或制造和/或使用這種隔板的方法??赡軆?yōu)選的本發(fā)明的干法工藝隔板是厚度在14μm至30μm范圍內的三層層合的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(pp/pe/pp)微孔膜,為鋰電池中改進的循環(huán)和充電性能,具有改進的刺穿強度和低電阻。另外,優(yōu)選的本發(fā)明的隔板或膜的低電阻和高孔隙率為大功率應用(如edv或hev)的鋰電池提供了更高的充電速率(c速率)性能。開發(fā)了用于鋰離子可充電電池的新的微孔電池隔板。可能優(yōu)選的本發(fā)明的隔板膜、隔板、基底薄膜或膜是包括聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(pp/pe/pp)三層構型的干法工藝多層層合的微孔電池隔板或膜。多層pp/pe/pp包括由內部的pe層提供的熱關斷功能。另外,外層的pp層提供了對改進的循環(huán)和連續(xù)補充充電性能來說優(yōu)異的抗氧化性。采用高分子量、低熔體流動指數(shù)的聚丙烯樹脂或高分子量、低熔體流動指數(shù)的聚丙烯樹脂的摻和物制造優(yōu)選的聚丙烯層,這類樹脂在擠出時無需使用增塑劑,并可制造出具有高度片晶取向內部微結構的前體膜。這種前體膜pp層中的高度片晶取向可能對本發(fā)明的隔板多孔膜的改進的機械強度性能起著決定性的作用。此外,片層結構中的結晶度對在微孔隔板膜的制造過程中的拉伸步驟中的微孔的形成起著不可或缺的作用,并對構成pp/pe/pp隔板或膜中多孔層的整體微結構的孔大小和孔隙率有主要影響??赏ㄟ^干法拉伸工藝(干法工藝)制備本發(fā)明的多層隔板、基底薄膜(適合被涂覆或者與其他層層合)或膜,這種工藝通常包括:分別擠出pp和pe無孔前體;將無孔前體以pp/pe/pp堆疊構型粘合在一起,形成粘合的無孔pp/pe/pp前體;拉伸以形成微孔多層膜,其中,對無孔的、半結晶的、被擠出的聚合物前體在加工方法(md)的拉伸導致了孔的形成。兼具低er、高孔隙率、低gurley值和高刺穿強度的優(yōu)選的本發(fā)明的膜對用于大功率終端應用中的鋰或鋰離子可充電電池具有改進的循環(huán)壽命性能和/或更高水平的安全性。已發(fā)現(xiàn),通過吹塑擠出前體薄膜的徑向膨脹而獲得的橫向上結晶結構取向的提高可改善機械強度,尤其是td拉伸強度和td延伸,從而使得經過拉伸的微孔膜在加工方向(md)有較少的開裂。當與現(xiàn)有技術的電池隔板膜相比時,由于兼具≥38%的高孔隙率、≤1.5ω-cm2的低電阻和≤320秒/100cc的低jisgurley值,示例性的本發(fā)明的多層膜,厚度優(yōu)選在約12至30μm的范圍內,具有高充電速率性能。電池隔板的低er和高孔隙率在鋰離子二次電池中產生更高水平的電解液離子電導率和/或提高長期循環(huán)壽命。為了獲得低er和高孔隙率,優(yōu)選采用高分子量、低熔體流動指數(shù)的聚丙烯聚合物樹脂制造本發(fā)明的多層隔板膜,當采用無需使用溶劑和無提取步驟的干法工藝熔融擠出時,這種樹脂在前體膜中產生高水平的片晶含量。當拉伸具有高含量片晶的前體膜以形成孔時,所得的微孔膜表現(xiàn)出提高的刺穿強度、低er和高孔隙率。隔板應當具有足夠的機械強度,以便承受電池組裝過程中的嚴苛以及貫穿電池整個壽命期間的充電和放電循環(huán)。本發(fā)明的隔板優(yōu)選具有在14μm厚度下330gf至30μm厚度下549gf的刺穿強度。