JP6826052B2 - 改良された低電気抵抗微多孔質バッテリセパレータ膜、セパレータ、電池、バッテリ及び関連する方法 - Google Patents
改良された低電気抵抗微多孔質バッテリセパレータ膜、セパレータ、電池、バッテリ及び関連する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6826052B2 JP6826052B2 JP2017562332A JP2017562332A JP6826052B2 JP 6826052 B2 JP6826052 B2 JP 6826052B2 JP 2017562332 A JP2017562332 A JP 2017562332A JP 2017562332 A JP2017562332 A JP 2017562332A JP 6826052 B2 JP6826052 B2 JP 6826052B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membrane
- microporous
- separator
- porous
- film
- 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.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 191
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 76
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 76
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 68
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 67
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 61
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 48
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 48
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 42
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 36
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 32
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 33
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 24
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 21
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 239000011885 synergistic combination Substances 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- 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
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
- H01M50/406—Moulding; Embossing; Cutting
-
- 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
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
-
- 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
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- 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
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/03—3 layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
- B32B2307/202—Conductive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/514—Oriented
- B32B2307/516—Oriented mono-axially
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/58—Cuttability
- B32B2307/581—Resistant to cut
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/704—Crystalline
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/732—Dimensional properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2457/00—Electrical equipment
- B32B2457/10—Batteries
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
本出願は、2015年6月3日に出願された米国仮特許出願第62/170,302号の優先権及び利益を主張し、当該仮特許出願は、参照により本明細書に援用される。
次の表1〜4において、セパレータ膜特性のデータを、前述の工程を用いて製造された例について挙げる。表1は、最初のMD延伸工程のステップ後に生成した半多孔質三層(PP/PE/PP)中間体の2つの重要な特性を挙げているが、ここでは、MD延伸を行って半多孔質三層(PP/PE/PP)中間体膜を生成し、半多孔質中間体膜のTD伸び率は600%よりも大きく、穿刺強度は330 gfよりも大きい。
厚さ
厚さは、ASTM D374試験手順に従い、Emveco Microgage 210-A精密マイクロメートル厚さ試験装置を用いて測定する。厚さの値は、マイクロメートル(μm)の単位により報告する。
