專利名稱：電池隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池隔離器(battery separator)及其制造方法，所述電池隔離器具有改進(jìn)的強(qiáng)度性能。
背景技術(shù)：
在2000年1月18日提交的美國專利申請(qǐng)No.09/484,184(在此引入作為參考)中，公開了一種由“塌陷泡沫(collapsed bubble)”技術(shù)制造的電池隔離器。所述“塌陷泡沫”技術(shù)涉及一種用于制造薄膜的已知的吹塑薄膜擠壓技術(shù)的變形。在吹塑薄膜擠壓技術(shù)中，聚合物通過一個(gè)環(huán)形模具被擠壓出來而形成一個(gè)“泡沫”，所述泡沫被冷卻和塌陷，但是塌陷的泡沫不會(huì)永久地粘結(jié)于其自身。見Berins，M.L.，Ed.，Plastics Engineering Handbook第5版(Chapman & Hall，NewYork，NY(1991)出版)pp.102-105，其在此引入作為參考。在所述“塌陷泡沫”技術(shù)中，當(dāng)所述泡沫塌陷在其自身上時(shí)，其設(shè)計(jì)為永久性地粘結(jié)在其自身上。在前述申請(qǐng)中，擠壓出來的聚合物是雙物質(zhì)擠壓(co-extruded)的聚合物，即，形成兩個(gè)不同層的兩種不同的聚合物。
Celgard2402和2502平坦片膜是預(yù)先存在的產(chǎn)品，其通過“塌陷泡沫”技術(shù)制造。這些薄膜的相關(guān)特性在表2中列出。Celgard2400、2500和849平坦片膜是通過一種吹塑薄膜擠壓技術(shù)制造的預(yù)先存在的產(chǎn)品。這些薄膜的相關(guān)特性在表1和2中列出。Celgard2400和2500與Celgard2402和2502的相關(guān)點(diǎn)在于，后兩種產(chǎn)品是前兩種產(chǎn)品的塌陷泡沫變形，并且是前兩種產(chǎn)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器，其中一層具有強(qiáng)度性能，而另一層具有斷路性能。兩種獨(dú)立制造的層結(jié)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器。在這種隔離器中，單軸取向的板層結(jié)合在一起，從而使其成角度地偏置(即，在每個(gè)板層的單軸取向之間的20°和90°之間的一個(gè)角度)。
在美國專利No.5,922,492中，公開了一種復(fù)合電池隔離器。這種隔離器將兩種不同的材料連接在一起，一個(gè)微孔薄膜和一個(gè)非織造織物通過層疊結(jié)構(gòu)連接。
在美國專利No.5,952,120中，公開了一種三層電池隔離器，該電池隔離器具有兩個(gè)夾著一個(gè)隔離層的強(qiáng)度層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種電池隔離器。所述電池隔離器包括一個(gè)微孔薄膜，所述微孔薄膜具有一個(gè)第一部分和一個(gè)第二部分。所述第一部分與所述第二部分結(jié)合在一起。所述結(jié)合部位的強(qiáng)度大于5g/in。所述薄膜的厚度小于1.7密耳(mils)，小于50sec/10cc的Gurley，和大于400g/mil的擊穿強(qiáng)度。
發(fā)明描述本發(fā)明提供了一個(gè)具有結(jié)合在一起的兩部分的微孔電池隔離器。每一部分由一個(gè)非雙物質(zhì)擠壓層構(gòu)成，并且由相同的材料制成。為了獲得比現(xiàn)有技術(shù)的隔離器更大的擊穿強(qiáng)度，所述現(xiàn)有技術(shù)的隔離器為具有給定厚度的單個(gè)多層隔離器，當(dāng)兩部分組合在一起時(shí)，本發(fā)明將作成一定尺寸的兩部分結(jié)合在一起，從而具有與現(xiàn)有技術(shù)隔離器相同的厚度。本發(fā)明優(yōu)選由一種塌陷泡沫技術(shù)制成，即，一種吹塑薄膜技術(shù)制成，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(gè)環(huán)形模具，從所述模具發(fā)出的泡沫具有一個(gè)第一部分和一個(gè)第二部分(每一部分基本上占據(jù)所述泡沫的圓周的一半)，并且然后所述泡沫塌陷在其自身上，并且在形成微孔之前結(jié)合在一起(優(yōu)選通過退火和拉伸)。當(dāng)從所述模具發(fā)出泡沫時(shí)，其基本上沿著機(jī)器方向上取向。因此，當(dāng)所述泡沫塌陷在其自身上并且結(jié)合時(shí)，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于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)。通過允許泡沫的融熔(或者接近融熔)的聚合物結(jié)接在一起而以相同的步驟進(jìn)行塌陷和結(jié)合操作。通過使泡沫塌陷在其自身上并且對(duì)其進(jìn)行結(jié)合，在與現(xiàn)有技術(shù)隔離器相同厚度的情況下獲得了增加的擊穿強(qiáng)度。
通過前述技術(shù)，第一部分和第二部分在結(jié)合時(shí)提供了用于微孔形成工藝(即，退火和拉伸操作)的母體，并且由相同材料制成。所述材料通常為聚烯烴、優(yōu)選為聚乙烯或者聚丙烯、其共聚物和其混合物，并且最優(yōu)選為聚乙烯和聚丙烯。
在退火和拉伸后生產(chǎn)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于60％和平均微孔尺寸在0.005-10微米之間的薄膜。優(yōu)選地，所述薄膜的孔隙率為20-60％，并且其平均微孔尺寸為0.01-5微米，并且最優(yōu)選是30-50％的孔隙率和0.5-2微米的平均微孔尺寸。
所述隔離器的厚度小于1.7密耳，并且優(yōu)選厚度在0.5-1.5密耳的范圍之內(nèi)。
所述隔離器具有一個(gè)Gurley，后者利用小于50sec/10cc的水在12.2英寸處10cc的空氣通過ASTM-D726測量。優(yōu)選地，所述Gurley小于45sec/10cc，并且最優(yōu)選地，小于35sec/10cc。
所述隔離器的擊穿強(qiáng)度，通過橫跨最終產(chǎn)品的寬度、在2mm/sec的速率處、以最大偏移量為6mm、大于400g/mil，利用一個(gè)MitechStevens LFRA組織分析器、一個(gè)1.65mm直徑的針和0.5mm半徑記錄數(shù)據(jù)，10次測量取平均值。
如上所述，所述薄膜通過利用Celgard式工藝(擠壓、退火、拉伸)由塌陷泡沫技術(shù)制造。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在如下所述的例子中描述。
在表I中，利用商業(yè)上存在的Celgard產(chǎn)品849與本發(fā)明進(jìn)行對(duì)比。所有產(chǎn)品利用相同的工藝制造，除了在本發(fā)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(yè)上存在的Celgard產(chǎn)品2400、2402、2500和2502與本發(fā)明進(jìn)行對(duì)比。所有的產(chǎn)品通過基本上相同的工藝制造，除了本發(fā)明中線速度被增加，從而使其厚度可以相互匹配。
表II

本發(fā)明可以通過其它形式體現(xiàn)出來，而不脫離其精神和實(shí)質(zhì)性特性，并且因此，應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求，而不是參照前述說明，確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電池隔離器，包括一種微孔薄膜，具有一個(gè)第一非雙物質(zhì)擠壓部分，和一個(gè)第二非雙物質(zhì)擠壓部分，所述第一部分結(jié)合于所述第二部分，所述結(jié)合部位具有一個(gè)大于5g/in的強(qiáng)度，并且所述第一部分和第二部分由相同的材料制成，并且基本上沿著相同的方向取向，并且所述薄膜具有一個(gè)小于1.5密耳的厚度小于50sec/10cc的Gurley，和一個(gè)大于400g/mil的擊穿強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述微孔薄膜具有小于60％的孔隙率和0.005-10微米的平均微孔尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池隔離器，其特征在于，所述微孔薄膜具有范圍在20％-60％的孔隙率和0.01-5微米的平均微孔尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池隔離器，其特征在于，所述薄膜具有范圍在30％-50％的孔隙率和0.05-2微米的平均微孔尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述厚度范圍在0.5-1.5密耳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述Gurley小于50sec/10cc。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述Gurley小于45sec/10cc。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述Gurley小于35sec/10cc。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述擊穿強(qiáng)度大于425克/密耳。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述材料是聚烯烴。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池隔離器，其特征在于，所述聚烯烴選自由下述材料組成的一組聚乙烯、聚丙烯、其共聚物和其混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述強(qiáng)度大于15克/密耳。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池隔離器，其特征在于，所述第一部分和第二部分由一種塌陷泡沫形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池隔離器。所述電池隔離器包括一種微孔薄膜，后者具有一個(gè)第一部分和一個(gè)第二部分。所述第一部分結(jié)合于所述第二部分。所述結(jié)合部位具有一個(gè)大于5g/in的強(qiáng)度。所述薄膜具有一個(gè)小于1.7mils的厚度，小于50sec/10cc的Gurley，和一個(gè)大于400g/mil的擊穿強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H01M8/00GK1481037SQ0313287
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者羅納德·W·考爾, J·R·迪斯, 小倉靜雄, 唐納德·K·西蒙斯, 魏祥云, K 西蒙斯, 羅納德 W 考爾, 迪斯, 雄 申請(qǐng)人:思凱德公司