就鋰離子二次電池的電池循環(huán)壽命和安全性能來說,本發(fā)明的干法工藝微孔電池隔板膜優(yōu)選具有相當或優(yōu)于介于干法工藝和濕法工藝電池隔板微孔膜的隔板性能。在干法工藝中,在拉伸步驟中形成孔的方式包括加工方向的拉伸,這種拉伸將堆疊的片晶片拉開,使聚合物纖絲伸展并形成矩形的孔。在前體膜的無孔pp層的片層結構中的結晶數(shù)量可能是干法工藝拉伸的微孔膜的內部多孔微結構的形成中的關鍵因素。在x.m.zhang等的“聚合物吹塑薄膜hdpe、lldpe和ldpe的定向結構和各向異性性能”(orientedstructureandanisotropypropertiesofpolymerblownfilmshdpe,lldpeandldpe,聚合物,45(2004)217–229)及在s.tabatabaei等的“通過拉伸由pp/hdpe多層薄膜獲得的微孔膜”(microporousmembranesobtainedfrompp/hdpemultilayerfilmsbystretching,jms345(2009)148-159)中提到,結晶相的結構強烈影響薄膜的機械性能。當本發(fā)明的更高片晶含量的前體膜被拉伸形成孔時,所得的微孔膜表現(xiàn)出提高的刺穿強度、低er及高孔隙率。就鋰離子二次電池的電池循環(huán)壽命和安全性而言,這些因素中的每一個都對隔板膜的高性能有貢獻。附圖說明圖1為被蝕刻的pp膜表面視圖的sem顯微照片,顯示了均勻有序的堆疊片狀結構。圖2為pp和hdpe膜的應力應變圖。圖3為ce6微孔薄膜表面的sem顯微照片,放大倍率為20,000。圖4為ce5微孔薄膜表面的sem顯微照片,放大倍率為20,000。圖5為聚丙烯中的鏈折疊以及折疊中分子水平的聚合物結構的示意圖(見“雙折射理論”(thetheoryofbirefringence,cambridgepolymergroup,2004,cpgan#014,www.campoly.com)。圖6為本發(fā)明實施例2膜表面的sem顯微照片。圖7為實施例2膜的橫切面sem顯微照片。圖8為實施例3膜表面的sem顯微照片。圖9為實施例4膜表面的sem顯微照片。圖10為實施例5膜表面的sem顯微照片。圖11為實施例5膜的橫切面sem顯微照片。圖12為并排比較本發(fā)明實施例2、3、4和5的膜表面的sem顯微照片。圖13為ce1的表面sem顯微照片。圖14為電阻-厚度圖。圖15為刺穿強度-厚度圖。圖16為孔隙率-厚度圖。發(fā)明詳述開發(fā)了用于鋰電池例如鋰離子可充電電池的示例性的新的或改進的微孔電池隔板??赡軆?yōu)選的本發(fā)明的隔板膜是采用高分子量和低熔體流動指數(shù)的聚丙烯樹脂或高分子量和低熔體流動指數(shù)的聚丙烯樹脂的摻和物(至少對外層來說)制造的干法工藝pp/pe/pp多層微孔電池隔板膜,當擠出時(無需使用在后續(xù)步驟中必須被提取出去的增塑劑),這種樹脂產生具有高水平片晶取向內部微結構的前體膜。另外,這種內部微結構具有高度均勻的片晶結構,其影響著干法工藝拉伸步驟中微孔的形成。圖1為被蝕刻的pp無孔膜的sem顯微照片,其具有均勻有序的堆疊片晶結構,未經md或td拉伸。為了更好地觀察片晶結構,進行蝕刻工藝以去除任何非結晶部分??自谀ぶ械男纬煞绞皆诂F(xiàn)有技術中是已知的,并被發(fā)表在x.m.zhang等的“聚合物吹塑薄膜hdpe、lldpe和ldpe的定向結構和各向異性性能”(聚合物,45(2004)217–229)和s.tabatabaei等的“通過拉伸由pp/hdpe多層薄膜獲得的微孔膜”(jms345(2009)148-159)中。