ガーレー数は、日本工業規格(JISガーレー)JIS P8117として定義され、OHKEN透気度試験装置を用いて測定する透気度試験である。JISガーレー数は、4.8インチ水の一定圧において、1平方インチのフィルムに100 ccの空気を通すのに必要な時間(秒)である。
試験サンプルを、最初に、最低20分間、73.4℃及び50%の相対湿度にあらかじめ調整する。Instron Model 4442を用いて、試験サンプルの穿刺強度を測定する。1 1/4”×40”の連続試料(continuous sample specimen)の対角方向において30回測定し、これらを平均する。針の半径は0.5 mmである。降下率は25 mm/分である。フィルムは、Oリングを利用して試験サンプルを定位置にしっかりと保持するクランプ器具により、緊密に保持される。この固定領域の径は、25 mmである。針によって穿孔されたフィルムの変位(mm)は、試験されたフィルムによって生じる抵抗力(グラム力)に対して記録される。最大抵抗力は、グラム力(gf)単位の穿刺強度である。この試験方法によって、荷重対変位のプロットが示される。
細孔径は、Porous Materials社(PMI)から入手可能なAquapore Porosimeterを用いて測定する。細孔径は、μmにより表す。
微多孔質フィルムサンプルの多孔率は、ASTM法D‐2873を用いて測定し、微多孔質膜中の空隙の割合と定義される。
MD及びTDにわたる引張強さは、ASTM D‐882法に従い、Instron Model 4201を用いて測定する。
電気抵抗は、電解質を充填したセパレータの抵抗値(オーム・cm2)と定義される。電気抵抗の単位は、オーム・cm2である。セパレータの抵抗は、完成した材料からセパレータの小片を切り取ってから、これらの小片を2つのブロッキング電極の間に配置することによって特徴づける。セパレータを、容積比3:7のEC/EMC溶媒中1.0 MのLiPF6塩を含む電池電解質を用いて飽和させる。セパレータの抵抗(R)(オーム(Ω))を、4プローブACインピーダンス法によって測定する。電極/セパレータ界面における測定誤差を少なくするには、更に多くの層を加えることによる多重測定が必要である。次いで、多重層測定に基づいて、電解質を用いて飽和させたセパレータの電気(イオン)抵抗(Rs)(Ω)を、式Rs = psl / A(式中、psは、セパレータのイオン抵抗率(Ω・cm)であり、Aは電極の面積(cm2)であり、そして、lは、セパレータの厚さ(cm)である。)によって算出する。ps/Aの比率は、多層(Δδ)に対するセパレータ抵抗(ΔR)の変化について算出した勾配であり、勾配=ps/A = ΔR/ Δδによって示される。
高温電気抵抗は、温度を60℃/分の速度で直線的に上昇させる間の、50ポンドの圧力下におけるセパレータフィルムの抵抗の指標である。セパレータの3/8”径の小片を、電解質を用いて飽和させ、Al又はCuからなる2つの電極ディスク間に挟む。インピーダンスとして測定される抵抗の上昇は、セパレータ膜の溶融又は「遮断(shutdown)」による細孔構造の崩壊に相当する。セパレータ膜が高温で高いレベルの電気抵抗を持続している場合、これは、セパレータ膜がバッテリの電極の短絡を防止できることを示す。
混合物浸透度は、カソード材料とアノードの材料との間に配置されたときにセパレータを通って短絡させるのに必要な力である。この試験は、バッテリ組み立て時にセパレータが短絡を生じる傾向を示すのに用いられる。この方法の詳細は、米国特許出願公開第2010/209758号に記載されている。
絶縁破壊(DB)は、セパレータの電気絶縁性の測定値である。サンプルの絶縁破壊が観察されるまで、電圧をセパレータ膜に6,000V/秒のランプ速度で印加する。高いDBは、セパレータが十分な巻き取り収率(winding yields)及び低いHiPot故障率を有することを示す。
屈曲度(τ)は次式を用いて算出され、式中、Aは膜の面積(cm2)であり、Rは、膜の抵抗(オームcm(Ωcm))であり、εは多孔率であり、Lは膜の厚さであり、そして、ζは、電解質の抵抗(オームcm(Ωcm))である。
微多孔質セパレータ膜の電気抵抗が、0.95オーム・cm2未満又は0.8オーム・cm2未満であり、
微多孔質セパレータ膜のガーレー数が、150秒/100cc未満であり、
微多孔質セパレータ膜の屈曲度が1.3未満であり、
前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜が、非円形で台形状の細孔を有し、及び/又は、改良され改変された前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜が、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの混合物、及びこれらの共重合体からなり、改良され改変された前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜が、単層膜とすることができ、改良され改変された前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜が、熱遮断機能を有した多層膜とすることができ、改良され改変された前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜が、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリエチレンの三層からなる多層膜とすることができ、改良され改変された前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜の厚さが25 μm未満であり、及び/又は、改良され改変された前記微多孔質ポリオレフィンセパレータ膜が、非円形で台形状の細孔を有し、及び/又は、新規の、改良された又は改変されたポリオレフィンバッテリセパレータ膜が、
1.0g/10分未満のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンを押し出して、単層非多孔質前駆体膜を形成することと、
