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1、(10)申请公布号 CN 102942706 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 2 7 0 6 A *CN102942706A* (21)申请号 201210392793.7 (22)申请日 2009.12.21 2008-324259 2008.12.19 JP 200980151243.2 2009.12.21 C08J 5/22(2006.01) C08J 9/28(2006.01) C08J 9/26(2006.01) C08L 23/00(2006.01) C08L 23/06(2006.01) C08L 23/12(2006.01) H01M。
2、 2/16(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (71)申请人旭化成电子材料株式会社 地址日本东京都 (72)发明人稻垣大助 岩切进一 稻叶真太郎 (74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事 务所(普通合伙) 11277 代理人刘新宇 李茂家 (54) 发 明名称 聚烯烃制微多孔膜及锂离子二次电池用分隔 件 (57) 摘要 本发明提供了一种聚烯烃制微多孔膜,其对 异物等具有良好的耐性,并且采用其能够实现高 温循环特性优异的锂离子二次电池。本发明提供 的聚烯烃制微多孔膜,其长度方向的抗拉强度与 宽度方向的抗拉强度之比为0.751.25,且在 120下的所述宽度方向的热。
3、收缩率不到10%。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书25页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 25 页 1/1页 2 1.一种聚烯烃制微多孔膜,其中,铝的含量为70ppm以下。 2.根据权利要求1所述的聚烯烃制微多孔膜,其中,钙、镁、锌和钡的总含量为300ppm 以下。 3.根据权利要求1或2所述的聚烯烃制微多孔膜,其含有重均分子量为50万以下的聚 烯烃。 4.一种锂离子二次电池用分隔件,其含有权利要求1所述的聚烯烃制微多孔膜。 5.一种锂离子二次电池,其具备权利要求4所述的锂离子二。
4、次电池用分隔件、正极、负 极和电解液。 权 利 要 求 书CN 102942706 A 1/25页 3 聚烯烃制微多孔膜及锂离子二次电池用分隔件 0001 本申请是申请日为2009年12月21日、申请号为200980151243.2、发明名称为“聚 烯烃制微多孔膜及锂离子二次电池用分隔件”的申请的分案申请。 技术领域 0002 本发明涉及聚烯烃制微多孔膜、锂离子二次电池用分隔件及锂离子二次电池。 背景技术 0003 以聚烯烃为原材料的聚烯烃制微多孔膜广泛用作各种物质的分离膜、选择透过分 离膜以及隔离材料等,作为其用途可列举出精密过滤膜、燃料电池用分隔件、电容器用分隔 件、用于将功能性材料填充到。
5、孔中而表现新功能的功能膜的母材、电池用分隔件等。在这些 用途中,聚烯烃制微多孔膜优选用作笔记本式个人电脑、便携电话、数码相机等移动设备中 广泛备置的锂离子电池用分隔件。其理由可以列举:膜的机械强度和绝缘性能高。 0004 这里,对于笔记本式个人电脑、电动工具等所备置的圆筒型锂离子二次电池,要求 能够收容在有限的空间内并且为高容量。从此种观点出发,对于以往的锂离子二次电池 的电极、电解液、作为分隔件的聚烯烃制微多孔膜进行了各种改良。另外,本说明书中所 述的“高容量”,例如在一般的具有外径18mm、高65mm的尺寸的圆筒型二次电池中,是指具 有2400mAh以上的容量。此外,在具有其他形状、尺寸的。
6、电池中,是指单位体积的容量为 145mAh/cm 3 以上。 0005 专利文献1中提出了在高分子微多孔膜的一个面上含有耐热性高分子和陶瓷过 滤器的微多孔膜以及具有该微多孔膜的尺寸为外径18mm、高65mm且具有2500mAh的容量的 圆筒型锂离子二次电池。 0006 此外,专利文献2中提出了同尺寸且具有25002840mAh的容量的圆筒型锂离子 二次电池。 0007 进而,专利文献3中公开了一种由催化剂残渣量为300ppm的含有高密度聚乙烯的 聚乙烯组合物形成的微多孔膜。此外,专利文献4中公开了品质优异的聚烯烃制微多孔膜。 而且,专利文献5中公开了一种使用分子量为50万以下的聚乙烯的聚烯烃制。
