CN114556678A - 具有改进的气体与湿气渗透率比的电池 - Google Patents

具有改进的气体与湿气渗透率比的电池 Download PDF

Info

Publication number
CN114556678A
CN114556678A CN201980101527.4A CN201980101527A CN114556678A CN 114556678 A CN114556678 A CN 114556678A CN 201980101527 A CN201980101527 A CN 201980101527A CN 114556678 A CN114556678 A CN 114556678A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ptfe
film
battery
membrane
density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980101527.4A
Other languages
English (en)
Inventor
小林康太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gore Contract Club Of Japan
Original Assignee
Gore Contract Club Of Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gore Contract Club Of Japan filed Critical Gore Contract Club Of Japan
Publication of CN114556678A publication Critical patent/CN114556678A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/387—Tin or alloys based on tin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本公开的一些实施方式涉及一种包括外壳的电池。在一些实施方式中，外壳包括开口。在一些实施方式中，电池包括至少一个含氟聚合物膜。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜覆盖外壳的开口。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜具有85％至100％的结晶度。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜具有大于0.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。用于电子部件的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，该聚四氟乙烯薄膜可以具有1.40g/cm3或更高的密度以及3000秒或更高的空气渗透率。

Description

具有改进的气体与湿气渗透率比的电池
技术领域
本公开涉及具有改进的气体渗透率与湿气渗透率之比的电池。
背景技术
电池，如锂离子电池，用于为包括汽车和手机在内的各种电子设备供电。尽管在过去的几十年中，电池的性能已经取得了巨大的进步，但仍然需要对电池性能的几个方面(例如，电池寿命、电池输出等)进行改进。
发明内容
涵盖的实施方式是由权利要求书而非该发明内容所限定。该发明内容是各个方面的高度综述，并介绍了下面详细说明部分中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在鉴定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在单独使用以确定所要求保护的主题的范围。应通过参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及各权利要求来理解主题。
本公开的一些实施方式涉及一种包括外壳的电池。在一些实施方式中，外壳包括开口。
在一些实施方式中，电池还包括至少一个含氟聚合物膜。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜覆盖外壳的开口。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜包括以下中的至少一种：聚四氟乙烯(PTFE)、致密化PTFE(dPTFE)、膨胀PTFE(ePTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)或其任意组合。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜具有85％至100％的结晶度。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜具有大于0.5的二氧化碳(CO2)渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜具有大于0.5且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
在一些实施方式中，电池还包括正极。在一些实施方式中，正极至少部分地设置在外壳内。在一些实施方式中，正极选自：锂镍锰钴氧化物(“NMC”)、锂镍钴铝氧化物(“NCA”)、锂锰氧化物(“LMO”)、锂铁磷酸盐(“LFP”)、锂钴氧化物(“LCO”)或其任何组合。
在一些实施方式中，电池还包括负极。在一些实施方式中，负极至少部分地设置在外壳内。在一些实施方式中，负极选自：锂、石墨、钛酸锂(“LTO”)、锡-钴合金或其任何组合。
在一些实施方式中，电池还包括电解质。在一些实施方式中，电解质设置在正极和负极之间。在一些实施方式中，电解质被配置为在电池运行期间释放至少一种气体。在一些实施方式中，所述至少一种气体选自CO2、H2、CO或其任意组合；和至少一个含氟聚合物膜。在一些实施方式中，电解质是电解溶液的形式。在一些实施方式中，电解溶液包含至少一种溶剂和至少一种电解盐。在一些实施方式中，电解溶液的至少一种溶剂包括至少一种有机溶剂。在一些实施方式中，电解质的至少一种有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或它们的混合物。在一些实施方式中，电解质包含至少一种添加剂。在一些实施方式中，所述至少一种添加剂被配置为在电池运行期间释放至少一种选自CO2、H2、CO或其任何组合的气体。在一些实施方式中，电解质浸渍在至少一个分隔件内。在一些实施方式中，至少一个分隔件包括至少一种选自以下的材料：聚丙烯、聚乙烯、至少一种四氟乙烯(TFE)聚合物或共聚物、至少一种偏二氟乙烯均聚物、至少一种六氟丙烯(HFP)-偏二氟乙烯共聚物，或其任意组合。
在一些实施方式中，电池是二次电池。在一些实施方式中，二次电池是锂离子电池。
附图说明
本文仅通过示例的方式，参考附图描述了本公开的一些实施方式。现在具体地参考附图，要强调的是，示出的实施方式是作为示例并且出于对本公开的实施方式的说明性讨论的目的。就这一点而言，结合附图进行的描述对于本领域技术人员而言显而易见的是可以如何实践本公开的实施方式。
图1-3描绘了根据本公开的电池的示例性非限制性实施方式。
图4描绘了用于测量CO2渗透率的示例性测试设备。
图5描绘了用于测量湿气渗透率的示例性测试设备。
具体实施方式
在已经公开的那些益处和改进中，根据结合附图进行的以下描述，本公开的其他目的和优点将变得显而易见。本文公开了本公开的具体实施方式；但是，应当理解，所公开的实施方式仅是可以以各种形式体现的本公开的示例。另外，关于本公开的各种实施方式给出的每个实例旨在是说明性的而非限制性的。
在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外明确指出，否则以下术语具有本文明确关联的含义。尽管这里使用的短语“在一个实施方式中”，“在一种实施方式中”和“在一些实施方式中”可以指相同的实施方式，但不一定是指相同的实施方式。此外，本文使用的短语“在另一个/种实施方式中”和“在一些其他实施方式中”虽然可以指不同的实施方式，但是不一定是指代不同的实施方式。本公开的所有实施方式旨在是可组合的，而不脱离本公开的范围或精神。
如本文所使用的，术语“基于”不是排他的，并且允许基于未描述的其他因素，除非上下文另外明确指出。另外，在整个说明书中，“一个”、“一种”和“该”的含义包括复数指代。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。
本文引用的所有现有专利、出版物和测试方法都通过引用全文纳入本文。
如本文所用，术语“外壳”被定义为包围电池组件的壳体。
如本文所用，“电解质”定义为被配置为在负极和正极之间携带带电粒子的任何介质。电解质可以采取多种形式，包括但不限于：溶液、酸、碱、凝胶、聚电解质、陶瓷等，或它们的任何组合。
如本文所用，“结晶度”定义为固体的结构有序程度。结晶度以百分比为单位测量。结晶度为0％的固体是完全无定形的，而结晶度为100％的固体是完全结晶的。本文所述的膜的结晶度使用X射线衍射(“XRD”)测量。根据一些非限制性实施方式在此描述的某些膜的结晶度也可以基于Satokawa等人在《塑料课程-含氟聚合物(Plastic course-Fluoropolymer)》，工业新闻报(Nikkan Kogyo Shimbun)版本3，第18页，(1978)中阐述的程序计算，该文献通过引用全部并入本文。
如本文所用，“湿气”定义为包含水和空气的混合物。
如本文所用，二氧化碳(CO2)渗透率使用JIS K7126-1中阐述的“差压”方法并通过使用本文实施例部分中描述的程序和测试设置来测量。CO2渗透率的单位为cm3·cm/(cm2·s·cmHg)。
如本文所用，湿气渗透率使用本文实施例部分中所述的“Lyssy”方法测量。湿气渗透率的单位为cm3·cm/(cm2·s·cmHg)。
如本文所用，“CO2渗透率与湿气渗透率之比”通过将CO2渗透率除以湿气渗透率来计算。CO2渗透率与湿气渗透率之比没有单位(即无量纲)。
如本文所用，“二次电池”是可充电电池。
如本文所用，“浸渍”是指第一物质的至少一部分填充第二物质的至少一部分。在一个非限制性示例中，可以说液体浸渍多孔固体的孔。第一物质可以“部分浸渍”或“完全浸渍”第二物质。当第一物质没有完全填充第二物质时，则称第一物质“部分地浸渍”“第二物质”(即，可以有更多的第一物质浸渍到第二物质中)。当第一物质完全填充第二物质时，第一物质“完全浸渍”“第二物质”，不会有更多的第一物质浸渍到第二物质中。
如本文所用，“电池的操作”包括以下中的至少一种：对电池充电、对电池放电或它们的任何组合。