非多孔質ポリプロピレン前駆体膜を機械方向に延伸して、350 gfを超える穿孔強度及び600%を超えるTD伸び率を有する半多孔質中間体膜を形成し、半多孔質中間体膜を15〜400%の延伸比を用いて横方向に延伸し、好ましくは、25〜100%の延伸比を用いて延伸して、微多孔質セパレータ膜を形成することと、を含む工程によって製造され、及び/又は、前記半多孔質中間体膜が100〜130℃の温度において横方向に延伸されるときに形成され、前記半多孔質中間体膜が100〜130℃の温度において100フィート/分の速度で、好ましくは50フィート/分の速度で横方向に延伸されて形成され、膜を120〜140℃において熱緩和させ、及び/又は、膜を、60〜100℃の温度において、好ましくは8時間から2〜3日間加熱処理し、及び/又は、新規の、改良された又は改変されたポリオレフィン三層バッテリセパレータ膜が、
1.0g/10分未満のメルトフローインデックスを有するポリエチレンを押し出して、単層非多孔質ポリエチレン前駆体膜を形成することと、
1.0g/10分未満のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンを押し出して、単層非多孔質ポリプロピレン前駆体膜を形成することと、
ポリエチレン前駆体膜の1つの内側層(inner ply (layer))を挟む外側層(outer plies (layers))として二層のポリプロピレン前駆体膜を積み重ねて、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリエチレン非多孔質前駆体の三層を形成することと、
非多孔質ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリエチレン前駆体膜を機械方向に延伸して、350 gfを超える穿孔強度及び600%を超えるTD伸び率を有する半多孔質中間体膜を形成することと、
半多孔質中間体膜を15〜400%の延伸比を用いて横方向に延伸し、好ましくは、25〜100%の延伸比を用いて延伸して、微多孔質三層セパレータ膜を形成することと、を含む工程によって製造され、及び/又は、前記半多孔質中間体膜が100〜130℃の温度において横方向に延伸されるときに形成され、前記半多孔質中間体膜が100〜130℃の温度において100フィート/分の速度で、好ましくは50フィート/分の速度で横方向に延伸されて形成され、膜を120〜140℃において熱緩和させ、及び/又は、膜を、60〜100℃の温度において、好ましくは8時間から2〜3日間加熱処理する、新規の又は改良された微多孔質バッテリセパレータ膜、セパレータ、電池、バッテリ、及び/又は、新規の、改良された又は改変されたポリオレフィンバッテリセパレータ膜、及び/又は、改良された微多孔質バッテリセパレータ膜、セパレータ、電池、又はこのような膜、セパレータ若しくは電池を含むバッテリ、及び/又は、このような膜、セパレータ、電池及び/又はバッテリを製造する方法、及び/又はこのような膜、セパレータ、電池及び/又はバッテリを使用する方法を含む方法、0.95オーム・cm2未満、場合によっては0.8オーム・cm2未満の低い電気抵抗を有し得る、二次リチウム電池又は充電式リチウム電池用のバッテリセパレータが提供され、バッテリセパレータ膜又はセパレータが、低い電気抵抗、低いガーレー数、低い屈曲度、及び/又は特有の形状の細孔、場合によっては、台形の形状に近似するか若しくは台形状である細孔という考えられる相乗的な組合せに基づいて、充電式リチウム電池又は二次リチウム電池における電池性能レベルの向上を達成する手段、及び/又は多層による実施形態(一例にすぎないが、ポリエチレン層を挟む2つのポリプロピレン層からなる三層膜)を提供し、微多孔質膜又はバッテリセパレータが、本明細書に示されているか又は説明されている熱遮断の開始及び/又は熱遮断性能の割合及び/又は同種のものが優れている。
Claims (10)
- ポリオレフィンバッテリセパレータ膜であって、
電気抵抗が、0.95オーム・cm2未満であり、ガーレー数が、500秒/100cc未満であり、屈曲度が1.5未満である微多孔質膜を含み、
前記微多孔質膜が、非円形で台形状の細孔を有するポリオレフィンバッテリセパレータ膜。 - 前記微多孔質膜の電気抵抗が、0.8オーム・cm2未満であり、
前記微多孔質膜のガーレー数が、150秒/100cc未満であり、
前記微多孔質膜の屈曲度が1.3未満であり、及び前記微多孔質膜が、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの混合物及びこれらの共重合体からなる、請求項1に記載のポリオレフィンバッテリセパレータ膜。 - 前記微多孔質膜が、熱遮断機能を有する多層膜である、請求項1に記載のポリオレフィンバッテリセパレータ膜。
- 前記微多孔質膜が、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリエチレンの三層からなる多層膜である、請求項1に記載のポリオレフィンバッテリセパレータ膜。
- 前記微多孔質膜の厚さが25 μm未満である、請求項1に記載のポリオレフィンバッテリセパレータ膜。
- 前記微多孔質膜が、該膜のそれぞれの面において、非円形で台形状の細孔を有する、請求項5に記載のポリオレフィンバッテリセパレータ膜。
- ポリオレフィンバッテリセパレータ膜の製造方法であって、
1.0g/10分未満のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンを押し出して、単層非多孔質前駆体膜を形成することと、
前記非多孔質前駆体膜を機械方向に延伸して、350 gfを超える穿孔強度及び600%を超えるTD伸び率を有する半多孔質中間体膜を形成することと、
前記半多孔質中間体膜を15〜400%の延伸比を用いて横方向に延伸して微多孔質セパレータ膜を形成することと、
を含む、ポリオレフィンバッテリセパレータ膜の製造方法。 - 前記半多孔質中間体膜を100〜130℃の温度において100フィート/分の速度で横方向に延伸し、120〜140℃において熱緩和し、及び、60〜100℃の温度において、8時間から3日間加熱処理する、請求項7に記載のポリオレフィンバッテリセパレータ膜の製造方法。
- ポリオレフィン三層バッテリセパレータ膜の製造方法であって、
1.0g/10分未満のメルトフローインデックスを有するポリエチレンを押し出して、単層非多孔質ポリエチレン前駆体膜を形成することと、
1.0g/10分未満のメルトフローインデックスを有するポリプロピレンを押し出して、単層非多孔質ポリプロピレン前駆体膜を形成することと、
ポリエチレン前駆体膜の1つの内側層を挟む外側層として二層のポリプロピレン前駆体膜を積み重ねて、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリエチレン非多孔質前駆体の三層を形成することと、
非多孔質ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリエチレン前駆体膜を機械方向に延伸して、350 gfを超える穿孔強度及び600%を超えるTD伸び率を有する半多孔質中間体膜を形成することと、
