本發(fā)明涉及一種聚乙烯微孔膜、制備所述微孔膜的方法以及包括所述微孔膜的隔膜。根據(jù)一個實施方案，涉及一種具有提高的耐熱性的聚乙烯微孔膜、制備所述微孔膜的方法以及包括所述微孔膜的隔膜。

背景技術(shù)：

1、聚乙烯微孔膜用于分離用過濾器、二次電池用隔膜、燃料電池用隔膜、超級電容器用隔膜等各種領(lǐng)域。其中，由于聚乙烯微孔膜具有優(yōu)異的電絕緣性、離子透過性等，被廣泛用作二次電池用隔膜。

2、近年來，正在對二次電池進(jìn)行高容量化和大型化，以應(yīng)用于電動汽車、儲能系統(tǒng)(energy?storage?system，ess)等，因此確保電池的安全性成為更重要的要素。例如，當(dāng)電池暴露在高溫的環(huán)境中或工作時，隔膜收縮，因此可能會引發(fā)內(nèi)部短路，由于所述內(nèi)部短路，可能會發(fā)生火災(zāi)。因此，需要開發(fā)一種可應(yīng)對電池溫度的升高的耐熱性優(yōu)異的聚乙烯微孔膜。除了耐熱性之外，還需要高機(jī)械強(qiáng)度以提高電池的制造過程和使用過程中的安全性，并且需要高透過率以提高容量和功率。

3、作為提高如上所述的安全性的方法，韓國公開專利公報第10-2016-0106177號公開了一種聚烯烴微孔膜，其16μm換算的氣阻度為100秒/100cc～220秒/100cc，16μm換算的穿刺強(qiáng)度(puncture?strength)為550gf以上，117℃等溫結(jié)晶化時的半結(jié)晶化時間t1/2為10～35分鐘。但是，如上所述的微孔膜在105℃下的寬度方向的收縮率僅為6％左右，因此在熱箱(hot-box)評價等高溫環(huán)境中電池的安全性差，因此具有不適合用于高容量和大型化電池的缺點(diǎn)。

4、因此，需要開發(fā)一種不僅具有高的機(jī)械強(qiáng)度和透過率，而且在更高的溫度下的耐熱性顯著得到提高，特別是即使在作為高溫安全性評價指標(biāo)的130℃的熱箱評價中也可以實現(xiàn)優(yōu)異的電池的安全性的聚乙烯微孔膜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問題

2、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和透過率的同時在高溫下的耐熱性顯著提高的聚乙烯微孔膜、制備所述微孔膜的方法以及包括所述微孔膜的隔膜。

3、特別地，目的在于提供一種在組裝電池后，即使在130℃的熱箱評價中也可以實現(xiàn)優(yōu)異的電池安全性的聚乙烯微孔膜。

4、本發(fā)明的微孔膜可以廣泛應(yīng)用于電動汽車、電池充電站、其它利用電池的太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等綠色技術(shù)領(lǐng)域。此外，本發(fā)明的微孔膜可以用于環(huán)保(eco-friendly)電動汽車(electric?vehicle)和混合動力汽車(hybrid?vehicle)等，以通過抑制大氣污染和溫室氣體的排放來防止氣候變化。所述微孔膜可以用作二次電池的隔膜。

5、技術(shù)方案

6、作為實現(xiàn)上述技術(shù)問題的一個方法，本發(fā)明提供一種聚乙烯微孔膜，所述聚乙烯微孔膜包含重均分子量為1×105g/mol至10×105g/mol的聚乙烯，微孔膜的厚度為3-20μm，穿刺強(qiáng)度為0.25n/μm以上，透氣度為1.5×10-5達(dá)西以上，在131℃下放置1小時后測量的橫向收縮率為10％以下，縱向拉伸強(qiáng)度(tsmd)為1500kg/cm2以上，橫向拉伸強(qiáng)度(tstd)為2000kg/cm2以上，縱向拉伸強(qiáng)度與橫向拉伸強(qiáng)度之比(tsmd/tstd)為0.5至0.7。