7、微多孔膜。 0008 现有技术文献 0009 专利文献 0010 专利文献1:日本特开2007-324073号公报 0011 专利文献2:日本特开2007-157458号公报 0012 专利文献3:日本特开2002-128942号公报 0013 专利文献4:日本特表2008-506003号公报 0014 专利文献5:日本特开平6-96753号公报 发明内容 0015 发明要解决的问题 说 明 书CN 102942706 A 2/25页 4 0016 但是,近年来,随着圆筒型电池的高容量化,难以以指数函数关系得到与以往同程 度的安全性试验结果。例如,在制造高容量电池时的电池卷绕时由电极活性物质滑。
8、落而产 生的异物被卷入的情况下,由于分隔件随着高容量化被薄膜化,因而,电极活性物质贯通分 隔件而短路的可能性变高。而且,在高容量电池中短路的情况下存在焦耳发热变大的倾向, 可能会使电池的稳定性降低。 0017 此外,关于较高温下的循环特性,由于电极的膨胀收缩率与以往相比高、在设定温 度以上时电池内部发热而分隔件易于收缩等理由,存在电池的容量降低显著并且循环特性 变差的可能。 0018 专利文献1中记载的微多孔膜,由于含有高耐热多孔层而提高了安全性,但从将 内部短路防患于未然并且提高电池的高温循环特性的观点出发,尚有改善的余地。 0019 此外,就专利文献2中记载的微多孔膜而言,其优选的方式体现。
9、在该微多孔膜为 层叠结构,并且,还限定了其孔径以及孔隙率的优选的范围。但是,在考虑将该微多孔膜适 用在高容量锂离子二次电池的情况下,并未特别地就对于异物等的耐性进行研究,仍有改 善的余地。 0020 进而,上述专利文献35中记载的微多孔膜均作为锂离子二次电池用分隔件来 使用,近年来尤其必要的对于杂质的考虑欠缺或不充分,尚有改善的余地。 0021 本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供对异物等具有良好的耐性、且 能够实现高温循环特性优异的锂离子二次电池的聚烯烃制微多孔膜、锂离子二次电池用分 隔件及锂离子二次电池。 0022 此外,本发明的另一目的在于提供膜中的异物少且品质优异,并且作为非水。
10、电解 液系二次电池用分隔件使用时显示出良好的循环特性的聚烯烃制微多孔膜锂离子二次电 池用分隔件及锂离子二次电池。 0023 用于解决问题的方案 0024 本发明人等为了达成上述目的反复进行了深入的研究,结果发现,尤其在具有规 定以上高容量的电池中,在安全性和循环特性上对于分隔件的依赖程度急剧增大。而且,本 发明人等还发现,具有特定膜物性的聚烯烃制微多孔膜能够解决上述课题,从而完成了本 发明。 0025 此外,本发明人等为了达成上述另一目的进行了深入的研究,结果发现,使用铝含 量调整为特定量以下的聚烯烃而形成的聚烯烃制微多孔膜能够达成上述目的,从而完成了 本发明。 0026 即,本发明如下所述。。
11、 0027 1一种聚烯烃制微多孔膜,其长度方向的抗拉强度与宽度方向的抗拉强度之比 为0.751.25,且在120下的所述宽度方向的热收缩率不到10%。 0028 2根据1所述的聚烯烃制微多孔膜,其中,所述抗拉强度之比为0.851.25。 0029 3根据12中任一项所述的聚烯烃制微多孔膜,其中,所述宽度方向的所 述抗拉强度为160MPa以上。 0030 4根据13中任一项所述的聚烯烃制微多孔膜,其中,所述抗拉强度为 160MPa以上且250MPa以下。 0031 5根据14中任一项所述的聚烯烃制微多孔膜,其中,铝的含量为10ppm 说 明 书CN 102942706 A 3/25页 5 以下。。
12、 0032 6一种聚烯烃制微多孔膜,其中,铝的含量为70ppm以下。 0033 7根据6所述的聚烯烃制微多孔膜,其中,钙、镁、锌和钡的总含量为300ppm以 下。 0034 8根据6或7所述的聚烯烃制微多孔膜,其含有重均分子量为50万以下的 聚烯烃。 0035 9一种锂离子二次电池用分隔件,其含有18中任一项所述的聚烯烃制微 多孔膜。 0036 10一种锂离子二次电池,其具备9所述的锂离子二次电池用分隔件、正极、负 极和电解液。 0037 发明的效果 0038 根据本发明,能够提供对异物等具有良好的耐性、并且能够实现高温循环特性优 异的锂离子二次电池的聚烯烃制微多孔膜、锂离子二次电池用分隔件以。