前記半多孔質中間体膜を15〜400%の延伸比を用いて横方向に延伸して、微多孔質三層セパレータ膜を形成することと、
を含む工程によって製造されるポリオレフィン三層バッテリセパレータ膜の製造方法。 - 前記半多孔質中間体膜を100〜130℃の温度において100フィート/分の速度で横方向に延伸し、120〜140℃において熱緩和し、及び、60〜100℃の温度において、8時間から3日間加熱処理する、請求項9に記載のポリオレフィン三層バッテリセパレータ膜の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562170302P | 2015-06-03 | 2015-06-03 | |
US62/170,302 | 2015-06-03 | ||
PCT/US2016/035624 WO2016196870A1 (en) | 2015-06-03 | 2016-06-03 | Improved low electrical resistance microporous battery separator membranes, separators, cells, batteries, and related methods |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021003905A Division JP7177187B2 (ja) | 2015-06-03 | 2021-01-14 | バッテリセパレータ膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018516441A JP2018516441A (ja) | 2018-06-21 |
JP6826052B2 true JP6826052B2 (ja) | 2021-02-03 |
Family
ID=57441855
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017562332A Active JP6826052B2 (ja) | 2015-06-03 | 2016-06-03 | 改良された低電気抵抗微多孔質バッテリセパレータ膜、セパレータ、電池、バッテリ及び関連する方法 |
JP2021003905A Active JP7177187B2 (ja) | 2015-06-03 | 2021-01-14 | バッテリセパレータ膜 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021003905A Active JP7177187B2 (ja) | 2015-06-03 | 2021-01-14 | バッテリセパレータ膜 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (5) | US10256447B2 (ja) |
EP (1) | EP3304618A4 (ja) |
JP (2) | JP6826052B2 (ja) |
KR (1) | KR20180005258A (ja) |
CN (2) | CN114122621A (ja) |
WO (1) | WO2016196870A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114122621A (zh) * | 2015-06-03 | 2022-03-01 | 赛尔格有限责任公司 | 低电阻抗微孔膜、电池隔板、电池单元、电池及相关方法 |
JP2018181650A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 住友化学株式会社 | 非水電解液二次電池用絶縁性多孔質層 |
KR20200047451A (ko) * | 2017-08-25 | 2020-05-07 | 베이징사범대학교 | 복합 다공성막 및 이의 제조 방법과 용도 |
JP6660363B2 (ja) * | 2017-11-10 | 2020-03-11 | 積水化学工業株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
JP6660362B2 (ja) * | 2017-11-10 | 2020-03-11 | 積水化学工業株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
JP6676601B2 (ja) * | 2017-11-10 | 2020-04-08 | 積水化学工業株式会社 | 非水系電解液を用いた蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
WO2019093470A1 (ja) | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 積水化学工業株式会社 | 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス |
US11969929B2 (en) * | 2018-05-10 | 2024-04-30 | Celgard, Llc | Microlayer membranes, battery separators, batteries, and related methods |
US20220059904A1 (en) * | 2018-09-17 | 2022-02-24 | Ceigard, LLC | Multilayer membranes, separators, batteries, and methods |
JP7152106B2 (ja) * | 2018-10-30 | 2022-10-12 | 帝人株式会社 | ポリオレフィン微多孔膜及び液体フィルター |
JP2022516331A (ja) * | 2019-01-04 | 2022-02-25 | セルガード エルエルシー | リチウム電池又はキャパシター用のポリイミド被覆セパレータ |
JP7338234B2 (ja) * | 2019-05-21 | 2023-09-05 | 株式会社Gsユアサ | 非水電解質蓄電素子 |
JP7489767B2 (ja) | 2019-11-06 | 2024-05-24 | 住友化学株式会社 | 非水電解液二次電池用セパレータの製造方法、非水電解液二次電池用部材の製造方法および非水電解液二次電池の製造方法 |
