本發明專利技術涉及雙軸定向的單層或多層多孔箔，該多孔箔的多孔性是在所述箔的定向過程中由β結晶聚丙烯的轉變產生的。所述箔的格利（Gurley）值為<250s。本發明專利技術還涉及制備所述箔的方法，其包括將低橫向拉伸速率用于橫向定向過程。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及多孔箔及其作為隔膜的用途，和制備所述箔的方法。
技術介紹
現代的裝置需要能量源，例如電池或可充電電池，所述能量源使得所述裝置可在不用考慮位置的情況下使用。電池的缺點是它們必須要被處理。因此現在越來越多地使用可充電電池(二次電池)，其可以借助于連接于電力網的充電器而充電。如果正確使用，鎳_鎘可充電電池(NiCd可充電電池)可以例如具有約1000次充電循環的使用壽命。電池和可充電電池總是包括兩個浸沒到電解質溶液中的電極和將所述陽極和所 述陰極分開的隔膜。根據使用的電極材料、電解質和使用的隔膜，各種可充電電池類型存在差異。電池隔膜的目的是確保在電池中的陰極和陽極之間，或者在可充電電池的負極和正極之間總是存在一定距離。所述隔膜必須是將所述兩個電極彼此電分開以防止內部短路的阻擋物。同時，所述隔膜必須能滲透離子，因此電化學反應可以在單電池中發生。電化學雙層電容器(DSK)作為填補常規電池或可充電電池和電容器之間空白的補充能量源，也變得越來越重要。由于它們能夠快速容納大量電能并可以在短時間內使得所述能量可用，它們可支持現有能量源或者為現有發電機提供補充能量，或者彌補短時間的電力故障直至緊急設備可以在一定時間間隔后啟動。DSK的構造和制造與鋰離子電池的構造和制造相當。電化學雙層電容器主要包含兩個浸沒在電解質溶液中并由所述隔膜分開的電極。這種隔膜必須是多孔的并且吸收所述電解質。同時，其對于所述電解質而言，特別是對于由溶解在所述電解質中的導電性鹽的解離形成的離子而言，必須是可滲透的。因此，多孔材料，例如紙，被選擇用作隔膜。然而，也可以由其它材料，例如由塑料或玻璃纖維制成的塑料膜、毛氈或織物，制備隔膜。為了提高電容，通常將多個電極和隔膜以如下形式一個放在另一個上交替堆疊體，例如作為平面堆疊體，或者另外以更簡單和更緊密的方式，以卷繞的形式。在所述兩個電極之間的間隙尺寸由所述隔膜的厚度決定，并且可能由任何存在的絕緣材料決定。為了確保所述電極/隔膜組合盡可能小地產生內電阻，所述隔膜應當是薄的并且是高孔隙率的，因為多孔性對電阻的影響約為兩個數量級。所述隔膜在給定的電解質中還應當足夠穩定。玻璃纖維網或紙很好地滿足這些要求，特別是在高孔隙率方面。為了改進所述內電阻，可以降低所述隔膜的厚度，或者可以增加其孔隙率。在某些情況下，增加孔隙率可能比降低所述隔膜厚度更有效。通過提供高孔隙率和低厚度而進行的這種優化受到所述隔膜的機械穩定性的限制，因為所述隔膜可能易于穿孔，特別是在電極表面是粗糙的、顆粒狀的或纖維性的情況下。其中機械穩定性僅在一個方向被最優化的隔膜，例如單軸拉伸的箔，特別易于在縱向方向上過度撕裂。同樣對于雙軸定向的箔，為了增加它們的孔隙率，甚至在縱向拉伸的過程中就經常引入高程度的定向。例如，美國專利US7，235，203公開了在縱向拉伸后，￠-微晶的高度定向有利于獲得高孔隙率。然而，這些多孔箔在橫向方向上并不顯示出足夠的穩定性。因此仍需要改進具有高孔隙率和低厚度的箔在縱向方向上的機械穩定性，特別是撕裂的傾向。已知很多可以制備具有高孔隙率的聚烯烴箔的方法填充劑法；冷拉提取法和^-微晶法。這些方法的區別基本在于產生所述孔的多種機理。例如，通過添加非常大量的填充劑可以制備多孔箔。在拉伸過程中由于在所述填充劑和所述聚合物基質之間的不相容性而產生所述孔。然而，盡管極度拉伸，所述箔的機械強度還是由要實現高孔隙率而需要大量的高達40重量％的填充劑顯著破壞，并且這些產品不能用作DSK中的隔膜。在所述“提取法”中，所述孔主要是通過使用適當的溶劑將組分從聚合物基質中洗脫而產生的。已經開發了這些方法的許多不同變體，并且這些變體的差異在于添加劑和合適溶劑的性質。有機和無機添加劑二者都可以被提取。這種提取可以作為制備所述箔中的最后方法步驟實施，或者其可以與隨后的拉伸步驟組合。 一個古老的但成功的方法基于在非常低的溫度下拉伸聚合物基質(冷拉)。為此，首先將所述箔擠出，和然后回火數小時以增加其結晶分數。在隨后的方法步驟中，將所述箔在非常低的溫度下在縱向方向上冷拉以產生多個形式為非常細小微裂縫的裂紋。然后將這種具有裂紋的經預拉伸的箔在相同的方向上再次拉伸，但采用更大的系數并且在升高的溫度下進行，因此使所述裂紋被擴大從而形成產生網絡狀結構的孔。這些箔在其中它們被拉伸的方向上既表現出高孔隙率又表現出良好的機械強度，其中它們被拉伸的方向通常是縱向方向。然而，在橫向方向上的機械強度仍然不夠，并且因此它們的耐穿孔性很差，因此它們仍然極度易于縱向撕裂。總體而言，該方法還是昂貴的。另一個已知的制造多孔箔的方法基于將￠-成核劑與聚丙烯混合。由于所述 成核劑，所述聚丙烯隨著熔體冷卻形成高濃度的“ ￠-微晶”。在隨后的縱向拉伸過程中，所述￠-相轉變成所述聚丙烯的a-變體。由于這些不同的晶體形式具有不同的密度，在這種情況下同樣，在最初形成大量的細微的裂紋，并且這些裂紋通過拉伸被擴大成孔。根據這種方法制造的箔具有良好的多孔性和在縱向和橫向方向上良好的機械強度，并且是非常經濟的。在下文中，這些箔還將被稱為3 _多孔箔。然而，通過該方法不能制造具有非常低格利(Gurley )值的高孔隙率箔。為了改進所述多孔性，可以在橫向拉伸之前在縱向方向上引入更大程度的定向。然而，這也增加了在所述縱向方向上撕裂的傾向，這反過來又意味著所述機械強度不足以滿足嚴格的要求。例如在US 7，235，203中描述了這樣的箔，其具有在5008/1001111下的高孔隙率，并且其多孔性通過在縱向方向上施加充分的定向而改進。根據該文獻的教導，如果在(縱向方向上)拉伸過程中允許25至50%的非常高的縮幅比(Einsprung)，在縱向方向上的定向就增加了。作為備選方案，描述了第二個方法，根據該方法，將針狀晶體用作所述￠-成核齊U。由于這些針狀晶體，當早在熔體開始冷卻以形成預膜時，所述￠-微晶就開始主要在縱向方向上定向形成。這些縱向定向的晶體有助于提高所述定向，因此在縱向拉伸后存在特別顯著的縱向定向。這兩種方法還可以被組合，因此要么通過所述縮幅比，要么使用針狀微晶，要么通過兩種方法一起，獲得了具有極高縱向定向的縱向拉伸的箔。在隨后的橫向拉伸該具有高度縱向定向的箔后，獲得了非常高的孔隙率。然而，所述高縱向定向仍導致縱向撕裂的高傾向性，即使進行了最終的橫向拉伸步驟。這種撕裂的傾向性損害了所述箔在橫向拉伸過程中的運行可靠性，以及形成隔膜的預計加工。
技術實現思路
因此本專利技術的目的是提供具有高孔隙率和滲透性的多孔箔，該箔在機械強度方面，特別是在其縱向撕裂的傾向性方面獲得改進，并且因此可以小的厚度作為隔膜用于非常寬范圍的應用中。本專利技術的這個目的因此用雙軸定向的單層或多層多孔箔得到解決，所述多孔箔的多孔性是在拉伸所述箔的過程中由P -結晶聚丙烯的轉變形成的，所述箔包含至少一個多孔層，該層含有至少一種丙烯聚合物和3 _成核劑，其中所述箔具有<250s的格利值。令人驚奇地，可以從聚丙烯和￠-成核劑產生多孔箔，其具有非常高的孔隙率和<250s的高滲透性，并且同時其特征在于非常令人滿意的低撕裂傾向，并且因此特別適合用 作雙層電容器(DSK)中的隔膜。根據本專利技術的箔的格利值通常在<200s范圍內，優選50至1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：德特勒夫·布施，貝爾特拉姆·施米茨，多米尼克·克萊因，
申請(專利權)人：特里奧凡德國有限公司及兩合公司，
類型：
國別省市：
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