CN106489215A - 多孔性聚烯烃系隔膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚烯烃系隔膜的制造方法以及通过所述方法制造的聚烯烃系隔膜,所述方法包括:对含有聚烯烃系树脂和增塑剂的组合物进行熔融混炼和挤出,并形成冷却固态化后的片材;将所述固态化后的片材在长度方向上以T1温度延伸E1倍并且在宽度方向上以T2温度延伸E2倍;从所述延伸后的片材中提取增塑剂;将提取所述增塑剂后的片材在宽度方向上延伸以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍,所述延伸时的温度条件为100℃<T1<115℃、100℃<T2<115℃、且T2≥T1,所述延伸时的倍率条件为E1×E2=60~80。
Description
技术领域
本发明涉及多孔性聚烯烃系隔膜及其制造方法。
背景技术
电化学电池用隔膜(separator)是指在电池内使正极与负极相互隔离的同时持续性地维持离子传导率以使电池的充电和放电能够进行的中间膜。
近来,伴随着为了提高电子设备的便携性的电化学电池的轻量化和小型化的倾向,出现需要用于电动汽车等中的大功率大容量电池的倾向。在这种电池隔膜的情况下,要求高透气性、薄膜厚、高机械强度。而且,为了提高大功率电池的生产率,要求高温或高张力下的形态稳定性等优异。因此,需要开发出一种在具有高透气性和高气孔率的同时机械强度优异、并且气孔的形态和大小的变形率小、适合在大功率电池中使用的隔膜。
专利文献1:韩国专利申请公开第2011-0026609号
专利文献2:韩国专利申请公开第2008-0077191号
非专利文献1:无
发明内容
本发明欲提供一种在透气率和气孔率优异的同时具有高强度、且隔膜的气孔的形态或大小的变形率小、电池稳定性优异的隔膜。
根据本发明的一个示例,提供一种聚烯烃系隔膜的制造方法,该方法包括:对含有聚烯烃系树脂和增塑剂的组合物进行熔融混炼和挤出,并形成冷却固态化后的片材;将所述固态化后的片材在长度方向上以T1温度延伸E1倍并且在宽度方向上以T2温度延伸E2倍;从所述延伸后的片材中提取增塑剂;将提取所述增塑剂后的片材在宽度方向上延伸以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍,所述延伸时的温度条件为100℃<T1<115℃、100℃<T2<115℃、且T2≥T1,所述延伸时的倍率条件为E1×E2=60~80。
根据本发明的另一示例,提供一种聚烯烃系隔膜,该聚烯烃系隔膜含有聚烯烃系树脂,在利用毛细管流动气孔测定器测定的隔膜的润湿曲线和干燥曲线中,平均点压力(psi)/泡点压力(psi)为1.8~2.4。
根据本发明的一个示例的隔膜因隔膜的气孔的形态而具有较高的电解液吸湿性。
根据本发明的一个示例的隔膜还通过对隔膜的气孔的大小分布进行控制,从而在透气率和气孔率优异的同时具有高机械强度。
附图说明
图1是对根据本发明的一个示例的隔膜进行测定的PMI公司的毛细管流动气孔测定器(Capillary flow porometer)的润湿曲线图。将所述润湿曲线图中曲线所描绘的起点的压力称为泡点(bubble point)压力(psi),将直线的斜率为干燥曲线图中直线的斜率的1/2的虚拟直线与所述润湿曲线相交的点的压力称为平均点(mean point)压力(psi)。所述泡点压力和所述平均点压力分别反映隔膜的最大孔径大小和平均孔径大小。
具体实施方式
根据本发明的一个示例的多孔性聚烯烃系隔膜的制造方法可以是包括:对含有聚烯烃系树脂和增塑剂的组合物进行熔融混炼和挤出,并形成冷却固态化后的片材;将所述固态化后的片材在长度方向上以T1温度延伸E1倍并且在宽度方向上以T2温度延伸E2倍;从所述延伸后的片材中提取增塑剂;将提取所述增塑剂后的片材在宽度方向上延伸以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍,所述延伸时的温度条件为100℃<T1<115℃、100℃<T2<115℃、且T2≥T1,所述延伸时的倍率条件为E1×E2=60~80。
首先,形成所述固态化后的片材具体而言包括对含有聚烯烃系树脂和增塑剂的组合物进行熔融混炼和挤出,并形成冷却固态化后的片材。
所述聚烯烃系树脂是含有聚烯烃的树脂,例如可以含有选自超高分子量聚乙烯、高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、高结晶聚丙烯以及聚乙烯-丙烯共聚物中的一种或两种以上。在另一示例中,聚烯烃系树脂除了所述聚烯烃之外还可以含有其他树脂。作为其他树脂的示例,可以举出聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚缩醛等。当含有其他树脂时,可以将聚烯烃树脂和其他树脂在适当的溶剂中混合来制造聚烯烃系树脂组合物。所述高密度聚乙烯的粘度平均分子量(Mv)可以为1×105g/mol~9×105g/mol,例如可以为3×105g/mol~6×105g/mol。所述超高分子量聚乙烯的粘度平均分子量可以为9×105g/mol以上、具体而言为9×105g/mol~5×106g/mol。例如,可以单独使用所述高密度聚乙烯,或者单独使用所述超高分子量聚乙烯,或者所述高密度聚乙烯和所述超高分子量聚乙烯都使用。更具体而言,可以使用以所述聚烯烃系树脂的重量为基准,使用30重量%以下的所述超高分子量聚乙烯,例如含有70重量%以上的粘度平均分子量为1×105g/mol~9×105g/mol的高密度聚乙烯以及30重量%以下的粘度平均分子量为9×105g/mol以上的超高分子量聚乙烯的聚烯烃系树脂。所述聚烯烃系树脂能够制造高强度隔膜而有利。此外,当含有两种以上所述聚烯烃系树脂时,可以使用选自亨舍尔混合机、班伯里混合机以及行星混合机中的一种以上来进行混合。
所述增塑剂可以是在挤出温度下与所述聚烯烃系树脂形成单相的有机化合物。作为在本发明中可使用的增塑剂的示例,可以举出:壬烷、癸烷、萘烷、液体石蜡(或石蜡油)、固体石蜡等脂肪族或环烃;酞酸二丁酯、酞酸二辛酯等酞酸酯;棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等碳原子数10~20的脂肪酸类;棕榈酸醇(palmitic acid alcohol)、硬脂酸醇(stearic acid alcohol)、油酸醇(oleic acid glycol)等碳原子数10~20的脂肪酸醇(fatty acid alcohols)类等。可以将它们单独使用或者混合两种以上来使用。在所述增塑剂之中,可以优选使用液体石蜡。液体石蜡对人体无害且沸点高、挥发性成分少,在湿式法中适合作为增塑剂使用。
在本申请中,对含有聚烯烃系树脂和增塑剂的组合物进行熔融混炼的方法可以使用本领域技术人员已知的方法,可以在150℃~250℃的温度下对聚烯烃系树脂和增塑剂进行熔融混炼。可以将所述熔融混炼后的组合物注入到双轴挤出机中并在150℃~250℃下进行挤出。之后,对挤出后的聚烯烃系树脂使用20℃~80℃的铸造辊(casting roll)进行冷却,或者通过从气刀中喷出的冷空气强制进行冷却,使膜晶体化而形成固态化后的片材。所述从气刀中喷出的冷空气的温度可以为-20℃~40℃。
接着,进行将所述固态化后的片材在长度方向上以T1温度延伸E1倍后在宽度方向上以T2温度延伸E2倍的双轴延伸。所述延伸时的延伸温度条件为100℃<T1<115℃、100℃<T2<115℃、且T2≥T1。如果MD方向延伸温度(T1)和TD方向延伸温度(T2)均低于115℃,则能够提高气孔率;如果使MD方向延伸温度(T1)低于或等于TD方向延伸温度(T2)来进行延伸,则能够使每个部位的延伸长度产生偏差,之后,如果进行TD方向延伸,则能够使大小不同的两种以上气孔形成于隔膜。在大小不同的两种以上气孔之中,大小相对较小的气孔在热收缩率、强度、气孔变形率方面有利,而大小相对较大的气孔在透气率、电解液的润湿性和电池容量方面有利。所述延伸时的延伸倍率条件可以为E1×E2=60~80。进一步地,可以为E1≥7.5且E2≥8。在延伸倍率中,如果将MD方向延伸倍率(E1)设为7.5倍以上且将TD方向延伸倍率(E2)设为8倍以上,并将延伸面倍率(E1×E2)设为60~80,则通过高延伸面倍率而使由隔膜的外部压力引起的气孔的形状和大小的变形率最小化,能够改善电池的稳定性。
本发明通过在这样的延伸温度和延伸倍率的条件下进行延伸,从而能够在确保隔膜所要求的气孔率的同时,使由外部压力引起的气孔的形状和大小的变形率最小化。所述MD延伸温度(T1)可以比TD延伸温度(T2)低2℃以上。例如,可以低3℃以上或5℃以上。
在一个示例中,可以是:MD方向延伸倍率(E1)为7.5倍且TD方向延伸倍率(E2)为8倍;MD方向延伸倍率(E1)为8倍且TD方向延伸倍率(E2)为8倍;MD方向延伸倍率(E1)为8倍且TD方向延伸倍率(E2)为8.5倍;或者MD方向延伸倍率(E1)为8.5倍且TD方向延伸倍率(E2)为8.5倍。所述宽度方向和长度方向的延伸倍率可以相同或不同。具体而言,E1/E2之比可以为0.85~1。如果在所述延伸比的范围内,则能够进一步加强通过使MD方向和TD方向的延伸温度不同而产生的每个部位的延伸长度的偏差效果。
在所述双轴延伸之后,可以提取增塑剂。所述增塑剂的提取是使用有机溶剂来进行,具体而言,可以通过将长度方向延伸和宽度方向延伸后的隔膜浸渍到增塑剂提取装置内的有机溶剂中来提取增塑剂的方式进行。在增塑剂的提取中使用的有机溶剂并未特别限制,只要是能够提取增塑剂的溶剂均可使用。作为所述有机溶剂的非限制性的示例,可以使用提取效率高且容易干燥的甲乙酮、二氯甲烷、己烷等,当使用液体石蜡作为增塑剂时,优选使用二氯甲烷作为有机溶剂。
在提取增塑剂的工序中使用的有机溶剂大部分挥发性高且有毒,因此如有必要可以为了抑制有机溶剂的挥发而使用水。
本发明的另一实施方式所涉及的制造方法可以包括:将提取所述增塑剂后的片材在宽度方向上延伸以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍。关于所述宽度方向延伸,可以在用于去除膜的残余应力以减小最终膜的收缩率的热固定阶段,能够根据执行该热固定时的温度和固定比率来调整膜的热收缩率、透过率等。具体而言,进行所述热固定可以是在宽度方向上以延伸倍率1.25倍~2倍进行延伸,并使延伸后的宽度方向的长度松弛至70%~100%,以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍。如果以所述顺序进行热固定,则具有如下效果:调整在所述双轴延伸时生成的气孔的偏差,改善透气率。所述热固定在100℃~150℃下进行,例如,在120℃~130℃下进行。在所述范围内,对去除膜的残余应力有效,能够提高物性。
本发明提供一种通过根据上述示例的聚烯烃系隔膜的制造方法而制造的聚烯烃系隔膜。
所述聚烯烃系隔膜可以是在利用毛细管流动气孔测定器测定的隔膜的润湿曲线中,平均点压力(psi)/泡点压力(psi)为1.8~2.4。