如本文所用，术语“锂离子电池”是其中锂离子被配置为在电池运行期间在负极和正极之间移动的任何电池。锂离子电池的示例包括但不限于：锂离子聚合物(LiPo)电池、锂硫(Li-S)电池和薄膜锂电池。
本公开的一些实施方式涉及包括至少一个外壳的电池。在一些实施方式中，至少一个外壳具有至少一种形状。在一些非限制性实施方式中，至少一个外壳具有圆柱形形状。在一些非限制性实施方式中，至少一个外壳具有矩形形状。
在一些非限制性实施方式中，所述至少一个外壳包括以下中的至少一种：金属、金属合金或它们的组合。在一些非限制性实施方式中，所述至少一个外壳包括以下中的至少一种：铁(Fe)、铝(Al)或它们的合金。在一些非限制性实施方式中，所述至少一个外壳包括至少一种塑料。
在一些实施方式中，至少一个外壳包括至少一个开口。在一些实施方式中，至少一个开口具有至少一种横截面形状。在一些实施方式中，至少一个开口具有圆形横截面。在一些实施方式中，至少一个开口具有矩形横截面。
在一些实施方式中，电池包括多个外壳。在一些实施方式中，多个外壳包括设置在至少一个第二外壳内的至少一个第一外壳。
在一些实施方式中，电池还包括至少一个膜。
在一些实施方式中，所述至少一个膜覆盖至少一个外壳的至少一个开口。在一些实施方式中，至少一个膜覆盖至少一个外壳的多个开口。在一些实施方式中，至少一个膜覆盖至多个外壳的至少一个开口。在一些实施方式中，至少一个膜覆盖多个外壳的多个开口。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有85％至100％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有90％至100％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有95％至100％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有99％至100％的结晶度。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有85％至99％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有85％至95％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有85％至90％的结晶度。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有90％至99％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有90％至95％的结晶度。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有95％至99％的结晶度。
在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3。
在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.05g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.1g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.15g/cm3至2.2g/cm3。
在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.0g/cm3至2.15g/cm3。在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.0g/cm3至2.1g/cm3。在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.0g/cm3至2.05g/cm3。
在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.05g/cm3至2.15g/cm3。在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.05g/cm3至2.1g/cm3。在一些实施方式中，所述至少一个膜的密度为2.1g/cm3至2.15g/cm3。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.55的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.75的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于1.0的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于1.25的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.5且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.55且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.75且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于1.0且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于1.25且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.5且小于1.25的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.5且小于1的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.5且小于0.75的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.5且小于0.55的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.55且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.55且小于1.25的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.55且小于1的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.55且小于0.75的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.75且小于1.25的CO2渗透率与湿气渗透率之比。在一些实施方式中，所述至少一个膜具有大于0.75且小于1的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
在一些实施方式中，所述至少一个膜包括至少一个含氟聚合物膜。在一些实施方式中，所述至少一个含氟聚合物膜具有以下中的至少一种：本文所述的至少一种密度、本文所述的至少一种结晶度、本文所述的至少一种CO2渗透率与湿气渗透率之比，或它们的任何组合。
在一些实施方式中，所述至少一个含氟聚合物膜包括以下中的至少一种：聚四氟乙烯(PTFE)、致密化PTFE(dPTFE)、膨胀PTFE(ePTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)或其任意组合。在一些实施方式中，至少一个含氟聚合物膜选自下组：聚四氟乙烯(PTFE)、致密化PTFE(dPTFE)、膨胀PTFE(ePTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)或其任意组合。
在一些实施方式中，所述至少一个含氟聚合物膜包括PTFE、dPTFE、ePTFE或其任何组合中的至少一种。在一些实施方式中，所述至少一个含氟聚合物膜选自下组：PTFE、dPTFE、ePTFE或它们的任何组合。
在一些实施方式中，所述至少一个含氟聚合物膜包括ePTFE。在一些实施方式中，所述至少一个含氟聚合物膜由ePTFE构成。
在一些实施方式中，电池包括多个膜。在一些实施方式中，多个膜中的至少一个膜是含氟聚合物膜，其包括至少一种本文所述的含氟聚合物。在一些实施方式中，多个膜中的至少一个膜是具有本文所述的至少一种密度、本文所述的至少一种结晶度、本文所述的至少一种CO2渗透率与湿气渗透率之比或其任意组合的含氟聚合物膜。
在一些实施方式中，电池包括复合膜。在一些实施方式中，复合膜包括第一膜和第二膜。在一些实施方式中，复合膜通过将第一膜附接到第二膜而形成。将第一膜附接到第二膜的方法包括但不限于层压、热粘合、激光焊接或它们的任何组合。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜形成复合膜的第一表面。在一些实施方式中，复合膜的第二膜形成复合膜的第二表面。在一些实施方式中，复合膜覆盖至少一个壳体的至少一个开口，其中对应于第一膜的第一表面朝向至少一个外壳的内部，并且对应于第二膜的第二表面朝向该至少一个外壳的外部。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜、复合膜的第二膜或它们的任何组合中的至少一者是包含至少一种本文所述的含氟聚合物的含氟聚合物膜。复合膜的其他非限制性示例在2019年4月18日提交的专利合作条约(PCT)申请号PCT/IB2019/000489中进行了描述，该申请作为附录A附于本文并通过引用整体并入本文。
在一些实施方式中，复合膜具有本文所述的任何密度(即，对应于包括单个膜的任何实施方式的任何密度)。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜具有第一密度。在一些实施方式中，复合膜的第二膜具有第二密度。在一些实施方式中，第一密度和第二密度相同。在一些实施方式中，第一密度和第二密度是不同的。在一些实施方式中，第二密度小于第一密度。在一些实施方式中，第二密度大于第一密度。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.05g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.1g/cm3至2.2g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.15g/cm3至2.2g/cm3。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.0g/cm3至2.15g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.0g/cm3至2.1g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.0g/cm3至2.05g/cm3。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.05g/cm3至2.15g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.05g/cm3至2.1g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第一膜对应的第一密度为2.1g/cm3至2.15g/cm3。
在一些实施方式中，复合膜的第二膜对应的第二密度为0.7g/cm3至2.0g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第二膜对应的第二密度为1.0g/cm3至2.0g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第二膜对应的第二密度为1.7g/cm3至2.0g/cm3。
在一些实施方式中，复合膜的第二膜对应的第二密度为0.7g/cm3至1.7g/cm3。在一些实施方式中，复合膜的第二膜对应的第二密度为0.7g/cm3至1.0g/cm3。
在一些实施方式中，复合膜的第二膜对应的第二密度为1.0g/cm3至1.7g/cm3。
在一些实施方式中，复合膜的第一膜、复合膜的第二膜或它们的任何组合中的至少一者是包含至少一种本文所述的含氟聚合物的含氟聚合物膜。在一些实施方式中，复合膜的第一膜、复合膜的第二膜或它们的任何组合中的至少一者是具有本文所述的至少一种密度、本文所述的至少一种结晶度、本文所述的至少一种CO2渗透率与湿气渗透率之比或其任意组合的含氟聚合物膜。
在一些实施方式中，电池还包括正极。
在一些实施方式中，正极至少部分地设置在至少一个外壳内。在一些实施方式中，正极完全设置在至少一个外壳内。
在一些实施方式中，正极选自：锂镍锰钴氧化物(“NMC”)、锂镍钴铝氧化物(“NCA”)、锂锰氧化物(“LMO”)、锂铁磷酸盐(“LFP”)、锂钴氧化物(“LCO”)或其任何组合。在一些实施方式中，正极选自下组：锂镍锰钴氧化物(“NMC”)、锂镍钴铝氧化物(“NCA”)、锂锰氧化物(“LMO”)、锂铁磷酸盐(“LFP”)、锂钴氧化物(“LCO”)以及它们的任何组合。
在一些实施方式中，电池还包括负极。在一些实施方式中，负极至少部分地设置在外壳内。在一些实施方式中，负极完全设置在外壳内。
在一些实施方式中，负极选自：锂、石墨、钛酸锂(“LTO”)、锡-钴合金或其任何组合。在一些实施方式中，负极选自下组：锂、石墨、钛酸锂(“LTO”)、锡-钴合金以及它们的任何组合。
在一些实施方式中，电池还包括电解质。在一些实施方式中，电解质设置在正极和负极之间。
在一些实施方式中，电解质被配置为在电池运行期间释放至少一种气体。在一些实施方式中，至少一种气体选自二氧化碳(“CO2”)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)或其任意组合。在一些实施方式中，至少一种气体选自下组：CO2、H2、CO及其任意组合。
在一些实施方式中，电解质是电解溶液的形式。在一些实施方式中，电解溶液包含至少一种溶剂和至少一种电解盐。
在一些实施方式中，电解溶液的至少一种溶剂包括至少一种有机溶剂。在一些实施方式中，电解质的至少一种有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或它们的混合物。在一些实施方式中，所述电解质的至少一种有机溶剂选自下组：碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)以及它们的混合物。
在一些实施方式中，电解质包含至少一种添加剂。至少一种添加剂的一些例子包括但不限于碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸乙烯酯(ES)和碳酸氟乙烯酯(FEC)。在一些实施方式中，至少一种添加剂被配置为在电池运行期间释放本文所述的至少一种气体。
在一些实施方式中，电解质浸渍在至少一个分隔件内。在一些实施方式中，电解质浸渍在多个分隔件内。在一些实施方式中，电解质部分浸渍在至少一个分隔件内。在一些实施方式中，电解质部分浸渍在多个分隔件内。在一些实施方式中，电解质完全浸渍在至少一个分隔件内。在一些实施方式中，电解质完全浸渍在多个分隔件内。
在一些实施方式中，至少一个分隔件或多个分隔件包含至少一种选自以下的材料：聚丙烯、聚乙烯、至少一种四氟乙烯(TFE)聚合物或共聚物、至少一种偏二氟乙烯均聚物、至少一种六氟丙烯(HFP)-偏二氟乙烯共聚物，或其任意组合。在一些实施方式中，至少一个分隔件或多个分隔件包含至少一种选自下组的材料：聚丙烯、聚乙烯、至少一种四氟乙烯(TFE)聚合物或共聚物、至少一种偏二氟乙烯均聚物、至少一种六氟丙烯(HFP)-偏二氟乙烯共聚物，以及它们的组合。
在一些实施方式中，电池是一次电池。
在一些实施方式中，电池是二次电池。在一些实施方式中，二次电池是锂离子电池。在一些实施方式中，二次电池选自：铅酸电池、镍-金属氢化物(NiMH)电池、钠离子电池、溴化锌电池、锌铈电池、钒氧化还原电池(VRB)、熔盐电池或银锌电池。
根据本公开的电池的一个非限制性示例在图1中示出。如图1(其为部分分解图)的示例性实施方式所示，电池100包括设置在外壳103内的正极101和负极102。在一些实施方式中，外壳103可以包括开口104，其可以采取压力通风口的形式。在一些实施方式中，膜(未示出)覆盖开口104。在一些实施方式中，分隔件105设置在正极101和负极102之间。分隔件105可以浸渍有电解质(未示出)。
根据本公开的电池的另一个非限制性示例在图2中示出。如图2(也是部分分解图)的示例性实施例所示，电池200包括设置在圆柱形外壳203内的正极201和负极202。在一些实施方式中，圆柱形外壳203可以包括开口204，其可以采取气体排放口的形式。在一些实施方式中，膜(未示出)覆盖开口204。在一些实施方式中，多个分隔件205设置在正极201和负极202之间。多个分隔件205可以浸渍有电解质(未示出)。
根据本公开的电池的另一个非限制性示例在图3中示出。如图3(其也为部分分解图)的示例性实施方式所示，电池300包括设置在外壳303内的正极301(阴极箔的形式)和负极303(阳极箔的形式)。在一些实施方式中，外壳303可以包括开口(未示出)。在一些实施方式中，膜(未示出)覆盖开口(未示出)。在一些实施方式中，分隔件305设置在正极301和负极302之间。分隔件305可以浸渍有电解质(未示出)。
实施例
如本文所述测试根据本公开的示例性非限制性膜样品。结果列于下表1中。表1说明了以下每个编号的样品(即样品膜1-5和对比样品膜1-2中的每一个)的结晶度、CO2渗透率、湿气渗透率和CO2与湿气渗透率比的测试结果。
比较样品膜2可作为由丹尼金(Danikin)制造的“
Figure BDA0003606249900000122
PFA薄膜AF-0250”获得。
使用X射线衍射(“XRD”)测量结晶度。
CO2渗透率和湿气渗透率分别使用下文实施例9和10中所述的程序测量。
表1：样品膜的性质
Figure BDA0003606249900000121
实施例1：样品膜3和4制备的一般程序
制备样品膜编号3和4的非限制性程序如下。
将选自溶剂石脑油、白油、环烷烃、异链烷烃、卤化物、异链烷烃的氰化物或其任意组合的液体润滑剂添加到未烧结的聚四氟乙烯(PTFE)细粉中以形成PTFE细粉糊。将PTFE细粉糊装入挤出机中，挤出成带状，得到挤出的PTFE带。将挤出PTFE带用压延辊辊压，连续导入干燥机，进行干燥处理，除去液体润滑剂，得到干燥的PTFE带。将干燥的PTFE带连续导入拉伸装置，沿带行进方向(即机器方向)拉伸，得到拉伸PTFE薄膜。所有样品拉伸时的温度范围为250℃至320℃。此外，所有样品的拉伸比为100％或更高。通过对拉伸的PTFE薄膜进行连续热处理来固定(热定形)多孔结构并卷绕以获得3号和4号样品膜。所有样品的热处理时间都小于10秒。
实施例2：样品膜3制备的具体程序：
将石脑油溶剂添加到
Figure BDA0003606249900000131
CD123(一种未烧结的PTFE细粉，由旭硝子有限公司(Asahi Glass Co.，Ltd.)制造)以形成PTFE细粉糊。将PTFE细粉糊装入挤出机中，挤出成宽16cm、厚720μm的带状，得到挤出的PTFE带。将挤出的PTFE带用压延辊辊压至厚度为240μm，连续导入干燥机，在300℃的温度下干燥以除去溶剂石脑油，得到干燥的PTFE带。将干燥的PTFE带连续导入拉伸装置，在300℃的温度下沿带行进方向(即机器方向)以105％的拉伸比拉伸，得到拉伸的PTFE薄膜。
将拉伸的PTFE薄膜在350℃下连续热处理3秒以固定(热定形)多孔结构并卷绕以获得样品膜3。
实施例3：样品膜4制备的具体程序：
以与样品膜3相同的方式制备样品膜4，不同之处在于将拉伸比设置为110％。
实施例4：样品膜1、2和5制备的一般程序
在本实施例中阐述了用于制备1、2和5号样品膜的一般程序。1、2和5号样品膜是复合膜。具体而言，1、2和5号样品膜的制备与3号和4号样品膜的制备的不同之处在于在拉伸形成复合膜之前将额外的PTFE薄膜添加到干燥的PTFE带上。
所有样品的拉伸比范围为100％或更高。所有样品的热处理时间为3秒或更短。
通过与实施例1-3相同的方式制备挤出的PTFE带，即通过用压延辊对挤出的PTFE带进行辊压，在纵向和横向上双轴拉伸PTFE带，得到双轴拉伸带，并且干燥该双轴拉伸带。所有样品的纵向拉伸比为200％或更高。
实施例5：样品膜1制备的具体程序：
以与实施例2相同的方式制备薄膜形式的干燥的PTFE带。还以与实施例2相同的方式制备挤出的PTFE带(即，作为样品膜3)并用压延辊辊压至厚度为600μm。以500％的纵向拉伸比和1000％的横向拉伸比对辊压的PTFE带进行双轴拉伸。将双轴拉伸的带导入干燥机，在300℃的温度下干燥以除去溶剂石脑油，并干燥，得到厚度35μm的双轴拉伸薄膜。
将双轴拉伸薄膜和额外的PTFE薄膜切割成相同尺寸，在辊间结合，用拉伸装置在300℃的温度下以105％的拉伸比在带行进方向(机器方向)上进行拉伸，从而得到拉伸的PTFE层压件。将拉伸的PTFE层压件在350℃下连续热处理1秒以固定(热定形)多孔结构并卷绕以获得样品膜1。
实施例6：样品膜2制备的具体程序：
以与样品膜1相同的方式制备样品膜2，不同之处在于将拉伸比设置为110％。
实施例7：样品膜5制备的具体程序
以与样品膜1相同的方式制备样品膜5，不同之处在于将拉伸比设置为105％并且不进行拉伸。
实施例8：比较样品膜1的制备
比较样品膜1的制备如下：
将实施例2中所述的挤出的PTFE带用压延辊辊压至厚度为80μm，导入干燥机，在300℃的温度下干燥以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。将干燥的PTFE带连续导入拉伸装置，在360℃的温度下沿带行进方向(机器方向)以110％的拉伸比拉伸，得到拉伸的PTFE薄膜。将拉伸的PTFE薄膜在360℃下连续热处理10秒以固定(热定形)多孔结构并卷绕，从而获得比较样品膜1。
实施例9：CO2渗透率的测量
通常，CO2渗透率可以通过商业测量设备测量，例如本文所述的商业测量设备。可用于测量CO2渗透率的方法的两个非限制性示例——差压法和等压法。
在此，使用图4所示的测试设置测量测试样品的CO2渗透率。设备为GTR-11MJGG(GTR Tech)。使用了“差压法”。
条件如下：温度：30℃。可渗透面积：15.2cm2
Figure BDA0003606249900000141
可渗透气体：H2、CO2、N2。供给压力：0.5kgf/cm2。差压：113cmHg。时间：0.2-10分钟。
实施例10：湿气渗透率的测量
通常，湿气渗透率可以通过商业测量设备来测量。可以使用的一种非限制性方法是等压法。
在此，使用图5所示的测试设置测量测试样品的湿气渗透率。设备是Lyssy L-80系列。使用了等压法。
条件如下：温度：40℃。可渗透面积：5×103m2。相对湿度：90％。供给压力：0kgf/cm2。时间：24小时。
上面描述的本公开的实施方式的变化，修改和变更对于本领域技术人员将是显而易见的。所有这些变化，修改，变更等均旨在落入仅由所附权利要求书限制的本公开的精神和范围内。
尽管已经描述了本公开的几个实施方式，但是应当理解，这些实施方式仅是说明性的，而不是限制性的，并且许多修改对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。例如，本文所讨论的所有尺寸仅作为示例提供，并且意图是说明性的而非限制性的。
在本说明书中明确标识的任何特征或元件也可以被具体排除为如权利要求中所限定的本发明的实施方式的特征或元件。
在本文中描述的内容可以在本文中未具体揭示的任何一种或多种元素、一种或多种限制不存在的情况下实施。因此，例如，在本文的各个例子中，术语“包含”、“基本由……组成”和“由……组成”中的任何一个术语都可用其它两个术语中的任一个代替。已经使用的术语和表达用作说明而非限制性的术语，此类术语和表达的使用并不排除对所显示和所描述的特征或其部分的任何等价物，但应意识到可在本公开的范围内进行各种改良。
用于电子部件的聚四氟乙烯膜
技术领域
本公开涉及用于电子部件的聚四氟乙烯膜。
背景
在电子部件如电容器和电池中，电子部件内的电解所产生的氢气可通过多孔膜排放到电子部件外。
因此，本公开的目的是抑制水分转移并抑制用于电子部件的电解质溶液的蒸发。
概述
在一些实施方式中，本公开的用于电子部件的聚四氟乙烯膜可具有1.40g/cm3或更高的密度和3,000秒或更高的不透气性(air impermeability)。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有0.8MP或更高的液体进入压力(liquidentry pressure)。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有10-1,000μm的厚度。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有22％或更低的孔隙率和1.70g/cm3或更高的密度。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜可具有至少一个表面粗糙度Ra为0.170μm或更高的表面。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜包括第一聚四氟乙烯膜和第二聚四氟乙烯膜，且第一和第二聚四氟乙烯膜中至少一者为多孔膜。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜包含复合膜，该复合膜具有第一低密度聚四氟乙烯膜、高密度聚四氟乙烯膜和第二低密度聚四氟乙烯膜，它们按此顺序层压在一起，且第一和第二低密度聚四氟乙烯膜具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜包含由低密度聚四氟乙烯膜和高密度聚四氟乙烯膜组成的两个层，且该低密度和高密度聚四氟乙烯膜都具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
本公开可包括具有开口的电子部件，该电子部件包含设置在该开口上的聚四氟乙烯膜。
本公开可包括具有开口的电容器，该电容器包含设置在该开口上的聚四氟乙烯膜。
本公开可包括具有开口的电池，该电池包含设置在该开口上的聚四氟乙烯膜。
利用本公开的聚四氟乙烯膜，可以抑制用于电子部件(如电容器和电池)的电解质溶液的蒸发，还可减少水分通过膜转移的量。根据一个实施方式，可提供一种具有高液体进入压力的聚四氟乙烯膜，该高液体进入压力能经受住安全阀的开阀测试。根据又一个实施方式，可提供一种容易设置(可焊接)在电子部件上的聚四氟乙烯膜。
附图简要说明
图1是铝电解电容器的分解透视图。
图2是密封板的截面图。
图3是显示电解质溶液蒸发特性的测量方法的图示。
图4是焊接强度的测量方法的图示。
详细描述
用于电子部件的聚四氟乙烯膜可包含一个或多个层。在一些实施方式中，聚四氟乙烯膜仅由聚四氟乙烯(以下称PTFE)制成，但该膜中可包含添加剂或PTFE以外的树脂，前提是其相对于整个PTFE膜的质量的含量为5质量％或更低。添加剂或PTFE以外的树脂的质量可为1质量％或更低。也就是说，PTFE可为95质量％或更高，也可为99质量％或更高，也可为100质量％。在本说明书中，即便PTFE膜中包含少量的添加剂或PTFE以外的树脂，这样的膜也涵盖在本公开的PTFE膜下。
下面将描述PTFE膜的各种参数。在PTFE膜由多个层组成的情况下，各种参数是所有层层压在一起的状态下测量的数值。
(密度)
在一些实施方式中，PTFE膜的密度可以是0.7g/cm3或更高，0.9g/cm3或更高，1.40g/cm3或更高，可以是1.60g/cm3或更高。PTFE膜的密度也可以是1.70g/cm3或更高，也可以是1.80g/cm3或更高。PTFE膜的密度的上限不受特别限制，但上限可以是例如2.20g/cm3或更低。在本说明书中，PTFE膜的密度(g/cm3)是通过以下方式得到的值：测量PTFE膜的质量W(g)和包括孔部分在内的表观体积V(cm3)，然后用质量W除以体积V。在一些实施方式中，有一种包含两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的复合膜。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有1.7g/cm3至2.20g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有1.8g/cm3至2.10g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有1.9g/cm3至2.0g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有0.7g/cm3至1.0g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有0.75g/cm3至0.95g/cm3范围内的密度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有0.8g/cm3至0.9g/cm3范围内的密度。
(不透气性(格利数))
在一些实施方式中，PTFE膜的不透气性可为3000秒或更高，可为5000秒或更高，也可为10000秒或更高，且还可为30000秒或更高，可为60000秒或更高，可为99999秒或更高。在本说明书中，PTFE膜的不透气性按照JIS P8117测量。在复合膜包含两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在3000秒至99999秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在10000秒至99999秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在60000秒至99999秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有在17秒至19秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有在17.5秒至18.5秒范围内的不透气性。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有在17.7秒至18.1秒范围内的不透气性。
(孔隙率)
PTFE膜的孔隙率可为65％或更低，50％或更低，41％或更低，或者22％或更低。PTFE膜的孔隙率也可为19％或更低，也可为16％或更低，11％或更低，或者5％或更低。PTFE膜的孔隙率的下限不受特别限制，但下限可以是例如1％或更高，可为3％或更高。测量孔隙率的方法将在后面描述。在存在两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有在2％至12％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有5.5％至11.5％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有6％至11％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有55％至65％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有57％至61％范围内的孔隙率。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有58％至59％范围内的孔隙率。
(液体进入压力)
PTFE膜的液体进入压力可为0.8MPa或更高，也可为2MPa或更高，并且也可为5MPa或更高。测量液体进入压力的方法将在后面描述。
(膜厚度)
TFE膜的膜厚度可为10μm或更大，也可为50μm或更大，并且也可为100μm或更大，特别是可为150μm或更大。尽管PTFE膜的厚度的上限不受特别限制，但这样的上限是例如1,000μm或更小，可为300μm或更小，也可为250μm或更小。在复合膜包含两种PTFE膜——高密度PTFE膜和低密度PTFE膜——的一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有180-200μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有185-195μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，高密度PTFE膜可具有180-190μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有18.0-20.0μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有18.5-19.5μm范围内的膜厚度。在一些实施方式中，低密度PTFE膜可具有18.0-19.0μm范围内的膜厚度。
(穿刺强度)
PTFE膜的穿刺强度可为12.5N或更高，也可为14N或更高，并且也可为18N或更高。PTFE膜的穿刺强度的上限不受特别限制，但上限可以是例如40N或更低。在本说明书中，穿刺强度按照JIS Z 1707测量。
(应力负荷下的伸长百分数)
当用针以5N的应力穿刺PTFE膜时，伸长百分数可为1200％或更低，也可为900％或更低，并且也可为600％或更低。当用针以5N的应力穿刺PTFE膜时的伸长百分数的下限不受特别限制，但这样的下限是例如250％或更高。测量处于应力负荷下的伸长百分数的方法将在后面描述。
(算术平均粗糙度Ra)
PTFE膜的至少一个表面的算术平均粗糙度Ra可为0.170μm或更大，也可为0.214μm或更大，并且也可为0.250μm或更大。两个表面的算术平均粗糙度Ra也可为0.170μm或更大。增大算术平均粗糙度Ra的方法不受特别限制，可通过化学或物理表面处理、在制造过程中的热处理或者利用组成材料或者其组合来实现。在本说明书中，算术平均粗糙度Ra按照JISB 0601测量。
(泡点压力)
PTFE膜的泡点压力可为660kPa或更高，也可为800kPa或更高。在本说明书中，泡点压力按照JIS K 3832测量(泡点法)。
PTFE膜的最大孔径按照以下方程式确定。泡点压力越大，PTFE膜的最大孔径越小。
d＝4γcosθ/P
(在该方程式中，d是PTFE膜的最大孔径(m)，γ是异丙醇的表面张力(N/m)，θ是异丙醇与PTFE膜之间的接触角(弧度)，P是泡点压力(kPa))。
(焊接强度)
PTFE膜具有大的算术平均粗糙度Ra的表面与膜厚度为50μm的聚丙烯树脂膜之间的焊接强度可为0.4kgf或更高，也可为高于0.6kgf。尽管焊接强度的上限不受特别限制，该上限是例如2.0kgf或更低。测量焊接强度的方法将在后面描述。
<PTFE膜的组成>
PTFE膜包括一个层或多个层或由一个层或多个层组成，但PTFE膜可以包括多个层或由多个层组成，并且也可以包括两个或三个层或者由两个或三个层组成。而且，PTFE膜可对应于以下类型1至5中的一个类型，并且也可以对应于类型3至5中的任何一个类型。
(类型1和2)
PTFE膜仅由单层PTFE膜组成。类型1通过制备PTFE膜的一般方法制备，并且两个表面都经过表面处理。另一方面，在类型2中，表面处理仅在加热下对一个表面短时进行。
(类型3)
复合PTFE膜包括高密度PTFE膜和低密度PTFE膜，并且所述PTFE膜中的至少一种膜是多孔膜。PTFE膜可包括第一PTFE膜和第二PTFE膜两个层或由第一PTFE膜和第二PTFE膜两个层组成，并且所述两个层中的至少一个层是多孔膜。
(类型4)
类型4是层合物，它也是复合PTFE膜，通过第一低密度PTFE膜(以下称低密度膜)、高密度PTFE膜(以下称高密度膜)和第二低密度膜按此顺序堆叠而成。在一些实施方式中，该第一低密度膜和第二低密度膜具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
(类型5)
类型5是包括低密度膜和高密度膜或由低密度膜和高密度膜组成的复合PTFE膜，且低密度膜侧的表面经历与类型2一样的表面处理。在一些实施方式中，该低密度膜和高密度膜具有0.170μm或更高的表面粗糙度Ra。
<制备PTFE膜的方法>
下面将描述制备类型1至5的PTFE膜的方法的例子。
(类型1)
首先，在未烧结的PTFE细粉末中加入液体润滑剂，如溶剂石脑油、白油、环烷烃、异石蜡烃和/或异石蜡烃的卤化物和/或氰化物，以形成PTFE细粉末糊料。然后，将糊料装入挤出机，挤出成带状，得到挤出的PTFE带。随后，用压延辊对挤出的PTFE带进行辊压，然后将其连续引入干燥机，进行干燥处理，以除去液体润滑剂，从而得到干燥的PTFE带。随后，将该干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在带前进的方向(MD方向)上拉伸，得到拉伸的PTFE膜。拉伸时的温度可为250-320℃，也可为270-310℃。此外，拉伸比可为100-127％，也可为101-125％。最后，通过对拉伸的PTFE膜进行连续热处理来固定(热定型)多孔结构，并卷绕起来，得到PTFE膜。在类型1中，热处理时间可少于10秒，也可为5秒或更短。此外，在类型1中，热处理时间可为1秒或更长，也可为2秒或更长。需要指出，相对于JP-B-51-18991所述的制造方法，对上述拉伸、热处理等步骤作出了部分改变。
(类型2)
在类型2中，以与类型1中相同的方式获得拉伸的PTFE膜，不同之处在于拉伸的PTFE膜仅有一侧受热处理。在类型2中，拉伸比可高于100％，也可为110％或更高，并且可为220％或更低，也可为200％或更低。此外，热处理时间可短于类型1的热处理时间，且热处理时间可少于2秒，也可为1.5秒或更短，并且也可为1秒或更短。此外，在类型2中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。PTFE膜也可在与类型1相同的条件下制备。
(类型3)
在类型3中，制备PTFE膜的方法与类型1中的方法的不同之处在于，将后文描述的双轴拉伸带作为低密度膜(多孔膜)组合在尚未拉伸但经干燥的PTFE带上。在类型3中，拉伸比可为100％或更高，并且可为130％或更低，也可为120％或更低。对于类型3，热处理时间可短于类型1的热处理时间，并且热处理时间可少于3秒，也可为2秒或更短。此外，在类型3中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。PTFE膜也可在与类型1相同的条件下制备。需要指出，将双轴拉伸带组合在经过干燥的PTFE带上是对JP-A-57-131236所述制备方法的改进。
双轴拉伸带通过以下过程获得：以与类型1中相同的方式制备挤出PTFE带，用压延辊对该挤出PTFE带进行辊压，在纵向和横向上对PTFE带进行双轴拉伸，以与类型1中相同的方式对双轴拉伸带进行干燥。纵向拉伸比可为200-800％，也可为300-700％，并且横向拉伸比可为500-1300％，也可为700-1200％。
(类型4)
首先，将类型3中所用的多孔膜(低密度膜)、类型1中所用的拉伸PTFE膜(高密度膜)和类型3中所用的多孔膜(低密度膜)按此顺序层合，并在带前进的方向(MD方向)上进行拉伸，得到拉伸PTFE层合物。最后，对拉伸PTFE层合物进行连续热处理，以固定(热定型)多孔结构，并卷绕起来得到PTFE层合物。在类型4中，拉伸比可为100％或更高，并且可为150％或更低，也可为130％或更低。在类型4中，热处理时间可少于3秒，也可为2秒或更短。此外，在类型4中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。PTFE膜也可在与类型1相同的条件下制备。
(类型5)
首先，将类型1中所用的拉伸PTFE膜(高密度膜)与类型3中所用的多孔膜(低密度膜)层合起来，并在带前进的方向(MD方向)上拉伸，得到拉伸PTFE层合物。最后，仅对拉伸PTFE层合物的低密度侧的表面进行连续热处理，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来得到PTFE层合物。在类型5中，拉伸比可高于100％,也可为110％或更高。此外，在类型5中，拉伸比可为150％或更低,也可为130％或更低。在类型5中，热处理时间可少于2秒，也可为1.5秒或更短，并且也可为1秒或更短。此外，在类型5中，热处理时间可为0.1秒或更长，也可为0.3秒或更长。除了上述条件外，优选在与类型1中相同的条件下制备PTFE膜。
<电子部件>
使用本公开的PTFE膜的电子部件的例子是具有开口的电子部件，其中聚四氟乙烯膜设置在开口上。此外，在一些实施方式中，电子部件是电容器或电池。具体而言，使用本公开的PTFE膜的电子部件可以是具有开口的电容器，其中聚四氟乙烯膜设置在开口上，或者具有开口的电池，其中聚四氟乙烯膜设置在开口上。在一些实施方式中，PTFE膜是包含低密度PTFE膜和高密度PTFE膜的复合膜。在这样的实施方式中，复合PTFE膜可设置在电子部件上，其中低密度PTFE膜靠近电子部件取向，而高密度PTFE膜远离电子部件取向。在一些实施方式中，复合膜附连到电子部件上，例如通过将复合膜的低密度PTFE膜部分焊接到电子部件的开口上。
下文将描述具有PTFE膜的铝电解电容器，作为使用了本公开的PTFE膜的电子部件的一个例子。
图1是铝电解电容器的分解透视图。在铝电解电容器1中，电容器元件3容纳在有底的圆筒形金属外壳2内，金属外壳2的开口用密封板4密封，并且在金属外壳2的底部表面上设置安全阀5。安全阀5设计成当内压在异常情况下升高时打开，所述异常情况的例子包括给铝电解电容器1施加了过电压的情况。电容器元件3通过卷绕阳极箔6和阴极箔7来构造，并且在阳极箔6和阴极箔7之间插入了隔膜8，一对引线9从阳极箔6和阴极箔7引出。隔膜8浸渍有包含溶剂(例如乙二醇或γ-丁内酯)和电解质盐的电解质溶液。
图2是密封板4的截面图。密封板4包含橡胶层11、酚树脂膜12、聚丙烯树脂膜13和PTFE膜14，它们按上述顺序层合。在一些实施方式中，PTFE膜14是包含高密度PTFE膜和低密度PTFE膜的复合PTFE膜。作为橡胶层11、酚树脂膜12和聚丙烯树脂膜13，例如，可以使用厚度为1.0mm的橡胶层11，厚度为2.5-3mm的酚树脂膜12，以及厚度为100μm的聚丙烯树脂膜13。需要指出，在橡胶11、酚树脂膜12和聚丙烯树脂膜13中均形成孔。例如，在橡胶层11中形成直径为1mm或更小的孔，在酚树脂膜12和聚丙烯树脂膜13中各形成直径为1mm的孔。将具有孔的橡胶层11、具有孔的酚树脂膜12和具有孔的聚丙烯树脂膜13堆叠起来，这些孔彼此重叠。将PTFE膜14层合在聚丙烯树脂膜13上，靠近在聚丙烯树脂膜13上形成的孔。PTFE膜14焊接在聚丙烯树脂膜13上。作为焊接的方法，例如，在对焊接部施加4kgf(千克力)的压紧力的同时，用焊嘴(未示出)将焊接部加热到380℃，保持3秒，由此可将PTFE膜14焊接到聚丙烯树脂膜13上。
PTFE膜14和聚丙烯树脂膜13可通过激光焊接或超声焊接方法焊接在一起，或者可利用压缩部件如橡胶O型环紧固在一起，或者可通过共挤出模制在一起。
实施例
下文将结合实施例更详细地描述本公开，但以下实施例不限制本公开，可在不背离本公开的主旨的情况下在本公开的范围内作出各种改变。
接下来，将在下面描述实施例中使用的测量和评估方法。表1显示了实施例和比较例的PTFE膜的参数，表2显示了实施例16-20的高密度膜部分和低密度膜部分的不透气性(格利数)、密度、孔隙率和厚度。
(不透气性(格利数))
PTFE膜的不透气性用旭精工股份有限公司(Asahi Seiko Co.,Ltd)制造的奥肯(Oken)不透气性测试机KG1，根据JIS P 8117测量。在后面描述的实施例16-20中，用PTFE层合物作为PTFE膜进行测量和评估(这同样适用于下面的测量/评估方法)。
(密度)
测量PTFE膜的质量W(g)和包括孔部分的表观体积V(cm3)，用质量W除以体积V，计算PTFE膜的密度ρ(g/cm3)。
(孔隙率)
利用密度ρ(g/cm3)和完全没有孔形成时的真实密度(在PTFE树脂的情况下为2.2g/cm3)，按照以下公式计算PTFE膜的孔隙率：
孔隙率(％)＝[(2.2-ρ)/2.2)]×100
(液体进入压力)
在PTFE膜的加压表面的相反侧设置开口直径为1mm、厚度为0.5mm的不锈钢板，在100℃下控制乙二醇的液压，使得在PTFE膜上施加预定压力。将预定压力维持5分钟，通过视觉确认是否有液体通过PTFE膜。当预定压力成功保持5分钟时，升高施加在PTFE膜上的压力，再次进行上述测试，当液体通过PTFE膜时的液压定义为液体进入压力。将乙二醇的液温保持在100℃，假定电容器的额定温度为105℃。
(膜厚度)
在除了所施加的主体弹簧负荷外没有其他负荷的情况下，用刻度盘式厚度仪[得乐公司(TECLOCK Corporation)制造的“SM-1201”]测量平均厚度，将其作为PTFE膜的厚度。
(穿刺强度)
穿刺强度按照JIS Z 1707测量如下。利用A&D股份有限公司制造的TENSILON万用材料测试机RTG-1210，固定PTFE膜，并用具有2.0mm直径和半球形尖端的针穿刺，尖端的半径为1.0mm，穿刺速度为50±5mm/分钟，测量直至针穿透的最大应力。该最大应力定义为穿刺强度。
(应力负荷下的伸长百分数)
利用A&D股份有限公司制造的TENSILON万用材料测试机RTG-1210，固定PTFE膜，并用具有2.0mm直径和半球形尖端的针穿刺，尖端的半径为1.0mm，穿刺速度为50±5mm/分钟，测量直至针穿透的最大应力。在用针以5N的应力穿刺PTFE膜时，测量针的位移量(μm)，也就是将针从针与PTFE膜的表面接触的状态移动到针以5N的应力穿刺的状态，测量针的位移量(μm)。用针的位移量(μm)除以PTFE膜的厚度(μm)，得到的百分数作为PTFE膜在5N应力负荷下的伸长百分数。
(算术平均粗糙度Ra)
算术平均粗糙度Ra按照JIS B 0601测量如下。用基恩士公司(Keyence)制造的激光显微镜VK 9710确定测量视域，该显微镜配有物镜(放大倍数：150倍，CF IC EPI PLANApo 150×，尼康公司制造)，该测量在完全视域中进行。利用所得到的数据，用0.25μm的短波长截止λs和80μm的长波长截止λc计算算术平均粗糙度Ra。在所有的实施例和比较例中，测量PTFE膜的两个表面的算术平均粗糙度Ra，将具有较大算术平均粗糙度Ra的表面视为A表面的算术平均粗糙度Ra，将具有较小算术平均粗糙度Ra的表面视为B表面的算术平均粗糙度Ra。
(泡点压力)
泡点压力按照JIS K 3832(泡点法)测量如下。将PTFE膜浸泡在异丙醇中，从PTFE膜的较低侧升高空气压力。从PTFE膜具有最大孔径的孔最开始产生气泡时的压力定义为泡点压力P(Pa)。
(电解质溶液的蒸发特性)
如图3所示，预备小瓶20[丸笑公司(Maruemu Corporation)制造的7号威猛(Mighty)小瓶；容量为50ml]，其配有盖21、橡胶垫圈22和瓶体23，在盖21的中心部分形成直径为2.0mm的孔，在橡胶垫圈22的中心部分形成直径为5.0mm的孔。接下来，将PTFE膜24夹在盖21与橡胶垫圈22之间，封闭在盖21中形成的孔和在橡胶垫圈22中形成的孔。随后，将约8.0g乙二醇25装入瓶体部分并密封。然后，将小瓶20放在105℃的烘箱中24小时，测量24小时后乙二醇的减少量。用该减少量除以PTFE膜的蒸发面积(橡胶垫圈的孔面积：1.96×10- 5m2)和测量时间(24小时)，得到重量损失率(g/m2·h)，其根据以下标准评估。
A：重量损失率小于50g/m2·h。
B：重量损失率为50-200g/m2·h。
C：重量损失率大于200g/m2·h。
(水分转移抑制特性)
水分转移抑制特性可通过测量水蒸气抑制率来评估。具体而言，按照JIS K7129测量PTFE膜的水蒸气转移速率，然后按照以下标准评估。
A：水蒸气转移速率小于5g/m2·24h。
B：水蒸气转移速率为5-500g/m2·24h。
C：水蒸气转移速率大于500g/m2·24h。
(焊接强度)
i)制备密封板
如图4所示，通过按顺序层合厚度为1.0mm的橡胶31、厚度为2.0mm的酚树脂膜32和厚度为50μm的聚丙烯树脂膜33制备层合物。接下来，将层合物切割成2cm的正方块，并形成直径为2.5mm的孔，使得孔穿透所有的层。随后，在4kgf的压紧力下，用焊嘴在380℃将焊接部加热3秒，从而将PTFE膜34的A表面焊接到聚丙烯树脂膜33上，封闭在聚丙烯树脂膜33中形成的孔，由此制得密封板。
ii)焊接强度的测量
首先，将直径为2.0mm的半圆形针35固定在依梦达股份有限公司(IMADA Co.,Ltd)制造的DS2-50N测力计上，所述半圆形针35具有半径为1.0mm的半球形尖端。接下来，利用依梦达股份有限公司制造的测力计支架MH-1000N-E，移动与针35固定在一起的测力计36，以193mm/分钟的速率将针35从密封板4的橡胶侧推向在密封板中形成的直径为2.5mm的孔，直到PTFE膜从密封板上剥落。读取PTFE膜剥落时测力计显示的峰值强度(kgf)，作为焊接强度，然后按照以下标准对其进行评估。
A：焊接强度大于0.6kgf。
B：焊接强度为0.4-0.6kgf。
C：焊接强度小于0.4kgf。
(实施例1)
将溶剂石脑油加入旭硝子股份有限公司制造的Fluon(注册商标)CD123，其是PTFE的未烧结细粉末，由此形成PTFE细粉末糊料。接下来，将糊料装入挤出机，挤出成宽16cm、厚750μm的带状，从而得到挤出PTFE带。此后，用压延辊将挤出PTFE带辊压至220μm的厚度，然后将其连续引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。随后，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以125％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在360℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(实施例2)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为115％。
(实施例3)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为112％。
(实施例4)
与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为110％。
(实施例5)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为108％。
(实施例6)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为106％。
(实施例7)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为107％。
(实施例8)
以与实施例1中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为101％。
(实施例9)
首先，以与实施例1中相同的方式制备干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以110％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在360℃仅将拉伸PTFE膜的一个表面连续热处理0.9秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(实施例10)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于热处理时间设定为0.7秒。
(实施例11)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于热处理时间设定为0.6秒。
(实施例12)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为145％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例13)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为163％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例14)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为183％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例15)
以与实施例9中相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为196％，热处理时间设定为0.7秒。
(实施例16)
首先，以与实施例1中相同的方式制备干燥的PTFE带，作为高密度膜。接下来，以与实施例1中相同的方式制备挤出PTFE带，用压延辊辊压至500μm的厚度。此后，对辊压的PTFE带进行双轴拉伸，纵向拉伸比为500％，横向拉伸比为1000％。随后，将双轴拉伸带引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，并干燥得到厚度为35μm和密度为0.45g/cm3的双轴拉伸膜，作为多孔膜(低密度膜)。
将第一高密度膜和该低密度膜切割成相同的尺寸，在辊间组合，然后通过拉伸设备在300℃的温度下在带前进的方向(MD方向)上以116％的拉伸比拉伸，由此得到拉伸PTFE层合物。最后，在350℃将拉伸PTFE膜连续热处理1秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到复合PTFE膜。
(实施例17)