圖2為典型的應力/應變圖,顯示了無孔膜對施加的應力的反應,其中描繪了堆疊的片晶片被初始施加的應力拉開的情形。在片晶片被初始分離后,聚合物鏈被進一步從片晶堆垛拉開,形成被稱為纖絲的伸長的聚合物鏈。圖2描繪了聚合物纖絲隨施加應力的進一步伸展而在微結構中形成孔區(qū)域。圖3和圖4是顯示ce6和ce5微孔隔板膜表面微觀形貌的sem顯微照片。在20,000的放大倍率下,片晶和纖絲結構清晰可見。對ce6和ce5膜的片晶區(qū)域的比較證明,ce6具有比ce5更厚的片晶區(qū)域。圖5描繪了聚丙烯片晶中的鏈折疊以及層結構中代表性的分子水平的聚丙烯聚合物鏈(見“雙折射理論”(thetheoryofbirefringence,cambridgepolymergroup,2004,cpgan#014,www.campoly.com)。通過稱量230℃下2.16kg聚丙烯聚合物流在10分鐘的時間內的質量來測量熔體流動指數(shù)(mfi或mfi),其是聚合樹脂的固有屬性,被用在熔融流動擠出工藝中,并與樹脂的分子量有關。分子量越高的pp具有越低的mfi值。表1列出了ce6和ce5微孔膜的熔體流動指數(shù)值,以及由具有列出的mfi值的樹脂所制得的微孔膜的孔大小。編號mfi孔大小,μmce65.00.064ce51.50.04ex.1–ex.60.80.029-0.038表1樹脂和膜的性能ce6和ce5是采用不同分子量和熔體流動指數(shù)(mfi)的聚丙烯樹脂制造的,這可能是干法工藝中在前體膜的熔融擠出過程中形成的片晶區(qū)域發(fā)展的關鍵因素。ce6的聚丙烯樹脂具有5.0g/10分鐘的mfi,是制造ce5所用樹脂的熔體流動指數(shù)(mfi)的3倍多,證明mfi值的變化可顯著影響片晶區(qū)域的發(fā)展以及多孔隔板膜微結構中這些片晶區(qū)域的均勻性。實施例表2列出了本發(fā)明實施例ex.1–ex.12的12個隔板(以及4個比較實施例ce1至ce4)的性能。本發(fā)明實施例的厚度在14μm至30μm的范圍內,這對edv應用是優(yōu)選的目標厚度范圍。厚度,μmjisgurley值,秒/100ccer,ω-cm2孔隙率%pp孔大小,μmps,gfex.114.43201.239%0.029330ex.217.32901.241%0.031350ex.3202501.048%0.038400ex.4203201.347%0.032450ex.5253201.250%0.035450ex.6303501.453%0.036549ex.7122301.142%0.034280ex.8142101.044%0.039300ex.9162500.950%0.036350ex.10182501.144%0.040380ex.11181900.948.5%0.048360ex.12252501.053%0.045420ce116.73161.541%0.030325ce2256202.539%0.028380ce3205301.439%0.027360ce4164602.035%0.032250表2隔板膜的性能本發(fā)明的隔板膜是采用高分子量聚丙烯樹脂制造的。當熔融擠出這種更高結晶度的樹脂時,所得的無孔前體膜具有高水平的片晶取向。對較高分子量的無孔前體膜進行退火并拉伸,產生在更高的孔隙率和較低的er下具有改進刺穿強度的微孔膜。與圖3(ce6)和圖4(ce5)相比,圖6所示的本發(fā)明實施例2的pp表面的sem顯微照片顯示出由更厚的片晶區(qū)域所指示的更高水平的片晶含量。更厚的片層可產生機械強度更高的微孔膜。圖8、9和10顯示了實施例3、4和5的sem顯微照片。本文所描述的本發(fā)明的實施例是包含pe層的熱關斷微孔膜。圖11為橫截面sem顯微照片,顯示了本發(fā)明實施例2的三層pp/pe/pp構型,其中,各pp和pe層的厚度用微米標注。在135℃左右提供熱關斷的內部pe層通常具有比外部pp層更大的孔。圖12并排比較了本發(fā)明實施例2、3、4和5表面的sem顯微照片,證明在膜的內部微結構中更高含量的結晶含量。圖12的sem顯微照片證明本發(fā)明的實施例具有更高水平的片晶和均勻性。圖13為比較實施例1表面的sem顯微照片,其片晶的均勻度較低。本發(fā)明無孔前體膜中片晶的含量和均勻度以及微孔隔板膜的孔大小和孔隙率可能對隔板的性能如電阻、gurley值和刺穿強度起重要作用。本發(fā)明實施例1至實施例12的膜在12至30μm范圍內的厚度下具有0.9至1.4范圍內的電阻(er)值,這為edv應用提供了高性能的微孔膜。優(yōu)選的本發(fā)明的微孔膜具有低er和低gurley值,其對在用于edv和其他動力應用中的鋰電池中獲得與現(xiàn)有技術的電池隔板膜相比優(yōu)異的高速率性能是重要的。圖14是本發(fā)明實施例1至12的膜的以ω-cm2計的er作為以μm計的膜厚度的函數(shù)的圖。本發(fā)明的實施例具有顯著低于比較實施例ce1、2、3和4的er。此外,當本發(fā)明的實施例的厚度從12μm增至30μm時,er保持≤1.5ω-cm2的低值。低er隔板膜提供了在鋰離子電池充電和放電循環(huán)過程中改進水平的鋰離子傳導率,增強了電池的整體性能。圖15是本發(fā)明實施例1至12的隔板膜的刺穿強度作為厚度的函數(shù)的圖。本發(fā)明的膜具有比比較實施例ce1至ce4更高的刺穿強度。厚度只有12μm的實施例7具有比16μm厚的ce4更高的刺穿強度。本發(fā)明的膜能更好地經受電池組裝的纏繞過程中的嚴苛,這可轉化成在電池循環(huán)過程中對枝晶穿透的改進的機械強度保護。就更高的刺穿強度來說,圖15所示的在12μm至30μm厚度范圍內的本發(fā)明的膜勝過了作為比較的現(xiàn)有技術。圖16是本發(fā)明實施例1至12的膜的孔隙率(%)作為厚度的函數(shù)的圖。與比較實施例ce1至ce4相比,本發(fā)明的膜在12μm至30μm的厚度范圍內具有更高百分比的孔隙率,就電解液的導電率和電解液的保持能力而言,其在鋰離子電池中將表現(xiàn)得更好。更高的刺穿強度、高百分比的孔隙率和低er對鋰離子電池特別是大功率應用中更好的循環(huán)壽命和/或安全性能做出了貢獻。根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于:如本文所示或所描述的改進的隔板、膜或基底薄膜,和/或其中隔板為多層隔板、膜或基底薄膜,其中隔板為三層隔板、膜或基底薄膜,其中隔板通過干法拉伸工藝制造,其中隔板通過層合工藝制造,其中隔板具有至少330gf的刺穿強度(ps)并具有至少14μm的厚度,其中隔板具有至少280gf的刺穿強度(ps)并具有至少12μm的厚度,其中隔板具有至少350gf的刺穿強度(ps)并具有至少16μm的厚度,其中隔板具有至少35%的孔隙率,其中隔板具有大于37%的孔隙率,其中隔板具有至少39%的孔隙率,其中隔板具有約35%至65%范圍內的孔隙率,其中隔板具有約39%至53%范圍內的孔隙率,其中隔板特別好地適合于比如用于電動車中的動力電池,其中隔板具有小于等于1.5ω-cm2的er,具有至少35%的孔隙率,并適合高c速率充電和放電,其中隔板包括至少一種根據(jù)干法工藝制備的微孔聚烯烴膜,其中將聚丙烯樹脂擠出形成所述膜,所述樹脂具有小于或等于約0.8g/10分鐘的熔體流動指數(shù)(mfi),和/或等等。根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于:改進的多層隔板、膜或基底薄膜,其包括:至少一種根據(jù)干法拉伸工藝制造的微孔膜,其中,將聚烯烴樹脂、混合物或摻和物擠出形成所述膜,所述樹脂具有小于等于約0.8g/10分鐘的熔體流動指數(shù)(mfi),和其中所述隔板具有大于等于約14μm的厚度,約35%至約65%范圍內的孔隙率,以及小于等于約1.5ω-cm2的電阻(er)值,和可選地,其中隔板為三層隔板或基底薄膜,通過干法拉伸工藝制造,通過層合工藝制造,具有至少280gf的刺穿強度(ps)并具有至少12μm的厚度,具有至少330gf的刺穿強度(ps)并具有至少14μm的厚度,具有至少350gf的刺穿強度(ps)并具有至少16μm的厚度,具有至少35%的孔隙率,具有大于37%的孔隙率,具有至少39%的孔隙率,具有在約35%至65%范圍內的孔隙率,具有在約39%至53%范圍內的孔隙率,特別好地適合于比如用于電動車中的動力電池,具有小于等于1.5ω-cm2的er,具有至少35%的孔隙率,并適合高c速率充電和放電;包括至少兩種根據(jù)干法工藝制造的微孔聚烯烴膜,其中,將聚丙烯樹脂擠出形成所述膜,所述樹脂具有小于等于約0.8g/10分鐘的熔體流動指數(shù)(mfi);包括至少三種根據(jù)干法工藝制造的微孔聚烯烴膜,其中,將聚丙烯樹脂拉伸形成所述膜,所述樹脂具有小于等于約0.8g/10分鐘的熔體流動指數(shù)(mfi);包括至少一種聚乙烯膜,包括至少兩種聚丙烯膜和/或具有比相同厚度的現(xiàn)有隔板改進的刺穿強度,和/或等等。根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于:如本文所示或所描述的多層隔板,具有比相同厚度的現(xiàn)有多層隔板改進的刺穿強度。根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于:如本文所示或所描述的三層隔板,具有比相同厚度的現(xiàn)有三層隔板改進的刺穿強度。根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于新的或改進的電池隔板、基底薄膜或膜,和/或制造和/或使用這種隔板、薄膜或膜的方法。根據(jù)至少特定的選定實施方式、方面或目標,本發(fā)明或申請致力于用于鋰離子二次電池的新的或改進的單層或多層、共擠出或層合的微孔電池隔板,和/或制造和/或使用這種隔板的方法。根據(jù)至少特別的實施方式,本發(fā)明致力于用于鋰離子二次電池的新的或改進的多層層合的微孔電池隔板,和/或制造和/或使用這種隔板的方法??赡軆?yōu)選的本發(fā)明的干法工藝隔板為三層層合的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(pp/pe/pp)微孔膜,厚度在14μm至30μm的范圍內,對鋰離子電池中改進的循環(huán)和充電性能具有改進的刺穿強度和低電阻。另外,優(yōu)選的本發(fā)明的隔板或膜的低電阻和高孔隙率為大功率應用中的鋰電池提供了更好的充電速率性能。提供了用于鋰離子二次電池的改進的多層層合的微孔電池隔板,和/或制造或使用這種隔板的方法。優(yōu)選的本發(fā)明的干法工藝隔板為三層層合的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔膜,厚度在14μm至30μm的范圍內,對鋰離子電池改進的循環(huán)和充電性能來說,具有改進的刺穿強度和低電阻。另外,優(yōu)選的本發(fā)明的隔板或膜的低電阻和高孔隙率為大功率應用中的鋰電池提供了更好的充電速率性能。測試方法厚度根據(jù)astmd374測試規(guī)程,采用emvecomicrogage210-a精密千分尺厚度測試儀測量厚度。厚度值的單位為微米(μm)。刺穿強度首先將測試樣品在73.4℃和50%的相對濕度下預處理20分鐘。用instron4442型測量測試樣品的擊穿強度。在1/4”x40”連續(xù)樣品標本沿對角線方向測量30次并取平均值。針的半徑為0.5mm。下降速度為25mm/min。薄膜被牢固地固定在夾持裝置中,其采用o-環(huán)將測試樣品在適當?shù)奈恢美喂痰貖A緊。固定區(qū)域的直徑為25mm。記錄被針刺的薄膜相對于測試薄膜產生的阻力(以克力計)的位移(以mm計)。最大的阻力為以克力(gf)計的擊穿強度。用這種測試方法繪制負荷-位移圖??状笮∮胮orousmaterials,inc.(pmi)提供的aquapore來測量孔大小??状笮∮忙蘭表示??紫堵什捎胊stm方法d-2873測量微孔薄膜樣品的孔隙率,其被定義為微孔膜中空隙空間的百分比。td和md拉伸強度根據(jù)astmd-882法,用instron4201型測量沿md和td的拉伸強度。熔體流動指數(shù)(mfi)采用astmds1238測量聚合物樹脂的熔體流動指數(shù);對聚乙烯的mfi測量來說,溫度=190℃,使用2.16kg重的樣品,對聚丙烯,溫度=230℃,使用2.16kg重的樣品。mfi以克/10分鐘計??闺娮栊?er)(也稱為離子電阻,ir)抗電阻性被定義為填充有電解液的隔板的以ω-cm2計的阻值??闺娮栊缘膯挝粸棣?cm2。通過從成品材料中切割下小塊的隔板并隨后將其置于兩個阻塞電極之間來表征隔板的電阻。用電池電解液(1.0m的lipf6鹽在ec/emc溶劑中,體積比為3:7)浸透隔板。用4-探頭ac阻抗技術測量隔板的電阻r,以歐姆(ω)計。為了減少在電極/隔板界面處的測量誤差,需要通過加入更多的層來進行多層測量。之后,根據(jù)多層測量結果,通過公式rs=psl/a計算被電解液浸透的隔板的(離子)電阻rs(ω)。其中,ps為以ω-cm計的隔板的離子電阻率,a為以cm2計的電極面積,l為以cm計的隔板厚度。比值ps/a為斜率,由隔板電阻的變化(δr)對多層的變化(δδ)計算而來,即斜率=ps/a=δr/δδ。根據(jù)至少選定的實施方式、方面或目標,本發(fā)明提供用于鋰離子二次電池的新的或改進的多層層合的微孔電池隔板和/或制造和/或使用這種隔板的方法。優(yōu)選的本發(fā)明的干法工藝隔板是厚度在14μm至30μm范圍內的三層層合的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔膜,其為鋰離子電池中改進的循環(huán)和連續(xù)充電或充電性能,具有改進的刺穿強度和低電阻。另外,優(yōu)選的本發(fā)明的隔板或膜的低電阻和高孔隙率為大功率edv或hev應用的鋰電池提供了較高的沖電的速率性能。本發(fā)明可體現(xiàn)為其他形式而不背離其精神和基本屬性,因此,在表明發(fā)明的范圍時,應參考所附的權利要求書而非前述說明書。另外,本文所公開的發(fā)明能夠在沒有本文未特別公開的要素下施行。當前第1頁12
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