如果在毛细管流动气孔测定器的润湿曲线和干燥曲线中平均点压力(psi)/泡点压力(psi)之比在所述范围内,则能够提供一种在气孔大小多样化分布而达到隔膜所要求的气孔率、例如40%以上的气孔率的同时透气率好、电解液的润湿性和强度优异的隔膜。
所述泡点压力(psi)是指在毛细管流动气孔测定器中润湿曲线所描绘的起点的压力,具体而言,将隔膜样品浸入溶液而使孔中充满溶液,在一边增加压力一边吹入空气时,大孔中充满的溶液先被压力推挤而移动,将此时的压力称为泡点压力。参见图1,所述泡点压力是指在与毛细管流动气孔测定器的压力增加相应的流速变化的曲线图中,流速在维持0之后最初开始增加的时间点的压力。
所述平均点压力(psi)是指利用毛细管流动气孔测定器描绘干燥直线,斜率为所述干燥直线的1/2斜率的的虚拟直线与所述润湿曲线相交处的压力。具体而言,在未用溶液浸湿隔膜样品的状态下,如果一边增加压力一边吹入空气,则可以得到流速与压力增加成比例地增加的直线形态的曲线图。参见图1,描绘斜率为所述直线形态的曲线图[图1中的干燥曲线图]的1/2斜率的虚拟直线[图1中的1/2干燥曲线图]时,将该虚拟直线与所述润湿曲线相交处的压力称为平均点压力。
根据本发明的一个示例的聚烯烃系隔膜可以是气孔率为40%~50%,透气率为50sec/100cc~200sec/100cc。在本申请中,透气率是指100cc的空气通过隔膜的时间。具体而言,透气率可以为60sec/100cc~150sec/100cc。
根据本发明的一个示例的聚烯烃系隔膜可以是所述隔膜的长度方向及宽度方向的抗拉强度(kg/cm2)/延伸率(%)之比分别为15~28{(kg/cm2)/%}。如果在所述抗拉强度/延伸率之比的范围内,则隔膜具有优异的机械强度的同时,气孔或隔膜的变形率小,能够使由外部的力或碰撞引起的变形最小化。此外,根据本发明的一个示例的聚烯烃系隔膜可以是所述隔膜的长度方向的抗拉强度为1700kg/cm2以上且宽度方向的抗拉强度为1800kg/cm2以上,长度方向的延伸率和宽度方向的延伸率分别为100%以下、更具体而言为98%以下。如果在所述延伸率的范围内,则能够提供一种针对气孔的大小和形态的变形的稳定性得到改善的隔膜。根据本发明的一个示例的聚烯烃系隔膜可以是隔膜的水滴接触角为107°以下,例如在95°~107°、具体而言100°~106°的范围内。如果接触角在所述范围内,则电解液的润湿性良好,据此能够改善电池性能。
根据本发明的一个示例的聚烯烃系隔膜在所述隔膜的一面或两面包括涂层,所述涂层可以含有有机粘合剂,追加性地可以进一步含有无机粒子。作为所述有机粘合剂,例如可以包括重量平均分子量为1,000,000g/mol以上的聚偏氟乙烯均聚物、重量平均分子量为800,000g/mol以下的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、或者它们的混合物。作为所述无机粒子,可以举出Al2O3、SiO2、B2O3、Ga2O3、TiO2以及SnO2等。所述涂层通过浸渍涂敷法来形成。具有所述涂层的隔膜在105℃的恒温箱内放置1小时后,热收缩率在MD方向和TD方向可以分别为3%以下。更具体而言,可以为2%以下。
本发明所涉及的多孔性聚烯烃系隔膜可以是平均厚度为7μm~20μm,厚度的偏差小于所述平均厚度的4%。本发明所涉及的多孔性聚烯烃系隔膜的平均穿刺强度可以为300gf以上,具体而言可以为400gf以上。
此外,本发明所涉及的多孔性聚烯烃系隔膜或涂层隔膜在将制造出的隔膜切断为50×50mm的大小并放入120℃的恒温箱后,收缩1小时,之后测定收缩后的隔膜的大小,在反映减少的大小而测定收缩率时,可以是长度方向收缩率为5%以下且宽度方向收缩率为3%以下,更具体而言,可以是长度方向收缩率为4%以下且宽度方向收缩率为2%以下。
本发明还提供一种电化学电池,该电化学电池包括本发明所公开的多孔性聚烯烃系隔膜、正极、负极以及电解质。电化学电池的种类并未特别限制,可以是在本发明的技术领域中已知种类的电池。优选地,本发明的电化学电池可以是诸如锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等的锂二次电池。
制造本发明的电化学电池的方法并未特别限制,可以使用在本发明的技术领域中通常使用的方法。制造所述电化学电池的方法的非限制性的示例如下:可以通过使本发明的所述隔膜或涂层隔膜位于电池的正极与负极之间后,向其填充电解液的方式来制造电池。构成本发明的电化学电池的电极可以通过在本发明的技术领域中通常使用的方法,以将电极活性物质粘结于电极电流集电体的方式来制造。在本发明所使用的所述电极活性物质之中,正极活性物质并未特别限制,可以使用在本发明的技术领域中通常使用的正极活性物质。具体而言,所述正极包括能够可逆地使锂离子嵌入和脱嵌的正极活性物质,作为这样的正极活性物质,可以为选自钴、锰、镍中的至少一种、及其与锂的复合金属氧化物。金属间的固溶率多种多样,除了这些金属之外,还进一步包括选自Mg、Al、Co、Ni、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Mn、Cr、Fe、Sr、V以及稀土类元素中的元素。所述正极例如可以为锂与选自Co、Ni、Mn、Al、Si、Ti以及Fe中的金属的复合金属氧化物,具体而言,可以使用钴酸锂(LCO,lithium cobalt oxide,例如LiCoO2)、锂镍锰钴氧化物(NCM,lithium nickelmanganese cobalt oxide,例如Li[Ni(x)Co(y)Mn(z)]O2)、锂锰氧化物(LMO,Lithiummanganese oxide,例如LiMn2O4、LiMnO2)、磷酸铁锂(LFP,Lithium Iron phosphate,例如LiFePO4)、锂镍氧化物(LNO,例如LiNiO2)等。所述负极包括能够使锂离子嵌入和脱嵌的负极活性物质,作为这样的负极活性物质,可以使用晶质或非晶质的碳或者碳复合物的碳系负极活性物质(热分解后的碳、焦炭、石墨)、燃烧后的有机聚合物化合物、碳纤维、氧化锡化合物、锂金属、或者锂与其他元素的合金。例如,作为非晶质碳,有硬碳、焦炭、在1500℃以下烧成的中间相炭微球(MCMB,mesocarbon microbead)、中间相沥青基碳纤维(MPCF,mesophasepitch-based carbon fiber)等。作为晶质碳,有石墨系材料,具体而言,有天然石墨、石墨化焦炭、石墨化MCMB、石墨化MPCF等。所述负极例如可以包括晶质或非晶质的碳。
所述正极或负极是除了电极活性物质之外还使粘合剂和导电剂、在需要时还有增稠剂分散到溶剂中来制造电极浆料组合物并将该浆料组合物涂覆于电极集电体而制造。所述粘合剂、导电剂和增稠剂可以使用在本发明的技术领域中通常使用的物质。例如,作为粘合剂,有聚偏氟乙烯(PVdF,Polyvinylidene-fluoride)、丁苯橡胶(SBR,styrene-butadiene rubber)等;作为导电剂,可以使用碳黑;作为增稠剂,可以使用羧甲基纤维素(CMC,Carbonate methyl cellulose)。
本发明所使用的所述电极电流集电体并未特别限制,可以使用在本发明的技术领域中通常使用的电极电流集电体。在所述电极电流集电体之中,作为正极电流集电体原材料的非限制性的示例,可以举出由铝、镍、或者它们的组合制造而成的箔等。在所述电极电流集电体之中,作为负极电流集电体原材料的非限制性的示例,可以举出由铜、金、镍、铜合金、或者它们的组合制造而成的箔等。
此外,作为所述正极集电体和负极集电体的形态,可以举出箔或网眼形态。
本发明所使用的电解液并未特别限制,可以使用在本发明的技术领域中通常使用的电化学电池用电解液。所述电解液可以是A+B-结构的盐溶解或离解于有机溶剂而成。作为所述A+的非限制性的示例,可以举出诸如Li+、Na+、或K+之类的碱金属阳离子或者由它们的组合构成的阳离子。作为所述B-的非限制性的示例,可以举出诸如PF6 -、BF4 -、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、AsF6 -、CH3CO2 -、CF3SO3 -、N(CF3SO2)2 -、或C(CF2SO2)3 -之类的阴离子或者由它们的组合构成的阴离子。作为所述有机溶剂的非限制性的示例,可以举出碳酸丙烯酯(PC,Propylenecarbonate)、碳酸亚乙酯(EC,Ethylene carbonate)、碳酸二乙酯(DEC,Diethylcarbonate)、碳酸二甲酯(DMC,Dimethyl carbonate)、二甲基甲酰胺(DMF,Dimethylformamide)、碳酸二丙酯(DPC,Dipropyl carbonate)、二甲基亚砜(DMSO,Dimethyl sulfoxide)、乙腈(Acetonitrile)、二甲氧基乙烷(dimethoxyethane)、二乙氧基乙烷(diethoxyethane)、四氢呋喃(Tetrahydrofuran)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP,N-methyl-2-pyrrolidone)、碳酸甲乙酯(EMC,Ethyl methyl carbonate)、或γ-丁内酯(γ-Butyrolactone)等。它们被单独使用或者混合两种以上来使用。
以下通过描述实施例、比较例和实验例从而更详细地对本发明进行说明。另外,下述的实施例、比较例和实验例只不过是本发明的一个示例,并非解释为本发明的内容限定于此。
实施例
实施例1:多孔性聚烯烃系隔膜的制造
将粘度平均分子量为600,000g/mol的高密度聚乙烯(HDPE,High-densitypolyethylene;Mitsui chemical公司产品)供给到双轴挤出机后,将流动石蜡(极东油化)以与所述聚乙烯的重量比为聚乙烯30比流动石蜡70的量注入到所述双轴挤出机中并进行挤出。
在所述挤出后,使用冷却辊将通过T型模头而得到的凝胶相制作成片材形式的隔膜。对所述隔膜在110℃下进行长度方向(MD,Machine Direction)延伸并且在113℃下进行宽度方向(TD,Transverse Direction)延伸(延伸倍率:8.0(MD)×8.0(TD))。
将所述延伸后的聚烯烃系隔膜浸渍于二氯甲烷(三星精密化学)并提取出流动石蜡后,使干燥辊移动来进行干燥。
之后,对所述干燥后的膜在宽度方向上实施二次延伸(宽度方向延伸比:1.0→→1.4,延伸温度128℃)的热固定,制造出厚度12.5μm的多孔性聚烯烃系隔膜。
实施例2:多孔性聚烯烃系隔膜的制造
在所述实施例1中,除了在103℃下进行长度方向(MD,Machine Direction)延伸并且在105℃下进行宽度方向(TD,Transverse Direction)延伸(延伸倍率:8.5(MD)×8.5(TD))之外,以与所述实施例1相同的方法制造出厚度12.3μm的隔膜。
比较例1:多孔性聚烯烃系隔膜的制造
在所述实施例1中,除了在120℃下进行长度方向(MD,Machine Direction)延伸并且在123℃下进行宽度方向(TD,Transverse Direction)延伸(延伸倍率:8(MD)×8(TD))之外,以与所述实施例1相同的方法制造出厚度12.2μm的隔膜。
比较例2:多孔性聚烯烃系隔膜的制造
在所述实施例2中,除了将长度方向(MD,Machine Direction)延伸和宽度方向(TD,Transverse Direction)延伸倍率设为7(MD)×7(TD)之外,以与所述实施例2相同的方法制造出厚度12.3μm的隔膜。
将所述实施例1和2以及比较例1和2的各隔膜的制造条件示于下述表1。
【表1】
实验例
对于所述实施例1和2以及比较例1和2制造出的隔膜,通过以下公开的测定方法对气孔率、透气率、抗拉强度、延伸率、收缩率、泡点压力和平均点压力、以及水滴接触角进行测定,将其结果示于表2。
【表2】
1.毛细管流动气孔测定曲线图中泡点压力和平均点压力的测定
对所述实施例和比较例制造出的隔膜分别以直径26mm的圆进行取样。在PMI公司的毛细管流动气孔测定器中安装隔膜本身后,充分浸入GalwickTM溶液(表面张力15.9dyne/cm)。将所述设备设定为Wet up Calc.mode后,测定不同压力下N2的流量趋势并描绘润湿曲线。在所述润湿曲线中,将感知到最初的气泡的压力记录为泡点压力(psi)。此外,对所述实施例和比较例制造出的隔膜分别以直径26mm的圆进行取样,在所述设备中安装隔膜本身后,将所述设备设定为Dry up Calc.mode,测定不同压力下N2的流速并将其示于干燥曲线曲线图中。在测定的干燥曲线曲线图中从原点开始延长直线到具有直线性的点为止,描绘斜率为所述直线的斜率的一半的虚拟直线,将该虚拟直线与所述润湿曲线相交处的压力记录为平均点压力(psi)。
2.气孔率
切取所述实施例1和2以及比较例1和2制造出的各隔膜的10cm×10cm的试样,求出其体积(cm3)及质量(g),根据所述体积及质量与隔膜的密度(g/cm3),使用下式计算出气孔率。
气孔率(%)=(体积-质量/试样的密度)/体积×100
试样的密度=聚乙烯的密度
3.透气率
对所述实施例和比较例制造出的隔膜中的每一个,在互不相同的10个位置剪裁为能容纳直径1英寸(inch)的圆的大小而制作出10个试样后,使用透气率测定装置(旭精工公司),测定在所述各试样中通过100cc空气的时间。对所述时间分别进行5次测定之后,计算出平均值。
4.抗拉强度
对所述实施例和比较例制造出的隔膜中的每一个,在互不相同的10个位置剪裁为宽(MD)10mm×长(TD)50mm而制作出10个试样后,使UTM咬住20mm部分,然后上下牵拉,对强度进行测定。对所述各试样的抗拉强度分别进行3次测定之后,计算出平均值。
5.延伸率
对于所述实施例和比较例制造出的隔膜中的每一个,在进行所述4.的抗拉强度的测定时,对原来的长度与断裂点处的长度进行比较,将((断裂点的长度-20)/20mm)×100的值以百分比表示。
6.收缩率
对所述实施例和比较例制造出的隔膜中的每一个,在互不相同的10个位置剪裁为宽(MD)50mm×长(TD)50mm而制作出10个试样。将所述各试样在105℃的恒温箱内放置1小时后,对各试样的MD方向和TD方向的收缩程度进行测定,计算出平均热收缩率。
7.水滴接触角(电解液的润湿性评价)
对所述实施例和比较例制造出的隔膜中的每一个,剪裁为宽(MD)20mm×长(TD)20mm而制作出5个试样。将所述试样放于接触角测定器(DSA-100,marktec贸易股份公司),用玻璃吸管滴下1滴水后,对接触角进行测定。5个试样的接触角取平均来进行计算。
Claims (16)
1.一种聚烯烃系隔膜的制造方法,包括:
对含有聚烯烃系树脂和增塑剂的组合物进行熔融混炼和挤出,并形成冷却固态化后的片材;
将所述固态化后的片材在长度方向上以T1温度延伸E1倍并且在宽度方向上以T2温度延伸E2倍;
从所述延伸后的片材中提取增塑剂;
将提取所述增塑剂后的片材在宽度方向上延伸以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍,
所述延伸时的温度条件为100℃<T1<115℃、100℃<T2<115℃、且T2≥T1。
所述延伸时的倍率条件为E1×E2=60~80。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃系隔膜的制造方法,其中,在所述倍率条件下,E1/E2之比为0.85~1。
3.根据权利要求1所述的制造方法,其中,所述聚烯烃系树脂含有选自粘度平均分子量为1×105g/mol~9×105g/mol的高密度聚乙烯以及粘度平均分子量为9×105g/mol以上的超高分子量聚乙烯中的单独一种或它们的混合物。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的制造方法,其中,E1≥7.5且E2≥8。
5.根据权利要求1~3中的任意一项所述的制造方法,其中,所述在宽度方向上延伸以使最终延伸倍率为1.25倍~1.5倍包括:在宽度方向上延伸1.25倍~2倍,并使所述延伸后的宽度方向的长度松弛至70%~100%。
6.根据权利要求1~3中的任意一项所述的制造方法,其中,追加性地包括:用含有有机高分子和无机粒子的涂层组合物对所述制造出的聚烯烃系隔膜的一面或两面进行涂覆。
7.一种聚烯烃系隔膜,含有聚烯烃系树脂,
在利用毛细管流动气孔测定器Capillary flow porometer测定的隔膜的润湿曲线和干燥曲线中,平均点压力/泡点压力之比为1.8~2.4,其中,所述平均点压力和所述泡点压力的单位均为psi。
8.根据权利要求7所述的聚烯烃系隔膜,其中,所述隔膜的长度方向和宽度方向的抗拉强度/延伸率之比分别为15~28,其中,所述抗拉强度的单位为kg/cm2,所述延伸率的单位为%。
9.根据权利要求7所述的聚烯烃系隔膜,其中,所述隔膜的气孔率为40%~50%。
10.根据权利要求7所述的聚烯烃系隔膜,其中,所述隔膜的透气率为50sec/100cc~200sec/100cc。
11.根据权利要求7所述的聚烯烃系隔膜,其中,所述隔膜的水滴接触角为107°以下。
12.根据权利要求7~11中的任意一项所述的聚烯烃系隔膜,其中,所述聚烯烃系树脂含有选自粘度平均分子量为1×105g/mol~9×105g/mol的高密度聚乙烯以及粘度平均分子量超过9×105g/mol的超高分子量聚乙烯中的单独一种或它们的混合物。
13.根据权利要求7~11中的任意一项所述的聚烯烃系隔膜,其中,所述聚烯烃系隔膜在长度方向上以T1温度被延伸E1倍并且在宽度方向上以T2温度被延伸E2倍,所述延伸时的温度条件为100℃<T1<115℃、100℃<T2<115℃、且T2≥T1,所述延伸时的倍率条件为E1×E2=60~80、E1≥7.5、且E2≥8。
14.根据权利要求13所述的聚烯烃系隔膜,其中,在所述倍率条件下,E1/E2之比为0.85~1。
15.一种电化学电池,包括权利要求7~11中的任意一项所述的聚烯烃系隔膜。
16.根据权利要求15所述的电化学电池,其中,所述电化学电池为锂二次电池。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170308 |