CN113809474B (zh) * | 2020-06-01 | 2023-09-08 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | 聚丙烯隔膜及其制备方法和锂离子电池 |
CN111697189B (zh) * | 2020-06-28 | 2022-06-28 | 佛山市金辉高科光电材料股份有限公司 | 聚烯烃微孔基膜及其制备方法、隔膜和电池 |
WO2022010294A1 (ko) * | 2020-07-08 | 2022-01-13 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 불량 다공성 시트 검출 시스템 및 검출 방법 |
CN114243093B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-13 | 湖南中锂新材料科技有限公司 | 一种高击穿强度芳纶隔膜及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2522979A1 (de) * | 1974-05-24 | 1975-12-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | Verfahren zur herstellung einer mikroporoesen folie |
EP0498414B1 (en) | 1991-02-08 | 1995-12-27 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Porous hollow fiber membrane of polypropylene and production thereof |
TW297171B (ja) | 1994-12-20 | 1997-02-01 | Hoechst Celanese Corp | |
US5952120A (en) | 1997-04-15 | 1999-09-14 | Celgard Llc | Method of making a trilayer battery separator |
US6368742B2 (en) * | 1998-06-26 | 2002-04-09 | Celgard, Inc. | Polypropylene microporous membrane for battery separator |
US6881515B2 (en) * | 2001-05-08 | 2005-04-19 | Celgard Inc. | Separator for polymer battery |
US6878226B2 (en) * | 2002-01-08 | 2005-04-12 | Wei-Ching Yu | Continuous methods of making microporous battery separators |
US20050031943A1 (en) | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Call Ronald W. | Battery separator and method of making same |
US20070111089A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-05-17 | Railpower Technologies Corp. | Electrochemical cell for hybrid electric vehicle applications |
US8795565B2 (en) * | 2006-02-21 | 2014-08-05 | Celgard Llc | Biaxially oriented microporous membrane |
US20070238017A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-11 | Celgard Llc | Multilayer separator exhibiting improved strength and stability |
JP2009199730A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池 |
KR100969405B1 (ko) * | 2008-02-26 | 2010-07-14 | 엘에스엠트론 주식회사 | 에너지 저장장치 |
US8309256B2 (en) * | 2008-03-31 | 2012-11-13 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Microporous film and method for producing the same |
US20110223486A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Xiaomin Zhang | Biaxially oriented porous membranes, composites, and methods of manufacture and use |
US20120028092A1 (en) * | 2010-03-30 | 2012-02-02 | Jun Nunome | Aa lithium primary battery and aaa lithium primary battery |
JP2012128979A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Teijin Ltd | 非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池 |
EP2696391B1 (en) * | 2011-04-08 | 2016-03-30 | Teijin Limited | Nonaqueous secondary battery separator and nonaqueous secondary battery |
US9692028B2 (en) * | 2012-07-30 | 2017-06-27 | Teijin Limited | Separator for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery |
CN109037562A (zh) * | 2012-09-20 | 2018-12-18 | 赛尔格有限责任公司 | 薄电池隔板和方法 |