13、及锂离子二次电 池。 0039 此外,根据本发明,还能够提供膜中的异物少且品质优异、并且作为非水电解液系 二次电池用分隔件使用时显示出良好的循环特性的聚烯烃制微多孔膜、锂离子二次电池用 分隔件及锂离子二次电池。 具体实施方式 0040 以下,对用于实施本发明的最佳方式(以下,简称为“本实施方式”。)进行详细说 明。另外,本发明不限于下述本实施方式,可在其主旨范围内作出各种变形后实施。 0041 本实施方式的锂离子二次电池用分隔件含有聚烯烃制微多孔膜(以下,有时仅简 称为“PO微多孔膜”。),优选由PO微多孔膜形成。该微多孔膜在膜厚方向具有连通孔,例如 具有三维网状骨架结构。此外,该微多孔膜的长。
14、度方向(与原料树脂吐出方向及机械方向同 义。以下,有时简称为“MD”。)的抗拉强度与宽度方向(与长度方向垂直的方向。以下,有时 简称为“TD”。)的抗拉强度之比即MD/TD抗拉强度比为0.751.25,并且在120下的TD 的热收缩率不到10%。 0042 本实施方式的分隔件通过采用这样的构成,能够实现尤其是高容量的锂离子二次 电池所要求的良好的耐异物特性和高温循环特性。有关其理由的具体细节还尚不明确,可 按以下方式考虑。首先,使MD/TD抗拉强度比为0.751.25、优选为0.801.25、更优选 为0.851.25时,在电池内部存在异物的情况下,由于其较高的各向同性,即使在膜厚方 向的刺穿。
15、强度为同等程度下,也有助于体现对于异物的极高的耐性。即,上述范围的MD/TD 抗拉强度比,在异物的形状参差不齐的实际的电池内的环境下,对于各种形状的异物,显示 出最为优异的强度平衡。从同样的观点出发,MD/TD抗拉强度比的上限优选为1.20,更优选 为1.10。 0043 而且,可以推测,具有这样的抗拉强度比并且使PO微多孔膜在120下的TD的热 收缩率小于10%、优选小于8%、更优选小于6%时,在MD上施加有张力的状态下进行缠绕的 电池内部的分隔件在高温环境下的变形方向受到限制,其结果,可良好地抑制由收缩引起 的膜的孔隙率降低、且抑制循环特性的降低。进而,在发生由异物引起的微小的内部短路 说。
16、 明 书CN 102942706 A 4/25页 6 时,还可以最小限度地抑制分隔件的孔的扩大,能够使发热的速度延迟,结果认为还可体现 出提高由短路引起的起火所需的外部压力这样的令人惊奇的效果。此外,在120下的TD 的热收缩率的下限没有特别的限制,例如在0.1%以上时,能够更有效且可靠地发挥本发明 的上述效果,故优选,在1%以下的范围内膨胀也可以。 0044 此外,使PO微多孔膜在105下的TD的热收缩率小于3%、优选小于1%、更优选小 于0.5%时,由于与上述120下TD热收缩率为上述范围时同样的理由而优选。此外,PO微 多孔膜在105下的TD在1%以下的范围内膨胀也可以。 0045 上述。
17、PO微多孔膜的TD的抗拉强度优选为160MPa以上,更优选为170MPa以上。认 为,分隔件的PO微多孔膜的MD与正电极和负电极边缘部平行地接触,因此,分隔件易于沿 TD拉伸。此外,认为从电极边缘部滑落的物质,其以与PO微多孔膜的TD方向相比在MD方 向上更长的状态存在的概率高,并且认为即使与该滑落物质相接触,分隔件也易于沿TD拉 伸。虽然其理由还不明确,但将MD/TD抗拉强度比和TD的抗拉强度设定在上述范围时,可 朝着使对于电极边缘部的耐性及对于滑落物质的耐性进一步提高的方向发挥作用。其抗拉 强度的上限值没有特别的限制,但从兼顾收缩率的观点出发,优选500MPa,更优选300MPa, 进一步。
18、优选250MPa。 0046 从进一步提高高温循环性的观点出发,PO微多孔膜的孔隙率优选为30%以上,更 优选为35%以上,进一步优选为40%以上。此外,从维持膜强度且抑制自放电的观点出发, 其孔隙率优选为90%以下,更优选为80%以下,进一步优选为50%以下。 0047 从进一步提高高温循环性的观点出发,PO微多孔膜的透气度优选为30秒以上,更 优选为50秒以上,进一步优选为80秒以上。此外,从维持膜强度且抑制自放电的观点出发, 其透气度优选为600秒以下,更优选为500秒以下,进一步优选为400秒以下。 0048 PO微多孔膜的刺穿强度(绝对强度)优选为3N以上,更优选为4N以上。刺穿强度。
