電池隔離件的製作方法
2023-09-20 12:46:35 2
專利名稱:電池隔離件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池隔離件(battery separator)及其製造方法，所述電池隔離件具有改進的強度性能。
背景技術：
在2000年1月18日提交的美國專利申請No.09/484,184(在此引入作為參考)中，公開了一種由「塌陷泡(collapsed bubble)」技術製造的電池隔離件。所述「塌陷泡」技術涉及一種用於製造薄膜的已知的吹塑薄膜擠壓技術的變形。在吹塑薄膜擠壓技術中，聚合物通過一個環形模具被擠壓出來而形成一個「泡」，所述泡被冷卻和塌陷，但是塌陷的泡不會永久地粘結於其自身。見Berins，M.L.，Ed.，PlasticsEngineering Handbook第5版(Chapman Hall，New York，NY(1991)出版)pp.102-105，其在此引入作為參考。在所述「塌陷泡」技術中，當所述泡塌陷在其自身上時，其設計為永久性地粘結在其自身上。在前述申請中，擠壓出來的聚合物是複合擠壓(co-extruded)的聚合物，即，形成兩個不同層的兩種不同的聚合物。
Celgard2402和2502平坦片膜是預先存在的產品，其通過「塌陷泡」技術製造。這些薄膜的相關特性在表2中列出。Celgard2400、2500和849平坦片膜是通過一種吹塑薄膜擠壓技術製造的預先存在的產品。這些薄膜的相關特性在表1和2中列出。Celgard2400和2500與Celgard2402和2502的相關點在於，後兩種產品是前兩種產品的塌陷泡變型，並且是前兩種產品厚度的2倍。
在美國專利No.5,565,281中，公開了一種雙層電池隔離件，其中一層具有強度性能，而另一層具有斷路性能。兩種獨立製造的層結合在一起。
在美國專利No.5,667,911中，公開了一種交叉疊置的電池隔離件。在這種隔離件中，單軸取向的板層結合在一起，從而使其成角度地偏置(即，在每個板層的單軸取向之間的20°和90°之間的一個角度)。
在美國專利No.5,922,492中，公開了一種複合電池隔離件。這種隔離件將兩種不同的材料連接在一起，一個微孔薄膜和一個非織造織物通過層疊結構連接。
在美國專利No.5,952,120中，公開了一種三層電池隔離件，該電池隔離件具有兩個夾著一個隔離層的強度層。
發明內容
本發明涉及一種電池隔離件。所述電池隔離件包括一個微孔薄膜，所述微孔薄膜具有一個第一部分和一個第二部分。所述第一部分與所述第二部分結合在一起。所述結合部位的強度大於1.97克/釐米。所述薄膜的厚度小於43.18微米，小於50秒的Gurley，和大於15.75克/微米的擊穿強度。
本發明提供了一個具有結合在一起的兩部分的微孔電池隔離件。每一部分由一個非複合擠壓層構成，並且由相同的材料製成。為了獲得比現有技術的隔離件更大的擊穿強度，所述現有技術的隔離件為具有給定厚度的單個多層隔離件，當兩部分組合在一起時，本發明將作成一定尺寸的兩部分結合在一起，從而具有與現有技術隔離件相同的厚度。本發明優選由一種塌陷泡技術製成，即，一種吹塑薄膜技術製成，其中一單種融熔聚合物(或者聚合物的混合物)被擠壓通過一個環形模具，從所述模具發出的泡具有一個第一部分和一個第二部分(每一部分基本上佔據所述泡的圓周的一半)，並且然後所述泡塌陷在其自身上，並且在形成微孔之前結合在一起(優選通過退火和拉伸)。當從所述模具發出泡時，其基本上沿著機器方向上取向。因此，當所述泡塌陷在其自身上並且結合時，第一部分和第二部分基本上在相同方向上取向(在取向部分之間的角度偏移小於15°)，即，在第一部分和第二部分之間沒有顯著的角度偏置(例如在美國專利No.5,667,911中公開的)。通過允許泡的融熔(或者接近融熔)的聚合物結接在一起而以相同的步驟進行塌陷和結合操作。通過使泡塌陷在其自身上並且對其進行結合，在與現有技術隔離件相同厚度的情況下獲得了增加的擊穿強度。
通過前述技術，第一部分和第二部分在結合時提供了用於微孔形成工藝(即，退火和拉伸操作)的母體，並且由相同材料製成。所述材料通常為聚烯烴、優選為聚乙烯或者聚丙烯、其共聚物和其混合物，並且最優選為聚乙烯和聚丙烯。
在退火和拉伸後生產的最終的隔離器是微孔薄膜。在此使用的微孔是指孔隙率小於60％和平均微孔尺寸在0.005-10微米之間的薄膜。優選地，所述薄膜的孔隙率為20-60％，並且其平均微孔尺寸為0.01-5微米，並且最優選是30-50％的孔隙率和0.5-2微米的平均微孔尺寸。
所述隔離件的厚度小於43.18微米，並且優選厚度在12.7-38.1微米的範圍之內。
所述隔離件具有一個根據ASTM-D726測量的Gurley，Gurley在此表示在30.988cm的水壓下，10cc的空氣通過一個2.54em見方的產品所需要的以秒計的時間。所述Gurley可以小於50秒。優選地，所述Gurley小於45秒，並且最優選地，小於35秒。
所述隔離件的擊穿強度，通過橫跨最終產品的寬度、以2mm/sec的速率、最大偏移量為6mm、利用一個Miteeh Stevens LFRA組織分析器、一個1.65mm直徑的針和0.5mm半徑記錄數據，10次測量取平均值確定為大於15.75克/微米。
如上所述，所述薄膜通過利用Celgard式工藝(擠壓、退火、拉伸)由塌陷泡技術製造。進一步的細節在如下所述的例子中描述。
在表I中，利用商業上存在的Celgard產品849與本發明進行對比。所有產品利用相同的工藝製造，除了在本發明的示例中增加了線速度，從而其厚度可以相匹配。
表I
在表II中，商業上存在的Celgard產品2400、2402、2500和2502與本發明進行對比。所有的產品通過基本上相同的工藝製造，除了本發明中線速度被增加，從而使其厚度可以相互匹配。
表II
本發明可以通過其它形式體現出來，而不脫離其精神和實質性特性，並且因此，應當參照所附權利要求
，而不是參照前述說明，確定本
權利要求
1.一種電池隔離件，包括一種微孔薄膜，具有一個第一非複合擠壓部分，和一個第二非複合擠壓部分，所述第一部分結合於所述第二部分，所述結合部位具有一個大於1.97g/cm的強度，並且所述第一部分和第二部分由相同的材料製成，並且沿著相同的方向取向，並且所述薄膜具有一個小於38.1微米的厚度小於50秒的Gurley，和一個大於15.75克/微米的擊穿強度。
2.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述微孔薄膜具有小於60％的孔隙率和0.005-10微米的平均微孔尺寸。
3.根據權利要求
2所述的電池隔離件，其特徵在於，所述微孔薄膜具有範圍在20％-60％的孔隙率和0.01-5微米的平均微孔尺寸。
4.根據權利要求
3所述的電池隔離件，其特徵在於，所述薄膜具有範圍在30％-50％的孔隙率和0.05-2微米的平均微孔尺寸。
5.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述厚度範圍在12.7-38.1微米。
6.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述Gurley小於45秒。
7.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述Gurley小於35秒。
8.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述擊穿強度大於16.73克/微米。
9.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述材料是聚烯烴。
10.根據權利要求
9所述的電池隔離件，其特徵在於，所述聚烯烴選自由下述材料組成的一組聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯以及聚丙烯的共聚物和聚乙烯以及聚丙烯的混合物。
11.根據權利要求
1所述的電池隔離件，其特徵在於，所述第一部分和第二部分由一種塌陷泡形成。
專利摘要
本發明涉及一種電池隔離件。所述電池隔離件包括一種微孔薄膜，後者具有一個第一部分和一個第二部分。所述第一部分結合於所述第二部分。所述結合部位具有一個大於1.97克/釐米的強度。所述薄膜具有一個小於43.18微米的厚度，小於50秒的Gurley，和一個大於15.75克/微米的擊穿強度。
文檔編號H01M8/00GKCN1271729SQ03132875
公開日2006年8月23日 申請日期2003年7月24日
發明者羅納德·W·考爾, J·R·迪斯, 小倉靜雄, 唐納德·K·西蒙斯, 魏祥雲 申請人:思凱德公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan