[发明专利]聚烯烃多孔质膜、使用该聚烯烃多孔质膜的电池用隔膜及其制造方法

说明书

本发明的电池用隔膜预想了今后将逐渐推进薄膜化和低成本化的情况，提供一种改质多孔层叠层用聚烯烃多孔质膜以及叠层有改质多孔层的电池用隔膜，其中所述聚烯烃多孔质膜与改质多孔层的剥离强度极高，适合纵切工序及电池组装工序中的高速加工。本发明的聚烯烃多孔质膜中，由聚烯烃构成的凸起满足5μm≤W≤50μm(W为凸起的大小)以及0.5μm≤H(H为凸起的高度)，以3个/cm²以上、200个/cm²以下的密度不规则地散布在两个面中的每一个面上，并且膜厚为25μm以下。

技术领域

本发明涉及一种适合改质多孔层叠层的聚烯烃多孔质膜以及使用该聚烯烃多孔质膜的电池用隔膜(separator)。

背景技术

热塑性树脂微多孔膜被广泛应用作过滤器及隔膜。具体而言，可以应用于锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池、聚合物电池中使用的电池用隔膜、双电层电容器用隔膜、超滤膜、微滤膜等、防水透湿面料、医疗用材料等中。

尤其是用作锂离子二次电池用隔膜时，随着电池的高容量化、高输出或轻量化，要求热塑性树脂微多孔膜具备机械特性、耐热性、渗透性、尺寸稳定性、孔闭塞特性、熔融破膜特性、电绝缘性、耐电解液性或耐氧化性等物性。此外，聚烯烃制多孔质膜适合用作锂离子二次电池用隔膜，因其通过含浸电解液而具有离子渗透性，电绝缘性、耐电解液性及耐氧化性优异，且在电池异常升温时，在120～150℃左右的温度下还具有断开电流，抑制过度升温的孔闭塞效果。

另一方面，在孔闭塞后仍继续升温时，有可能会因构成膜的聚乙烯粘度降低以及膜的收缩，导致破膜。此外，针对聚烯烃制多孔质膜，为了改善电池的循环特性，还要求改善其与电极材料的粘附性；为了改善生产性，还要求改善电解液渗透性等。

为了解决上述课题，此前研究了在多孔质膜上叠层各种改质多孔层的方法。作为改质多孔层，适合使用同时具有耐热性和电解液渗透性的聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、电极粘附性优异的氟类树脂等。另外，本发明中所谓改质多孔层是指，含有赋予或改善耐热性、与电极材料的粘附性以及电解液渗透性等功能中的至少一种以上的树脂的层。

并且，为了改善电池容量，不仅是电极，隔膜中也必须增加可填充到容器内的面积，因此预计会推进薄膜化。但是，由于多孔质膜的薄膜化推进后，容易在平面方向上发生变形，所以在薄膜的多孔质膜上叠层着改质多孔质层的电池用隔膜有时会在加工中、纵切工序或电池组装工序中，发生改质多孔层剥离的情况，从而更难确保安全性。

此外，为了应对低成本化要求，预计会推进电池组装工序的高速化。为了获得在高速加工中改质多孔层剥离等问题较少发生的隔膜，还要求聚烯烃制多孔质膜和改质多孔层具有较高粘附性，可以承受高速加工。但是，如果为了改善粘附性而使改质多孔层中所含有的树脂充分渗透到聚烯烃多孔质膜的细孔中，则会发生气阻度上升幅度增大等问题。

专利文献1中，公示了如下内容：通过在厚度为9μm的聚乙烯制多孔质膜的一个面上涂布含有聚偏二氟乙烯的溶液，将聚偏二氟乙烯树脂的一部分适当地嵌入聚乙烯制多孔膜的细孔中，发挥固着效果，从而获得聚乙烯制多孔膜与聚偏二氟乙烯的涂布层界面的剥离强度(T型剥离强度)为1.0～5.3N/25mm的复合多孔质膜。

专利文献2中，公示了一种隔膜，其在厚度为16μm且经过电晕放电处理的聚乙烯制多孔质膜上设有耐热多孔层，该耐热多孔层含有丙烯酸树脂、N-乙烯基乙酰胺的聚合物或者水溶性纤维素衍生物的增稠剂以及板状勃姆石，并且聚乙烯制多孔质膜与耐热多孔层在180°时的剥离强度(T型剥离强度)为1.1～3.0N/10mm。

专利文献3中，公示了一种技术，其在190℃下从挤出机挤出由聚乙烯组合物30重量份和流动石蜡70重量份构成的聚乙烯溶液，该聚乙烯组合物由重均分子量为2.0×106的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)20重量百分比、重均分子量为3.5×105的高密度聚乙烯(HDPE)80重量百分比以及抗氧化剂构成，一边利用调温至50℃的冷却滚筒进行抽取，一边获得胶状成型物，接着实施双向拉伸至5×5倍，制成多孔质膜。