19、 为3N以上时,在电池用分隔件中含有该PO微多孔膜的情况下,即使在电极材料等的锋利部 刺穿PO微多孔膜时,也能够降低针孔、龟裂的发生,从上述观点出发,是优选的。刺穿强度 的上限优选为10N,更优选为8N。 0049 此外,PO微多孔膜的膜厚没有特别的限制,从膜强度的观点出发,优选为1m以 上,从电池容量的观点出发,优选为30m以下。从在要求超过以往的高容量的近年来的圆 筒型高容量电池中使用的观点出发,其膜厚优选小于20m,特别优选为18m以下。 0050 另外,在形成各种特性落入上述数值范围内的PO微多孔膜时,例如可列举出调节 挤出时的聚合物浓度和拉伸倍率、抽提后的拉伸和松弛操作、主辊(mas。
20、ter roll)的热处 理、原料配方的方法等。 0051 此外,本实施方式中PO微多孔膜不仅可以是由以聚烯烃为原材料的微多孔膜形 成单层体,也可以是层叠体。作为层叠体的具体的方式,可列举出以聚烯烃为原材料的微 多孔膜之间的层叠体、以聚烯烃为原材料的微多孔膜与无纺织物或其他的微多孔膜的层叠 体、或者在以聚烯烃为原材料的微多孔膜的表面上涂布无机成分、有机成分而得到的层叠 体。层叠体只要其上述各特性在上述数值范围内,则其形态不受限制。 0052 接着,对PO微多孔膜的制造方法进行说明。另外,所得PO微多孔膜只要满足上述 各特性的条件,则聚合物的种类、溶剂的种类、挤出方法、拉伸方法、抽提方法、开孔方。
21、法、热 固定热处理方法等不受任何限制。 说 明 书CN 102942706 A 5/25页 7 0053 作为PO微多孔膜的制造方法,更具体而言,例如可列举出包括下述(a)(f)的 各工序的方法。 0054 (a)混炼工序,将聚烯烃、增塑剂及根据需要添加的无机材料进行混炼。 0055 (b)挤出工序,将经由混炼工序得到的混炼物进行挤出。 0056 (c)片材成型工序,将经由挤出工序而得到的挤出物成型为片状(单层、多层均可) 并使其冷却固化。 0057 (d)拉伸工序,将经由片材成型工序而得到的片状成型物向单轴以上的方向进行 拉伸。 0058 (e)抽提工序,从经由拉伸工序得到的拉伸薄膜中抽提增。
22、塑剂和根据需要添加的 无机材料。 0059 (f)后加工工序,对经过了抽提工序的拉伸薄膜进行加热而使其热固定。 0060 以下,对各工序进行说明。 0061 作为(a)混炼工序中所使用的聚烯烃,例如可列举出乙烯或丙烯的均聚物,以及将 选自由乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯及降冰片烯组成的组中的至 少2种以上的单体聚合而得到的共聚物。 0062 作为这些聚烯烃,没有特别的限制,例如可列举出以有机铝化合物作为助催化剂 而制造出的聚乙烯。这种聚乙烯可以使用以有机铝化合物用作助催化剂的齐格勒-纳塔 系催化剂、茂金属催化剂等来制造。此外,除了以有机铝化合物作为助催化剂制造出的。
23、聚 乙烯以外,例如使用铬系催化剂制造出的聚乙烯、及以过氧化物为催化剂得到的低密度聚 乙烯也可用作上述聚烯烃。作为其他的聚烯烃,例如可列举出聚丙烯、甲基戊烯共聚物、乙 烯-四环十二碳烯共聚物及乙烯-降冰片烯共聚物等环状烯烃共聚物。从机械强度及制膜 时的拉伸性的观点出发,聚烯烃中优选含有30质量%以上的以有机铝化合物为助催化剂制 造出的聚乙烯。 0063 这些聚烯烃可以单独使用1种,或以2种以上混合而成的混合物的形式来使用。使 用混合物时,分隔件的熔断温度、短路温度的控制变得容易,故优选。尤其是例如粘均分子 量(以下有时简称为“Mv”。)为50万以上的超高分子量聚烯烃与Mv小于50万的聚烯烃混 合。
24、而成的混合物,通过其适度的分子量分布,易于赋予分隔件强度以各向同性,从上述的观 点出发,也是更优选的。另外,本说明书中,Mv是根据ASTM-D4020测得的。 0064 从抑制PO微多孔膜的孔的闭塞、且能够在更高温下进行热固定、降低热收缩率的 方面出发,混合的聚乙烯优选为高密度的均聚物。此外,PO微多孔膜整体的Mv优选为10 万120万,更优选为30万80万。Mv为10万以上时,在因异物等引起的短路所致的发 热时易于体现耐破膜性,故优选,Mv为120万以下时,挤出工序中在MD上的取向受到抑制, 易于体现各向同性,故优选。 0065 在上述聚乙烯的混合物中进一步混合聚丙烯、尤其是具有不同Mv的多。
25、种聚丙烯 是优选的。由此,经过拉伸工序的拉伸薄膜易于在MD上取向的特性得以抑制,结果易于得 到各向同性的特性,但理由还不确定。进而,电池中由于短路而发生局部发热时,在聚丙烯 的熔点即160附近,由聚丙烯的熔解而引起电池内部的吸热作用,安全性有变高的倾向, 因此优选在上述聚乙烯的混合物中混合聚丙烯。 0066 相对于(a)混炼工序中所使用的聚烯烃整体,聚丙烯的混合量优选为180质 说 明 书CN 102942706 A 6/25页 8 量%,更优选为250质量%,特别优选为320质量%,最优选为510质量%。聚丙烯 的混合量为1质量%以上时,易于体现通过该混合而得到的上述效果,聚丙烯的混合量为8。
26、0 质量%以下时,易于确保透过性。 0067 另外,聚烯烃的配合比例,相对于聚烯烃、增塑剂和根据需要配合的无机材料的总 质量,优选为160质量%,更优选为1040质量%。 0068 (a)混炼工序中所使用的聚烯烃中可以进一步混合硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌 等金属皂类、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、防雾剂、着色颜料等公知的添加剂。 0069 作为增塑剂,可列举出在沸点以下的温度下能够与聚烯烃形成均匀溶液的有机化 合物。具体而言,例如作为增塑剂可列举出十氢萘、二甲苯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸 二丁酯、硬脂醇、油醇、癸醇、壬醇、二苯醚、正癸烷、正十二烷、石蜡油(液体石蜡)。在这些当 中,优。
27、选石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯。 0070 增塑剂的配合比例,没有特别的限制,从所得PO微多孔膜的孔隙率的观点出发, 相对于聚烯烃、增塑剂和根据需要所配合的无机材料的总质量,优选为20质量%以上,从粘 度的观点出发,优选为90质量%以下。从易于减低从挤出机挤出后的MD取向这一观点出 发,该配合比例优选为5080质量%,更优选为6075质量%。 0071 作为无机材料,例如可列举出氧化铝、二氧化硅(硅氧化物)、二氧化钛、氧化锆、氧 化镁、二氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化铁等氧化物系陶瓷,氮化硅、氮化钛、氮化硼等氮化物 系陶瓷,碳化硅、碳酸钙、硫酸铝、硫酸镁、氢氧化铝、钛酸钾、滑石、高岭土(kaolin。
28、 clay)、 高岭石(kaolinite)、多水高岭石(halloysite)、叶蜡石、蒙脱石、绢云母、云母、镁绿泥石 (Amesite)、膨润土、石棉、沸石、硅酸钙、硅酸镁、硅藻土、硅砂等陶瓷,玻璃纤维。它们可以 单独使用1种,也可以组合2种以上使用。在这些当中,从电化学稳定性的观点出发,优选 二氧化硅、氧化铝、二氧化钛。在聚烯烃组合物中可以在不损害本发明效果的范围内添加这 些无机材料。 0072 另外,从获得良好的隔离性的观点出发,相对于聚烯烃和无机材料的总质量,无机 材料的配合比例优选5质量%以上,更优选10质量%以上,从确保高强度的观点出发,优选 99质量%以下,更优选95质量%以下。
29、。 0073 另一方面,PO微多孔膜中所含的铝的含量优选为10ppm以下,更优选为5ppm以 下,进一步优选为3ppm以下,特别优选为1ppm以下。铝的含量为10ppm以下时,在将本实 施方式的PO微多孔膜用作电池用分隔件的情况下,存在对异物的耐性提高、高温下的容量 维持率变得良好等倾向。其理由还不确定,据推测,其原因在于:若在制造PO微多孔膜时原 料中残留大量的铝,则生成以铝为起点的凝胶,对于来自外部的压力的耐性降低。此外,由 于作为电池用分隔件的PO微多孔膜中铝的存在,尤其在高温下会与电解盐反应,可能会降 低容量维持率。另一方面,PO微多孔膜中的铝的含量的下限,没有特别的限制,但从吸附来 。
30、源于电解盐分解且给电池反应带来不良影响的氟化氢的观点出发,铝的含量优选为0.1ppm 以上。 0074 作为将铝含量调整为10ppm以下的方法,由于铝的形态及混入源的多样化,因此 可列举出多种方法,但优选的是降低聚烯烃的聚合工序中的有机铝浓度的方法、用酸或碱 洗涤聚烯烃原料或PO微多孔膜的方法。 0075 作为(a)混炼工序中的混炼方法,例如,首先,将一部分或全部的原材料根据需要 说 明 书CN 102942706 A 7/25页 9 用亨舍尔混合机、螺带式掺混机、转鼓混合机等预先混合。接着,将全部的原材料用单螺杆 挤出机、双螺杆挤出机等螺杆挤出机、混炼机、混合机等进行熔融混炼。 0076 另。
31、外,优选的是,混炼时,在原料聚烯烃中以预定浓度混合抗氧剂之后,将这些混 合物的周围置换成氮气气氛,并且在维持氮气气氛的状态下进行熔融混炼。熔融混炼时的 温度优选160以上,更优选180以上。此外,该温度优选小于300。虽然优选的温度范 围根据原料的组成、聚烯烃浓度而不同,但熔融混炼时的温度优选为减轻PO微多孔膜的MD 取向的条件。例如,优选的是:原料聚烯烃的Mv高时,通过在250左右的高温下进行熔融 混炼,从而抑制MD取向。 0077 (b)挤出工序中,经由上述混炼工序而得到的混炼物可通过具有T型模头、环状模 头等的挤出机来挤出。此时,可以是单层挤出,也可以是层叠挤出。挤出时的各条件只要与 以。
32、往相同即可。 0078 接着,(c)片材成型工序中,将经由上述(a)、(b)各工序而得到的挤出物成型为片 状并使其冷却固化。通过片材成型而得到的片状成型物可以是单层,也可以是层叠体。作 为片材成型的方法,例如可列举出通过压缩冷却使挤出物固化的方法。作为冷却方法,例如 可列举出使挤出物直接接触冷风、冷却水等冷却介质的方法;使挤出物接触以制冷剂冷却 的辊或挤压机的方法。在控制膜厚优异方面,优选使挤出物接触以制冷剂冷却的辊或挤压 机的方法。此时的冷却温度只要是固化挤出物的温度,则没有特别的限制,从易于抑制片材 成型时的MD取向的观点出发,优选60以上,更优选80以上。 0079 接着,(d)拉伸工序。
33、中,将经由片材成型工序而得到的片状成型物沿单轴以上的方 向进行拉伸。作为片状成型物的拉伸方法,可列举出利用辊拉伸机的MD单轴拉伸、利用拉 幅机的TD单轴拉伸、利用辊拉伸机和拉幅机或者多个拉幅机的组合的逐次双轴拉伸、利用 同时双轴拉幅机或吹塑成型的同时双轴拉伸。从得到各向同性更高的PO微多孔膜的观点 出发,优选同时双轴拉伸。从PO微多孔膜的膜厚的均匀性、拉伸伸长率、孔隙率及平均孔径 的平衡的观点出发,拉伸的总(MDTD)的面倍率优选8倍以上,更优选15倍以上,进一步 优选30倍以上。尤其在其面倍率为30倍以上时,易于得到高强度的分隔件。 0080 (e)抽提工序中,从经由拉伸工序而得到的拉伸薄膜。
34、中抽提增塑剂和根据需要添 加的无机材料。作为抽提方法,可列举出在抽提溶剂中浸渍拉伸薄膜的方法、或通过喷淋等 喷雾使抽提溶剂接触拉伸薄膜的方法。作为抽提溶剂,理想的是对聚烯烃为不良溶剂且对 增塑剂、无机材料为良溶剂、并且沸点比聚烯烃的熔点低的溶剂。作为这样的抽提溶剂,例 如可列举出正己烷、环己烷等烃类,二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、氟代烃系化合物等卤化烃 类,乙醇、异丙醇等醇类,丙酮、2-丁酮等酮类,及碱水。抽提溶剂可以从这些溶剂中选择使 用单独1种,也可组合2种以上选择使用。 0081 另外,也可以在拉伸工序之前,从片状成型物中抽提增塑剂和根据需要添加的无 机材料。此外,也可以在全部工序内的。
35、任一工序中全量或部分抽提无机材料,也可以使无机 材料残留在分隔件中。此外,对于抽提的顺序、方法和次数没有特别的限制。进而,根据需 要也可不抽提无机材料。抽提时,通过脱溶剂而产生TD上的膜收缩,MD和TD上的取向性 发生变化,因此,优选通过张力控制来控制取向性。 0082 接着,在(f)后加工工序中,在预定的温度下对经过了抽提工序的拉伸薄膜进行加 热而使其热固定。由此,能够得到也可用作PO微多孔膜的以聚烯烃为原材料的微多孔膜。 说 明 书CN 102942706 A 8/25页 10 作为此时的热处理方法,可列举出利用拉幅机、辊拉伸机来进行拉伸和松弛操作的热固定 方法。松弛操作是指在膜的MD和/。
36、或TD上以预定的温度和松弛率进行的缩小操作。松弛 率是指松弛操作后的膜的MD尺寸除以操作前的膜的MD尺寸所得的值,或者松弛操作后的 膜的TD尺寸除以操作前的膜的TD尺寸所得的值,或者在MD、TD两个方向上松弛的情况下 MD的膜的松弛率与TD的膜的松弛率相乘所得的值。 0083 从热收缩率的观点出发,上述预定的温度优选为100以上,从孔隙率和透过性的 观点出发,优选小于135。从热收缩率的观点出发,松弛率优选为0.9倍以下,更优选为 0.80倍以下。此外,从防止起皱发生的观点出发以及从孔隙率和透过性的观点出发,松弛 率优选为0.6倍以上。松弛操作也可以在MD、TD两个方向上进行。但是,也可以仅在。
37、MD或 TD的任一方向上进行松弛操作,由此不仅能够在操作方向上降低热收缩率,而且在与操作 垂直的方向上也能够降低热收缩率。 0084 另外,本实施方式的PO微多孔膜的制造方法,在上述(a)(f)的各工序的基础 上,还可以包括作为用于获得作为层叠体的PO微多孔膜的工序的,将多张单层体的以聚烯 烃为原材料的微多孔膜叠合的工序。此外,本实施方式的PO微多孔膜的制造方法也可以包 括表面处理工序,所述表面处理工序是对以聚烯烃为原材料的微多孔膜的表面实施电子束 照射、等离子体照射、表面活性剂的涂布、化学改性等表面处理的工序。此外,也可以在以聚 烯烃为原材料的微多孔膜的单面或两面上涂布上述无机材料而得到具有。
38、无机材料层的PO 微多孔膜。此时,无机材料层的厚度在整个PO微多孔膜的厚度中的比例,从得到良好的隔 离性的观点出发,优选为1%以上,更优选为5%以上。此外,从确保高强度的观点出发,无机 材料层的厚度的比例优选为99%以下,更优选为95%以下。 0085 进而,在上述后加工工序之后,在预定的温度下对缠绕有微多孔膜的主辊实施熟 化处理,然后,还可以进行主辊的开卷操作。由此,通常在MD强烈取向的主辊内的微多孔膜 的取向易变松弛,容易获得各向同性高的PO微多孔膜。 0086 对主辊进行熟化处理时的温度优选为35以上,更优选为45以上,进一步优选 为60以上。此外,从保持PO微多孔膜的透过性的观点出发,。
39、其温度优选为120以下。熟 化处理所需要的时间没有限制,在24小时以上时,容易体现上述效果,故优选。 0087 另外,本实施方式中的各种特性(参数),没有特别限定时,根据后述实施例中的测 定方法进行测定。 0088 上述那样得到的PO微多孔膜,在加工成所期望的形状后,可用作本实施方式的分 隔件。由本实施方式的PO微多孔膜形成的分隔件,与以往的分隔件相比,尤其是在用作高 容量电池的分隔件时能够实现显示出优异的高温循环特性,同时对异物具有高耐性的分隔 件。 0089 另一方面,本实施方式的锂离子二次电池具备上述本实施方式的分隔件、正极、负 极和电解液。该锂离子二次电池除了具备上述本实施方式的分隔件。
40、作为分隔件以外,只要 具备与公知的锂离子二次电池同样的各构件即可,只要具有与公知的锂离子二次电池同样 的结构即可,其可通过与公知的锂离子二次电池同样的方法来制造。 0090 本实施方式的分隔件适合应用在锂离子二次电池中,尤其适合应用在笔记本式个 人电脑、电动工具、电动汽车、混合动力汽车用等需要为高容量的应用中。通过上述用途,能 够赋予锂离子二次电池比以往更佳的安全性和电池特性。此外,本实施方式的分隔件适合 说 明 书CN 102942706 A 10 9/25页 11 用作高容量的圆筒型锂离子二次电池用分隔件。 0091 接着,对其他的本实施方式进行说明。本实施方式中的PO微多孔膜的铝含量为 。
41、70ppm以下。铝含量优选为50ppm以下,更优选为30ppm以下,进一步优选为10ppm以下, 特别优选为3ppm以下。若铝含量为70ppm以下,则将本实施方式的PO微多孔膜用作电池 用分隔件时,存在循环特性趋于良好的倾向。此外,存在PO微多孔膜中的异物减少的倾向。 其理由还尚未确定,据推测,其原因在于:在原料中残留大量铝时,生成以铝为起点的凝胶, 容易形成异物。此外,据推测,此种异物容易降低循环特性。进而,在异物少时,容易实现膜 厚10m、5m的薄膜化,适合作为近年来高容量锂离子二次电池用的分隔件。另一方面, PO微多孔膜中的铝含量的下限,没有特别的限制,从吸附来源于电解盐分解的给电池反应。
42、 带来不良影响的氟化氢的观点出发,铝含量优选为0.1ppm以上。 0092 作为将铝含量调整为70ppm以下的方法,由于铝的形态及混入源的多样化,因此 可列举出多种方法,优选使聚烯烃的聚合工序中的有机铝浓度降低的方法、用酸或碱洗涤 聚烯烃原料或PO微多孔膜的方法。 0093 本实施方式中,PO微多孔膜中的钙、镁、锌和钡的总含量,优选为300ppm以下。该 总含量更优选为200ppm以下,进一步优选为150ppm以下,特别优选为50ppm以下,极优选 为10ppm以下。另一方面,有关该总含量的下限,从吸附来源于电解盐分解的、给电池反应 带来不良影响的氟化氢的观点出发,总含量优选为0.1ppm以上。
43、。 0094 在这些金属的总含量为300ppm以下的情况下,PO微多孔膜用作电池用分隔件时, 存在循环特性趋于良好的倾向。据推测,其原因在于:在反复充放电的循环试验中,钙、镁、 锌和钡等金属在电极中的电结晶(electrocrystallization)量变少。 0095 这些金属主要来源于在聚烯烃的制造后等所添加的金属皂中。作为将上述金属的 总含量调整为300ppm以下的方法,可列举出调整向聚合后的聚烯烃中添加的金属皂的混 合量的方法。此外,还可列举出以酸洗涤市售的聚烯烃原料或在PO微多孔膜的制造工序中 进行酸洗涤来进行调整的方法。进而,还可列举出在制造PO微多孔膜时所使用的挤出机内 设置过。
44、滤器进行过滤的方法。 0096 作为本实施方式的PO微多孔膜的原材料的聚烯烃,没有特别的限制,例如可列举 出以有机铝化合物作为助催化剂而制造出的聚乙烯。这种聚乙烯可以使用以有机铝化合物 用作助催化剂的齐格勒-纳塔系催化剂、茂金属催化剂等来制造。此外,除了以有机铝化合 物作为助催化剂制造出的聚乙烯以外,例如使用铬系催化剂制造出的聚乙烯、及以过氧化 物为催化剂得到的低密度聚乙烯也可用作上述聚烯烃。作为其他的聚烯烃,例如可列举出 聚丙烯、甲基戊烯共聚物、乙烯-四环十二碳烯共聚物及乙烯-降冰片烯共聚物等环状烯烃 共聚物。从机械强度及制膜时的拉伸性的观点出发,聚烯烃优选含有30质量%以上的以有 机铝化合。
45、物为助催化剂制造出的聚乙烯。 0097 本实施方式中的PO微多孔膜的膜厚优选为2m以上且100m以下的范围,更优 选为5m以上且40m以下的范围,进一步优选为5m以上且35m以下的范围。膜厚 为2m以上时,存在机械的强度趋于更充分的倾向,另一方面,若膜厚为100m以下,则将 PO微多孔膜用作电池分隔件时,其占有体积减小,因此在电池的高容量化方面存在趋于有 利的倾向。 0098 本实施方式中的PO微多孔膜的孔隙率优选为25%以上且90%以下,更优选为30% 说 明 书CN 102942706 A 11 10/25页 12 以上且85%以下,进一步优选为35%以上且80%以下的范围。孔隙率为25%。
46、以上时,存在锂 离子的透过性难以降低的倾向,另一方面,若孔隙率为90%以下,则将PO微多孔膜用作电池 分隔件时自放电的可能性降低,从而存在电池的可靠性提高的倾向。 0099 本实施方式中的PO微多孔膜的透气度优选为1秒以上且500秒以下,更优选为10 秒以上且450秒以下,进一步优选为50秒以上且400以下的范围。若透气度为1秒以上, 则将PO微多孔膜用作电池用分隔件时存在自放电变少的倾向,若透气度为500秒以下,则 存在趋于得到良好的充放电特性的倾向。 0100 本实施方式中的PO微多孔膜的刺穿强度(绝对强度)优选为1N以上且20N以下,更 优选为2N以上且15N以下,进一步优选为3N以上且。
47、10N以下的范围。刺穿强度为1N以上 时,将PO微多孔膜用作电池用分隔件的情况下,从在电极材料等的锋利部刺穿分隔件时, 也能够降低针孔、龟裂的发生的观点出发,是优选的。另一方面,刺穿强度为20N以下时,存 在收缩变小的倾向,容易维持正极与负极的隔离性。 0101 本实施方式中的PO微多孔膜的抗拉强度,就MD、TD而言均优选为5MPa以上且 500MPa以下,更优选为10MPa以上且400MPa以下,进一步优选20MPa以上且300MPa以下。 抗拉强度为5MPa以上时,不易因电池卷绕时的张力而发生破裂,抗拉强度为500MPa以下 时,存在收缩变小的倾向,容易维持正极与负极的隔离性。 0102 。
48、本实施方式中的PO微多孔膜的拉伸伸长率,在MD、TD均优选为20%以上且500% 以下,更优选为25%以上且400%以下,进一步优选为30%以上且300%以下。拉伸伸长率为 20%以上时,不易因异物而发生破裂,若拉伸伸长率为500%以下,则将PO微多孔膜用作电池 分隔件时,电池卷绕时分隔件不易伸长,卷绕性提高。 0103 接着,就本实施方式的PO微多孔膜的制造方法而言,说明其一个例子。 0104 作为本实施方式的PO微多孔膜的制造方法,例如可列举出包括下述(a)(d)各 工序的方法。 0105 (a)混炼工序,对聚烯烃组合物进行混炼。 0106 (b)片材成型工序,由经由混炼工序得到的混炼物成型为片材。 0107 (c)片材拉伸工序,对经由片材成型工序得到的片材进行拉伸而成型为拉伸体。 0108 (d)微多孔膜形成工序,由上述片材或上述拉伸体形成微多孔膜。 0109 (a)混炼工序,例如是对含有聚烯烃和根据需要添加的增塑剂和/或无机材料的 聚烯烃组合物进行混炼的工序。作为(a)混炼工序中所使用的聚烯烃,例如可列举出乙烯 或丙烯的均聚物、以及将选自由乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯及降 冰片烯组成的组中的至少2种以上的单体聚合而得到的共聚物。该聚烯烃也可以是它们的 混合物。 0110 在将聚乙烯用作。