[发明专利]用于锂离子可充电电池的改进的微孔膜隔板及相关方法

说明书

在至少选定的实施方式中，本发明涉及用于锂充电电池的新的或改进的微孔电池隔板和/或涉及制造和/或使用这种隔板的方法。特别的本发明的干法工艺电池隔板或膜隔板表现出小于约14μm的厚度并具有由降低的开裂性定义的强度性能。研究了开裂失效的方式，并用被称为复合开裂指数(CSI)的新测试方法量化了开裂性的改进。

相关申请交叉引用

本申请要求2014年11月26日提交的共同未决美国临时专利申请No.62/084,628的优先权及权益，该临时申请通过全文引用并入本文。

技术领域

本申请致力于一种或多种新的或改进的多孔膜、基底薄膜或电池隔板和/或多种制造和/或使用这种膜、薄膜或隔板的方法。根据至少一些选定的实施方式、方面或目标，本申请或发明致力于一种或多种用于锂电池(比如二次或可充电锂电池、锂离子可充电电池等)的新的或改进的微孔膜电池隔板、膜基底薄膜或膜隔板，和/或多种制造或使用这种隔板和/或电池的方法。本文所描述的某些特定的本发明的电池隔板可表现出小于约14μm的厚度，并在与已知的电池隔板相比较时，可表现出由减少的开裂倾向或开裂性所定义的提高的强度性能。研究了开裂失效的方式，在开裂倾向或开裂性上的改进可用本文所公开的称为复合开裂指数(Composite Splittiness Index，CSI)的新测试方法来量化。本文所描述的新的或改进的膜、薄膜或隔板还可表现出改进的Gurley值和其他方面的改进。

背景技术

以前的一种用于减少微孔电池隔板开裂的特定方法，以及特别的抗开裂或抗撕裂微孔膜是已知的，并被记载在美国专利No.6,602,593中。与其他内容一道，该专利描述了一种方法，其包括通过吹塑薄膜法挤出薄膜前体，其中，在吹塑薄膜挤出过程中采用至少约1.5的吹胀比(BUR)。

与其他内容一道，美国专利No.8,795,565描述了一种双轴向拉伸技术，该技术包括对干法工艺前体膜进行加工方向(MD)和横向(TD)拉伸，期间伴有受控制的MD松弛工艺步骤。经过双轴向拉伸的膜，比如专利No.8,795,565的图1-3所显示的膜，可具有一些减少的开裂或撕裂。当用刺穿强度测试法对经过双轴向拉伸的微孔膜进行强度测试时，测试样品的被刺穿部位可能是圆孔而非长缝。

与其他内容一道，美国专利No.8,486,556公开了一种多层电池隔板膜，该膜具有由混合穿透强度测试法定义的提高的强度，这种方法测量在隔板膜上造成短路时所需的力。用具有特定熔体流动指数的高分子量聚丙烯树脂制备专利No.8,486,556所描述的多层隔板，厚度为在上至约25μm的范围内，孔隙率为在上至约37％的范围内，ASTM Gurley值为13-25秒，离子电阻为在上至约2.5Ω-cm²的范围内。

同样已知的还有湿法微孔电池隔板膜，其通常也会被双轴向拉伸，并可具有相当平衡的MD和TD强度性能。美国专利No.5,051,183、6,096,213、6,153,133和6,666,969中公开了采用湿法工艺制备的微孔膜的例子。

可采用高分子量聚合物树脂制造湿法工艺电池隔板膜，树脂可具有大于500,000的分子量，也可大于1,000,000，制造时可使用增塑剂，以允许熔融挤出。可使用这种增塑剂，例如一种或多种油，来使高分子量树脂经历熔融挤出。作为制造工艺的一部分，可用一种或多种溶剂来提取增塑剂。可能需要对在制造工艺的提取步骤中被油/增塑剂污染的溶剂进行回收利用，以使提取溶剂和油达到可使用的纯度质量。这是可能很昂贵的额外能量成本。因此，与不需要溶剂的、“绿色的”或低负荷的制造电池隔板的干法工艺(有时被称为“Celgard干法工艺”)相比，多种制造电池隔板的湿法工艺可能是不利的，因为其是环境挑战的工艺，可能需要高成本的溶剂处理和多种处理问题。

对微孔隔板或膜隔板以及薄的微孔隔板或膜隔板等来说，多种已知的方法，比如BUR吹塑薄膜法、含TD拉伸的干法工艺膜法以及多孔膜的湿法工艺双轴向拉伸法，都未能使强度或性能达到完全的最优平衡。