7、在一個實施方案中，所述聚乙烯微孔膜的縱向拉伸強(qiáng)度可以為2000kg/cm2以上，橫向拉伸強(qiáng)度可以為2800kg/cm2以上。

8、在一個實施方案中，縱向拉伸強(qiáng)度和橫向拉伸強(qiáng)度的平均值可以為2500kg/cm2以上。所述平均值由(tsmd+tstd)/2計算。

9、在一個實施方案中，所述聚乙烯微孔膜的穿刺強(qiáng)度可以為0.50n/μm以上。

10、在一個實施方案中，所述聚乙烯微孔膜的孔隙率可以為30-70％。

11、在一個實施方案中，所述聚乙烯微孔膜可以通過包括順序雙軸拉伸工藝的濕法制備。

12、此外，作為實現(xiàn)上述技術(shù)問題的另一個方法，本發(fā)明提供一種制備聚乙烯微孔膜的方法，其包括以下步驟：(a)通過擠出機(jī)將含有重均分子量為1×105g/mol至10×105g/mol的聚乙烯樹脂和稀釋劑的混合物進(jìn)行熔融混煉以制備熔體；(b)將所述熔體進(jìn)行擠出以成型為片材形式；(c)將所述片材沿縱向和橫向進(jìn)行順序雙軸拉伸而成型為膜；(d)從經(jīng)拉伸的膜中提取稀釋劑并進(jìn)行干燥；以及(e)將經(jīng)干燥的膜在經(jīng)干燥的所述膜的晶體熔化20-50％的溫度下進(jìn)行熱處理，其中，所述步驟(c)的縱向拉伸比(srmd)為4.0倍以上，橫向拉伸比(srtd)為5.3倍以上，縱向拉伸比與橫向拉伸比之比(srmd/srtd)為0.5至0.75。

13、在一個實施方案中，所述步驟(e)中經(jīng)干燥的膜的晶體熔化20-50％的溫度可以為133-145℃。

14、在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供一種包括所述聚乙烯微孔膜的隔膜。由所述微孔膜制作隔膜可以包括根據(jù)用途將微孔膜切斷為所需的尺寸。此外，微孔膜的多孔性及厚度可以根據(jù)特定用途在所述多孔性和厚度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。

15、作為一個實施方案，提供一種包括所述隔膜的電化學(xué)器件。

16、作為一個實施方案，所述電化學(xué)器件可以為正極和負(fù)極之間包括所述隔膜的二次電池。

17、此外，作為實現(xiàn)上述技術(shù)問題的另一個方法，本發(fā)明提供一種包括上述聚乙烯微孔膜的隔膜。

18、有益效果

19、根據(jù)本發(fā)明的聚乙烯微孔膜具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和滲透率的同時，可以確保顯著提高的在高溫下的耐熱性。

20、此外，根據(jù)本發(fā)明的聚乙烯微孔膜的穿刺強(qiáng)度可以為0.25n/μm以上，縱向(機(jī)械方向(machine?direction，md))拉伸強(qiáng)度可以為1500kg/cm2以上，橫向(transversedirection，td)拉伸強(qiáng)度可以為2000kg/cm2以上，并且透氣度可以為1.5×10-5達(dá)西(darcy)以上。

21、此外，根據(jù)本發(fā)明的聚乙烯微孔膜在131℃下放置1小時后測量的橫向收縮率可以為10％以下。

22、此外，本發(fā)明可以提供一種通過包括根據(jù)一個實施方案的聚乙烯微孔膜而在高溫環(huán)境中不發(fā)生冒煙或起火的具有優(yōu)異的高溫?zé)岚踩缘碾姵?。詳?xì)地，本發(fā)明可以提供一種在130℃的高溫?zé)嵯湓u價中不發(fā)生電池的冒煙或起火的可以具有優(yōu)異的高溫?zé)岚踩缘碾姵亍?/p>

技術(shù)特征：

1.一種聚乙烯微孔膜，所述聚乙烯微孔膜包含重均分子量為1×105g/mol至10×105g/mol的聚乙烯，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯微孔膜，其中，所述聚乙烯微孔膜的縱向拉伸強(qiáng)度為2000kg/cm2以上，橫向拉伸強(qiáng)度為2800kg/cm2以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯微孔膜，其中，所述聚乙烯微孔膜的縱向拉伸強(qiáng)度和橫向拉伸強(qiáng)度的平均值為2500kg/cm2以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯微孔膜，其中，所述聚乙烯微孔膜的穿刺強(qiáng)度為0.50n/μm以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯微孔膜，其中，所述聚乙烯微孔膜的孔隙率為30-70％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯微孔膜，其中，所述聚乙烯微孔膜是通過包括順序雙軸拉伸工藝的濕法制備。

7.一種制備聚乙烯微孔膜的方法，其包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備聚乙烯微孔膜的方法，其中，所述步驟(e)中經(jīng)干燥的膜的晶體熔化20-50％的溫度為133-145℃。

9.一種隔膜，其包括權(quán)利要求1至6中任一項所述的聚乙烯微孔膜。

10.一種電化學(xué)器件，其包括權(quán)利要求9所述的隔膜。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)器件，所述電化學(xué)器件為正極和負(fù)極之間包括所述隔膜的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種聚乙烯微孔膜、制備所述微孔膜的方法以及包括所述微孔膜的隔膜。根據(jù)一個實施方案，提供一種聚乙烯微孔膜，所述聚乙烯微孔膜包含重均分子量為1×105g/mol至10×105g/mol的聚乙烯，微孔膜的厚度為3?20μm，穿刺強(qiáng)度為0.25N/μm以上，透氣度為1.5×10?5達(dá)西以上，在131℃下放置1小時后測量的橫向收縮率為10％以下，縱向拉伸強(qiáng)度為1500kg/cm2以上，橫向拉伸強(qiáng)度為2000kg/cm2以上，縱向拉伸強(qiáng)度與橫向拉伸強(qiáng)度之比為0.5至0.7。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭仁和,權(quán)才仁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：SK新技術(shù)株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/26