以与实施例16中相同的方式制备复合PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为105％。
(实施例18)
以与实施例16中相同的方式制备复合PTFE膜，不同之处在于拉伸比设定为100％(未进行拉伸)。
(实施例19)
首先，以与实施例1中相同的方式制备挤出PTFE膜，并以与实施例1中相同的方式制备拉伸PTFE膜作为高密度膜，不同之处在于用压延辊将挤出PTFE带辊压至220μm的厚度。接下来，以与实施例16中相同的方式制备低密度PTFE膜，在实施例19中制备两块多孔膜。
将高密度PTFE膜和两块多孔低密度PTFE膜各自切割成相同尺寸，在辊间按顺序组合多孔膜、高密度膜和多孔膜，然后通过拉伸设备在300℃的温度下在带前进的方向(MD方向)上以116％的拉伸比对它们进行拉伸，得到拉伸PTFE层合物。最后，在350℃将拉伸PTFE膜连续热处理1秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到复合PTFE膜。
(实施例20)
以与实施例1中相同的方式制备拉伸PTFE膜，作为高密度膜。接下来，以与实施例16中相同的方式制备多孔膜(低密度膜)。将高密度膜和多孔膜各自切割成相同的尺寸，在辊间组合，然后通过拉伸设备在300℃的温度下在带前进的方向(MD方向)上以110％的拉伸比拉伸，由此得到拉伸PTFE层合物。最后，在360℃仅将拉伸PTFE层合物的低密度侧的表面连续热处理0.9秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来得到复合PTFE。
(比较例1)
用压延辊将实施例1所述的挤出PTFE带辊压至400μm的厚度，然后将其引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以600％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在380℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(比较例2)
用压延辊将实施例1所述的挤出PTFE带辊压至380μm的厚度，然后将其引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以225％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在380℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(比较例3)
用压延辊将实施例1所述的挤出PTFE带辊压至220μm的厚度，然后将其引入干燥机，在300℃的温度下干燥，以除去溶剂石脑油，从而得到干燥的PTFE带。接下来，将干燥的PTFE带连续引入拉伸设备，在300℃的温度下，在带前进的方向(MD方向)上，以130％的拉伸比拉伸，得到拉伸PTFE膜。最后，在360℃将拉伸PTFE膜连续热处理3秒，以固定(热定型)多孔结构，然后卷绕起来，得到PTFE膜。
(比较例4)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以145％的拉伸比拉伸。
(比较例5)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以140％的拉伸比拉伸。
(比较例6)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以135％的拉伸比拉伸。
(比较例7)
以与比较例3相同的方式制备PTFE膜，不同之处在于，将挤出PTFE膜辊压至200μm的厚度，并以130％的拉伸比拉伸。
[表1]
Figure BDA0003606249900000341
[表2]
Figure BDA0003606249900000351
当使用实施例1-15中的各自具有1.40g/cm3或更高的密度和3000秒或更高的不透气性的PTFE膜时，电解质溶液的蒸发和水分的转移受到抑制，实施例1-15的PTFE膜具有高液体进入压力，这能经受住安全阀的开阀测试。同样，当实施例16-20中的各自具有1.40g/cm3或更高的密度和3000秒或更高的不透气性的PTFE膜时，电解质溶液的蒸发和水分的转移受到抑制。另一方面，当使用各自具有小于3000秒的不透气性的比较例1-7时，电解质溶液大量蒸发，水分通过膜转移，比较例1-7的PTFE膜不具有能够经受住安全阀的开阀测试的高液体进入压力。
摘要
用于电子部件的聚四氟乙烯膜，其特征在于，该聚四氟乙烯膜可具有1.40g/cm3或更高的密度和3,000秒或更高的不透气性。
Figure BDA0003606249900000371
Figure BDA0003606249900000381

Claims (14)

1.一种电池，其包括：
外壳，
其中，外壳包括开口；
正极，
其中，正极至少部分地设置在外壳内；
负极，
其中，负极至少部分地设置在外壳内；
电解质，
其中，电解质设置在正极和负极之间，
其中，电解质被配置为在电池运行期间释放至少一种气体，
其中，所述至少一种气体选自二氧化碳(“CO2”)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)或其任意组合；和至少一种含氟聚合物膜，
其中，所述至少一个含氟聚合物膜覆盖外壳的开口，
其中，所述至少一个含氟聚合物膜具有85％至100％的结晶度；
其中，所述至少一个含氟聚合物膜的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3；
其中，所述至少一个含氟聚合物膜具有大于0.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
2.如权利要求1所述的电池，其中，所述电池是二次电池。
3.如权利要求2所述的电池，其中，所述二次电池是锂离子电池。
4.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，所述正极选自：锂镍锰钴氧化物(“NMC”)、锂镍钴铝氧化物(“NCA”)、锂锰氧化物(“LMO”)、锂铁磷酸盐(“LFP”)、锂钴氧化物(“LCO”)或它们的任何组合。
5.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，所述负极选自：锂、石墨、钛酸锂(“LTO”)、锡-钴合金或它们的任何组合。
6.如权利要求1所述的电池，其中，所述电解质为电解溶液的形式，其中所述电解溶液包含至少一种溶剂和至少一种电解盐。
7.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，电解溶液的至少一种溶剂包括至少一种有机溶剂。
8.如权利要求7所述的电池，其中，电解质的至少一种有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或它们的混合物。
9.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，所述电解质包含至少一种添加剂，其中所述至少一种添加剂被配置为在电池运行期间释放至少一种选自CO2、H2、CO或它们的任何组合的气体。
10.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，所述电解质浸渍在至少一个分隔件内。
11.如权利要求10所述的电池，其中，所述至少一个分隔件包含至少一种选自以下的材料：聚丙烯、聚乙烯、至少一种四氟乙烯(TFE)聚合物或共聚物、至少一种偏二氟乙烯均聚物、至少一种六氟丙烯(HFP)-偏二氟乙烯共聚物，或它们的任意组合。
12.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，所述至少一个含氟聚合物膜包含以下中的至少一种：聚四氟乙烯(PTFE)、致密PTFE(dPTFE)、膨胀PTFE(ePTFE)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)或它们的任意组合。
13.如前述权利要求中任一项所述的电池，其中，所述至少一个含氟聚合物膜具有大于0.5且小于1.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比。
14.一种装置，其包括：
外壳，
其中，外壳包括开口；和
至少一个含氟聚合物膜，
其中，所述至少一个含氟聚合物膜覆盖外壳的开口，
其中，所述至少一个含氟聚合物膜具有85％至100％的结晶度；
其中，所述至少一个含氟聚合物膜的密度为2.0g/cm3至2.2g/cm3；和
其中，所述至少一个含氟聚合物膜具有大于0.5的CO2渗透率与湿气渗透率之比；
其中，所述装置是电池。
CN201980101527.4A 2019-10-21 2019-10-21 具有改进的气体与湿气渗透率比的电池 Pending CN114556678A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2019/001124 WO2021079163A1 (en) 2019-10-21 2019-10-21 Battery with improved gas to moisture permeability ratio

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114556678A true CN114556678A (zh) 2022-05-27

Family

ID=68696464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980101527.4A Pending CN114556678A (zh) 2019-10-21 2019-10-21 具有改进的气体与湿气渗透率比的电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220399611A1 (zh)
EP (1) EP4049337A1 (zh)
JP (1) JP7371248B2 (zh)
KR (1) KR20220088452A (zh)
CN (1) CN114556678A (zh)
WO (1) WO2021079163A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205366A1 (de) 2022-05-30 2023-11-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezelle
DE102022205365A1 (de) 2022-05-30 2023-11-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezelle
DE102022207532A1 (de) 2022-07-22 2024-01-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezelle
EP4336640A1 (en) * 2022-09-12 2024-03-13 W. L. Gore & Associates G.K. Reinforced vent

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2410592A1 (en) * 2010-07-19 2012-01-25 SB LiMotive Co., Ltd. Battery module
JP2012190639A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Sony Corp 非水電解質電池、電池パック及び電子機器
US20130032219A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 Elringklinger Ag Pressure compensation device for a housing of an electrochemical device
CN106058120A (zh) * 2016-07-18 2016-10-26 中银（宁波）电池有限公司 电池集电体及碱性电池
WO2018117055A1 (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜とこれを用いた防水通気膜及び防水通気部材
JP2019179638A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 住友精化株式会社 非水電解液用添加剤、非水電解液及び蓄電デバイス

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE392582B (sv) 1970-05-21 1977-04-04 Gore & Ass Forfarande vid framstellning av ett porost material, genom expandering och streckning av en tetrafluoretenpolymer framstelld i ett pastabildande strengsprutningsforfarande
US4385093A (en) 1980-11-06 1983-05-24 W. L. Gore & Associates, Inc. Multi-component, highly porous, high strength PTFE article and method for manufacturing same
JP2002192614A (ja) 2000-12-27 2002-07-10 Mitsubishi Materials Corp ラミネート缶蓋の製造方法およびこのラミネート缶蓋を用いた飲料缶
JP4207476B2 (ja) 2002-07-03 2009-01-14 パナソニック株式会社 真空断熱材及び真空断熱材を用いた機器
KR100601500B1 (ko) 2004-06-22 2006-07-14 삼성에스디아이 주식회사 온도와 압력 감응형 안전 벤트를 갖는 리튬 이온 이차 전지
JP6136809B2 (ja) 2013-09-20 2017-05-31 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
TWI713443B (zh) 2013-11-29 2020-12-21 日商大金工業股份有限公司 雙軸拉伸多孔質膜
JP6444205B2 (ja) 2015-02-16 2018-12-26 学校法人同志社 正極およびその製造方法、並びにその正極を用いた空気二次電池
JP6567158B2 (ja) 2017-12-28 2019-08-28 日東電工株式会社 防水部材及び電子機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2410592A1 (en) * 2010-07-19 2012-01-25 SB LiMotive Co., Ltd. Battery module
JP2012190639A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Sony Corp 非水電解質電池、電池パック及び電子機器
US20130032219A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 Elringklinger Ag Pressure compensation device for a housing of an electrochemical device
CN106058120A (zh) * 2016-07-18 2016-10-26 中银（宁波）电池有限公司 电池集电体及碱性电池
WO2018117055A1 (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 日東電工株式会社 ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜とこれを用いた防水通気膜及び防水通気部材
JP2019179638A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 住友精化株式会社 非水電解液用添加剤、非水電解液及び蓄電デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022552749A (ja) 2022-12-19
US20220399611A1 (en) 2022-12-15
KR20220088452A (ko) 2022-06-27
WO2021079163A1 (en) 2021-04-29
EP4049337A1 (en) 2022-08-31
WO2021079163A9 (en) 2022-04-07
JP7371248B2 (ja) 2023-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114556678A (zh) 具有改进的气体与湿气渗透率比的电池
KR102063594B1 (ko) 비수계 이차전지용 세퍼레이터 및 비수계 이차전지
KR101183912B1 (ko) 폴리에틸렌 다층 미세 다공막 및 이를 이용한 전지용세퍼레이터 및 전지
US10014503B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery separator, nonaqueous electrolyte secondary battery laminated separator, nonaqueous electrolyte secondary battery member, and nonaqueous electrolyte secondary battery
US7252689B2 (en) Method for fabricating lithium ion secondary battery
US10714723B2 (en) Separator for a non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
CN112335103A (zh) 用于电子部件的聚四氟乙烯膜
US10084172B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery separator and use thereof
KR101313458B1 (ko) 비수전해질 이차전지용 세퍼레이터, 및 비수전해질 이차전지용 복수층 세퍼레이터
CN113024881A (zh) 聚烯烃微多孔膜、非水电解液系二次电池用隔膜及非水电解液系二次电池
US20170155115A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery separator, nonaqueous electrolyte secondary battery laminated separator, nonaqueous electrolyte secondary battery member, nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for producing porous film
EP3920318B1 (en) Separator for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
KR20200045778A (ko) 이차전지용 분리막 및 이를 이용한 전기화학소자
JP2021136221A (ja) 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池
US20230411794A1 (en) Porous substrate for separator and separator for electrochemical device comprising same
KR20160049851A (ko) 압출코팅법을 이용한 이차전지용 분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 분리막
CN116365169A (zh) 非水电解液二次电池用隔膜、非水电解液二次电池用部件以及非水电解液二次电池
US20230411791A1 (en) Separator for batteries
EP4336640A1 (en) Reinforced vent
WO2024024863A1 (ja) 外装体用シート及びこれを備える蓄電デバイス
KR20230173155A (ko) 향상된 배터리
CN116706431A (zh) 非水电解液二次电池用隔膜、非水电解液二次电池用部件和非水电解液二次电池
EP4251422A1 (en) Dry-process polyethylene membranes, coated membranes, separators, and related methods

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination