聚合物微孔膜;優(yōu)選地,所述 聚合物選自下述聚合物中的至少一種:超高分子量聚乙烯、線性聚乙烯、支化聚乙烯、高密 度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚對(duì) 苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚酰亞胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯 乙烯及其共聚物、聚氯乙烯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、尼龍、聚砜、聚碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲 基丙烯酰胺、聚甲醛、聚砜、聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、以及它們的共聚物。
[0022] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中,所述聚合物隔膜基材選自高密度聚乙烯、超高分子 量聚乙稀或者兩者的混合物。
[0023] 本發(fā)明另一方面提供了本發(fā)明所述的水性多層隔膜在提高鋰離子電池的熱穩(wěn)定 性能和/或一致性中的用途。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在本發(fā)明中,如果沒有特別的說明,百分?jǐn)?shù)(% )或者份都指相對(duì)于組合物的重量 百分?jǐn)?shù)或者重量份。
[0025] 在本發(fā)明中,如果沒有特別的說明,所涉及的各組分或其優(yōu)選組分可以相互組合 形成新的技術(shù)方案。
[0026] 在本發(fā)明中,如果沒有特別的說明,本文所提到的所有實(shí)施方式以及優(yōu)選實(shí)施方 式可以相互組合形成新的技術(shù)方案。
[0027] 在本發(fā)明中,如果沒有特別的說明,本文所提到的所有技術(shù)特征以及優(yōu)選特征可 以相互組合形成新的技術(shù)方案。
[0028] 在本發(fā)明中,如果沒有相反的說明,組合物中各組分的含量之和為100%。
[0029] 在本發(fā)明中,如果沒有相反的說明,組合物中各組分的份數(shù)之和可以為100重量 份。
[0030] 在本發(fā)明中,除非有其他說明,數(shù)值范圍"a-b"表示a到b之間的任意實(shí)數(shù)組合的 縮略表示,其中a和b都是實(shí)數(shù)。例如數(shù)值范圍"0-5"表示本文中已經(jīng)全部列出了 "0-5" 之間的全部實(shí)數(shù),"0-5"只是這些數(shù)值組合的縮略表示。
[0031] 在本發(fā)明中,除非有其他說明,整數(shù)數(shù)值范圍"a-b"表示a到b之間的任意整數(shù)組 合的縮略表示,其中a和b都是整數(shù)。例如整數(shù)數(shù)值范圍"1-N"表示1、2……N,其中N是 整數(shù)。
[0032] 在本發(fā)明中,除非有其他說明,"其組合"表示所述各元件的多組分混合物,例如兩 種、三種、四種以及直到最大可能的多組分混合物。
[0033] 如果沒有特別指出,本說明書所用的術(shù)語"一種"指"至少一種"。
[0034] 如果沒有特別指出,本發(fā)明所述的百分?jǐn)?shù)(包括重量百分?jǐn)?shù))的基準(zhǔn)都是所述組 合物的總重量。
[0035] 本文所公開的"范圍"以下限和上限的形式??梢苑謩e為一個(gè)或多個(gè)下限,和一個(gè) 或多個(gè)上限。給定范圍是通過選定一個(gè)下限和一個(gè)上限進(jìn)行限定的。選定的下限和上限限 定了特別范圍的邊界。所有可以這種方式進(jìn)行限定的范圍是包含和可組合的,即任何下限 可以與任何上限組合形成一個(gè)范圍。例如,針對(duì)特定參數(shù)列出了 60 - 120和80 - 110的 范圍,理解為60 - 110和80 - 120的范圍也是預(yù)料到的。此外,如果列出的最小范圍值1 和2,和如果列出了最大范圍值3,4和5,則下面的范圍可全郃預(yù)料到:1一3、1一4、1一5、 2 - 3、2 - 4、和 2 - 5〇
[0036] 在本文中,除非另有說明,各反應(yīng)都在常溫常壓下進(jìn)行。
[0037] 在本文中,除非另有說明,各個(gè)反應(yīng)步驟可以順序進(jìn)行,也可以不按順序進(jìn)行。例 如,各個(gè)反應(yīng)步驟之間可以包含其他步驟,而且反應(yīng)步驟之間也可以調(diào)換順序。優(yōu)選地,本 文中的反應(yīng)方法是順序進(jìn)行的。
[0038] 在本文中,除非另有說明,"以固體計(jì)"或其類似術(shù)語表示以組合物(或溶液等)中 除了溶劑之外的所有組分為基準(zhǔn)。
[0039] 本發(fā)明一方面提供了一種鋰離子電池用的水性多層隔膜,所述水性多層隔膜包 括:
[0040] (A)聚合物隔膜基材;
[0041] (B)涂覆在聚合物隔膜基材(A) -側(cè)或兩側(cè)上的無機(jī)或有機(jī)顆粒涂層;
[0042] (C)涂覆在無機(jī)或有機(jī)顆粒涂層(B)上的有機(jī)顆粒涂層,
[0043] 所述無機(jī)或有機(jī)顆粒涂層(B)由以下組合物形成,所述組合物包括15-70重量% 的無機(jī)或有機(jī)顆粒和30-85重量%的水,所述無機(jī)或有機(jī)顆粒選自:三氧化二鋁、二氧化 硅、硫酸鋇、勃姆石或聚酰亞胺;
[0044] 所述有機(jī)顆粒涂層(C)由以下組合物形成,所述組合物包括5-30重量%的有機(jī)顆 粒和70-95重量%的水,所述有機(jī)顆粒選自:聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙 烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0045] (A)聚合物隔臘基材
[0046] 在本發(fā)明中,所述聚合物隔膜基材優(yōu)選是聚合物微孔膜。本發(fā)明所述的聚合物微 孔膜(又稱高分子微孔膜)是由于電解質(zhì)的局限性很難吸收而膨脹的材料,它選自下述聚 合物中的至少一種:超高分子量聚乙烯、線性聚乙烯、支化聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚 乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯醋、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、 聚氨酯、聚酰亞胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯及其共聚物、聚 氯乙烯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、尼龍、聚砜、聚碳酸醋、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚甲醛、 聚砜、聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、以及它們的共聚物。
[0047] 本發(fā)明聚合物微孔膜材料優(yōu)選高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯或者兩者的混合 物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中,所述的高密度聚乙烯的分子量為50萬或以上,例如50萬至500 萬,較好80萬至300萬,更好100萬至200萬;密度為0. 92-0. 97g/cm3,較好為0. 94-0. 96g/ cm3〇
[0048] 本發(fā)明聚合物微孔膜可采用本發(fā)明常規(guī)的方法制得。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中,所 述聚合物微孔膜采用共混擠出工藝制得,優(yōu)選采用雙螺桿擠出法制得,其螺桿行進(jìn)的方式 可選自同向、異向行進(jìn)等,優(yōu)先同向嚙合,雙螺桿擠出法采用的模頭可選自直進(jìn)料機(jī)頭,側(cè) 進(jìn)料機(jī)頭,偏置機(jī)頭,多控多膜口機(jī)頭,共擠機(jī)頭等。
[0049] 本發(fā)明聚合物微孔膜的厚度通常為1~50ym,優(yōu)選為5~30ym,更優(yōu)選為9~ 25ym,在該范圍內(nèi),電池的體積會(huì)減小很多,同時(shí)電池內(nèi)阻也會(huì)減小,電池能量密度顯著提 尚。
[0050] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中,所述耐高溫抗變形復(fù)合微孔膜是由聚烯烴(A)和(B)的 混合物制得的,聚烯烴(A)的重均分子量為200萬或以上,例如300萬至600萬,較好400 萬至500萬;聚烯烴(B)的重均分子量為100萬左右、熔融指數(shù)為0. 5~2g/10min;兩種聚 烯烴的質(zhì)量比在20/60~60/30之間,較好在30/50-70/50之間。
[0051] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例中,所述聚合物微孔膜采用熱致相分離(TIPS)方法制得, 它包括如下步驟:
[0052] (a)在高溫將聚合物組份溶于高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性的溶劑中形成均相液;
[0053] (b)降溫冷卻,使溶液產(chǎn)生液-固相分離或液-液相分離;
[0054] (c)用揮發(fā)性試劑將所述高沸點(diǎn)溶劑萃取出來,經(jīng)過干燥后獲得具有孔結(jié)構(gòu)狀的 高分子微孔膜;
[0055] 在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中,在溶劑萃取前對(duì)形成的微孔膜進(jìn)行單向或雙向拉 伸,并在萃取后進(jìn)行定性收卷,進(jìn)行切邊、收卷和分切等步驟。
[0056] 本發(fā)明聚合物微孔膜的孔隙度為30-46%,較好為35-45%,更好為38-42%,優(yōu) 選39-40% ;縱向拉伸強(qiáng)度為180-260MPa,較好為190-250MPa,更好為200-240MPa,優(yōu)選 210-230MPa;橫向拉伸強(qiáng)度為 110-160MPa,較好為 120-150MPa,更好為 130-140MPa。
[0057] 本發(fā)明聚合物微孔膜的透氣度為150-260sec/100ml,較好為180-250sec/100ml, 更好為 190-230sec/100ml。
[0058] 在一個(gè)實(shí)例中,本發(fā)明聚合物微孔膜是聚烯烴微孔膜,它是通過在聚烯烴或者聚 烯烴組份中,必要時(shí)加入賦予低溫關(guān)閉效果的聚合物等樹脂組份混有有機(jī)液體或固體,熔 融混煉后擠出成型,通過拉伸,去除溶劑、干燥、熱處理而得到的。本發(fā)明的優(yōu)選方法,是在 聚烯烴中或者聚烯烴組合物中加入聚烯烴的優(yōu)良溶劑,配置聚烯烴或聚烯烴組合物溶液, 將該溶液擠出機(jī)的模壓擠出層片狀物,冷卻,形成凝膠狀混合物,將此凝膠狀混合物加熱, 拉伸,最后去除溶劑,干燥后,熱定型后得到高分子微孔膜。
[0059] (B)無機(jī)或有機(jī)顆粒涂層
[0060] 在本發(fā)明中,所述無機(jī)或有機(jī)顆粒涂層(B)是由下述組合物組成形成,所述組合 物包括15-70重量%的無機(jī)或有機(jī)顆粒和30-85重量%的水,所述無機(jī)或有機(jī)顆粒選自:三 氧化二鋁、二氧化硅、硫酸鋇、勃姆石或聚酰亞胺。
[0061] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中,所述無機(jī)或有機(jī)顆粒占所述組合物的20-60重 量%,優(yōu)選30-50重量%,更優(yōu)選35-45重量%,以所述形成無機(jī)或有機(jī)顆粒涂層(B)的組 合物的重量計(jì)。
[0062] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中,所述無機(jī)或有機(jī)顆粒的用量為60-100重量份,優(yōu)選 為65-95重量份,更優(yōu)選為68-90重量份,最優(yōu)選為70-86重量份,以所述形成無機(jī)或有機(jī) 顆粒涂層(B)的組合物的固體計(jì)。
[0063] 所述形成無機(jī)或有機(jī)顆粒