US9455432B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-09-27 | Celgard, Llc | Multilayer hybrid battery separators for lithium ion secondary batteries and methods of making same |
CN114122621A (zh) * | 2015-06-03 | 2022-03-01 | 赛尔格有限责任公司 | 低电阻抗微孔膜、电池隔板、电池单元、电池及相关方法 |
RU2732614C2 (ru) * | 2015-09-18 | 2020-09-22 | СЕЛГАРД, ЭлЭлСи | Усовершенствованные мембраны, каландрированные микропористые мембраны, аккумуляторные сепараторы и соответствующие способы |
-
2016
- 2016-06-03 CN CN202111319759.2A patent/CN114122621A/zh active Pending
- 2016-06-03 US US15/172,215 patent/US10256447B2/en active Active
- 2016-06-03 JP JP2017562332A patent/JP6826052B2/ja active Active
- 2016-06-03 CN CN201680045001.5A patent/CN107925035B/zh active Active
- 2016-06-03 EP EP16804486.5A patent/EP3304618A4/en active Pending
- 2016-06-03 WO PCT/US2016/035624 patent/WO2016196870A1/en active Application Filing
- 2016-06-03 KR KR1020177037237A patent/KR20180005258A/ko not_active Application Discontinuation
-
2019
- 2019-04-09 US US16/378,841 patent/US10720623B2/en active Active
-
2020
- 2020-07-21 US US16/934,725 patent/US11075429B2/en active Active
-
2021
- 2021-01-14 JP JP2021003905A patent/JP7177187B2/ja active Active
- 2021-06-18 US US17/351,314 patent/US11731407B2/en active Active
-
2023
- 2023-08-21 US US18/235,898 patent/US20230391056A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10256447B2 (en) | 2019-04-09 |
EP3304618A4 (en) | 2019-07-31 |
US11731407B2 (en) | 2023-08-22 |
CN107925035B (zh) | 2021-12-10 |
US20190237733A1 (en) | 2019-08-01 |
WO2016196870A1 (en) | 2016-12-08 |
JP7177187B2 (ja) | 2022-11-22 |
US20200350543A1 (en) | 2020-11-05 |
EP3304618A1 (en) | 2018-04-11 |
KR20180005258A (ko) | 2018-01-15 |
US20230391056A1 (en) | 2023-12-07 |
US10720623B2 (en) | 2020-07-21 |
JP2018516441A (ja) | 2018-06-21 |
CN114122621A (zh) | 2022-03-01 |
JP2023015251A (ja) | 2023-01-31 |
US11075429B2 (en) | 2021-07-27 |
US20210320377A1 (en) | 2021-10-14 |
CN107925035A (zh) | 2018-04-17 |
JP2021064620A (ja) | 2021-04-22 |
US20160359157A1 (en) | 2016-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6826052B2 (ja) | 改良された低電気抵抗微多孔質バッテリセパレータ膜、セパレータ、電池、バッテリ及び関連する方法 | |
JP7451648B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用の改善された多層微多孔性セパレータおよび関連方法 | |
KR102226140B1 (ko) | 리튬 이온 이차 전지용 다층 하이브리드 전지 분리막 | |
JP7163350B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用の改善された微多孔膜セパレータおよび関連方法 | |
KR102356536B1 (ko) | 박형 배터리 분리막 및 방법 | |
KR20110063656A (ko) | 세퍼레이터용 적층 다공성 필름 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190516 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200303 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200603 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200803 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210114 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6826052 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |