Membrana microporosa multicapa de poliolefina y separador de batería.

Membrana de poliolefina microporosa multicapa que presenta por lo menos tres capas,

que comprende unasprimeras capas microporosas realizadas en una resina de polietileno para constituir por lo menos ambas capas desuperficie, y por lo menos una segunda capa microporosa, que comprende una resina de polietileno y polipropileno yestá dispuesta entre ambas capas de superficie, incluyendo la resina de polietileno en las primeras capasmicroporosas un polietileno de peso molecular ultraalto, siendo el calor de fusión (DHm) del polipropileno medido porcalorimetría diferencial de barrido de 90 J/g o superior, y siendo el contenido de polipropileno en la segunda capamicroporosa de 50% en masa o inferior sobre la base de 100% en masa del total de la resina de polietileno y elpolipropileno.

Membrana microporosa multicapa de poliolefina y separador de bateria.

Campo de la invención La presente invencion se refiere a una membrana microporosa multicapa de poliolefina y a un separador de bateria, en particular a una membrana microporosa multicapa de poliolefina que presenta propiedades de apagado y propiedades de fusion bien equilibradas, asi como una buena conformabilidad de pelicula, y a un separador de bateria.

Antecedentes de la invención

Las membranas microporosas de poliolefina son muy utilizadas en separadores para baterias de litio, etc.,

separadores de condensadores electroliticos, prendas impermeables transpirables, diversos filtros, etc. Cuando dichas membranas microporosas de poliolefina se utilizan como separadores de bateria, su rendimiento afecta en gran medida al rendimiento, la productividad y la seguridad de las baterias. En particular, es necesario que los separadores de baterias de iones de litio tengan unas propiedades mecanicas y una permeabilidad excelentes, asi como una funcion de cierre de poros en el momento de generacion anormal de calor a fin de detener la reaccion de la bateria [propiedad de apagado (SO) ] y una funcion de mantenimiento de la forma de los separadores incluso a altas temperaturas, a fin de evitar la reaccion directa entre los materiales del catodo y los del anodo (estabilidad dimensional) , evitandose de este modo la generacion de calor o la ignicion, explosion, etc., de las baterias que se pueden producir por un cortocircuito de los circuitos externos, por sobrecarga, etc.

La patente japonesa 3235669 da a conocer un separador de bateria que presenta una estabilidad dimensional y una propiedad SO excelentes, que comprende, por lo menos, una primera capa formada por un polimero seleccionado entre polietileno de baja densidad, un copolimero de etileno-buteno y un copolimero de etileno-hexeno, y por lo menos una segunda capa formada por un polimero seleccionado entre polietileno de alta densidad, polietileno de peso molecular ultraalto y polipropileno. La patente japonesa 3589778 da a conocer una membrana laminada porosa de tres capas, que comprende una membrana porosa de polipropileno colocada entre membranas porosas formadas por una mezcla de polietileno y polipropileno, siendo la temperatura mas elevada de la membrana igual o menor al punto de fusion del polietileno +20DC, cuando su temperatura se eleva a una velocidad de entre 10 y 50DC/segundo por la generacion de calor de la resistencia de una solucion electrolitica impregnada dentro de la membrana, provocada por la aplicacion de voltaje de CA a los electrodos dispuestos en ambas superficies de la membrana impregnada de solucion electrolitica, en la que la resistencia de la membrana porosa aumenta hasta el punto de interrumpir la corriente inmediatamente cuando se funde el polietileno. El documento WO 2004/089627 propone una membrana microporosa de poliolefina con una permeabilidad, una resistencia a la temperatura elevada, una retencion a alta temperatura y una seguridad excelentes, asi como una baja temperatura de SO y una elevada temperatura de cortocircuito, en la que la membrana comprende polietileno y polipropileno como componentes indispensables y esta constituida por dos o mas peliculas de laminado, en la que el contenido de polipropileno, por lo menos, en una capa de superficie es de mas del 50% en masa y del 95% o menos 45 en masa, y en la que el contenido de polietileno en toda la membrana esta comprendido entre el 50% en masa y el 95% en masa. Sin embargo, la membrana microporosa que contiene polipropileno, por lo menos, en una capa de superficie, presenta una conformabilidad de pelicula y una uniformidad de grosor deficientes. Especificamente, cuando se practica una hendidura en la membrana microporosa, se desprende una gran cantidad de polvo de polipropileno, lo que da lugar a defectos tales como picaduras y puntos en la membrana microporosa. La utilizacion de membranas microporosas con una mala uniformidad de grosor como separadores de baterias puede provocar con cierta probabilidad problemas de seguridad, tales como cortocircuitos y una baja resistencia a la compresion, y un bajo rendimiento que da lugar a una escasa productividad de las baterias. Las membranas microporosas que contienen 55 polipropileno en las capas de superficie tambiEn adolecen de temperaturas de SO elevadas y velocidades de SO bajas. El documento JP 2002-194132 A propone una membrana microporosa de poliolefina que contiene polietileno y polipropileno, y que presenta excelentes propiedades de planitud y compresion, en la que la membrana microporosa de poliolefina comprende polipropileno con un MFR de 2, 0 o menor, y polipropileno con una relacion (peso molecular promedio en masa/peso molecular promedio en peso) comprendida entre 8 y 100, y en la que el contenido de polipropileno es del 20% en masa o menor. El documento JP 2004-196870 A propone una membrana microporosa de poliolefina que presenta una uniformidad

de grosor, unas propiedades mecanicas, una permeabilidad, una estabilidad dimensional y unas propiedades de apagado y de fusion bien equilibradas, en la que la membrana microporosa de poliolefina comprende polietileno y

polipropileno con un peso molecular promedio en masa de 5 x 105 o mayor y un calor de fusion de 90 J/g o mayor, medido por calorimetria diferencial de barrido, y en la que el contenido de polipropileno es del 20% en masa o menor. El documento JP 2004-196871 A propone una membrana microporosa de poliolefina que comprende polietileno y polipropileno con un peso molecular promedio en masa de 5 x 105 o mayor y un punto de fusion de 163DC o mayor, medido por calorimetria diferencial de barrido a una velocidad de aumento de temperatura de entre 3 y 20DC/min, en la que el contenido de polipropileno es del 20% en masa o menor. Sin embargo, las membranas microporosas de poliolefina de estas referencias no presentan una propiedad de SO suficiente.

El documento JP 2002-321323 A propone una membrana microporosa de poliolefina con una seguridad y una resistencia excelentes, en la que la membrana microporosa de poliolefina tiene una estructura integralmente laminada de tres capas A/B/A o B/A/B, en la que A representa una membrana microporosa que comprende polietileno y polipropileno como componentes indispensables y B representa una membrana microporosa de polietileno. Sin embargo, todos los ejemplos de esta referencia se refieren a membranas microporosas que presentan una estructura de tres capas de tipo A/B/A, y no muestran la estructura de tres capas de tipo B/A/B. Ademas, dado que el polipropileno de la membrana microporosa A no tiene propiedades optimizadas, esta membrana microporosa de poliolefina no tiene por quE presentar necesariamente una propiedad de SO satisfactoria.

El documento JP 2004-196870 A da a conocer una membrana de poliolefina de poros finos que comprende poliolefina y polipropileno con un peso molecular promedio en peso º 5 x 105 y un calor de fusion º 90 J/g medido con un calorimetro diferencial de barrido. Los documentos US 5 856 039 A, JP 10 279718 A y US 2002/136945 A1 dan a conocer separadores de baterias compuestos por peliculas microporosas laminadas que contienen polietileno y polipropileno.

Objetivo de la invención Por consiguiente, un objetivo de la presente invencion consiste en dar a conocer una membrana microporosa multicapa de poliolefina con propiedades de apagado y de fusion bien equilibradas, asi como una buena conformabilidad de pelicula, y un separador de bateria.

Descripción de la invención A raiz de una intensa investigacion para alcanzar el objetivo anterior, se ha descubierto que, cuando una membrana microporosa multicapa de poliolefina que presenta, por lo menos, tres capas esta constituida por dos capas de superficie formadas unicamente por una resina de polietileno, y una capa interior formada por una resina de polietileno y propileno en proporciones controladas, presentando el polipropileno un calor de fusion (ΔHm) de 90 J/g o mas, medido por calorimetria diferencial de barrido, la membrana microporosa multicapa de poliolefina muestra una temperatura de apagado baja, una velocidad de apagado alta y una temperatura de fusion elevada, asi como una excelente conformabilidad de pelicula. La presente invencion se ha completado sobre la base de dicho descubrimiento. La misma se define en las reivindicaciones independientes.

Asi, la membrana microporosa multicapa de poliolefina segun la presente invencion tiene por lo menos tres capas, que comprenden unas primeras capas microporosas formadas por una resina de polietileno para la constitucion, por lo menos, de las dos capas de superficie, y por lo menos una segunda capa microporosa que comprende una resina de polietileno y polipropileno dispuesta entre dichas capas de superficie, siendo el calor de fusion... [Seguir leyendo]

1. Membrana de poliolefina microporosa multicapa que presenta por lo menos tres capas, que comprende unas primeras capas microporosas realizadas en una resina de polietileno para constituir por lo menos ambas capas de 5 superficie, y por lo menos una segunda capa microporosa, que comprende una resina de polietileno y polipropileno y esta dispuesta entre ambas capas de superficie, incluyendo la resina de polietileno en las primeras capas microporosas un polietileno de peso molecular ultraalto, siendo el calor de fusion (ΔHm) del polipropileno medido por calorimetria diferencial de barrido de 90 J/g o superior, y siendo el contenido de polipropileno en la segunda capa microporosa de 50% en masa o inferior sobre la base de 100% en masa del total de la resina de polietileno y el

polipropileno.

2. Separador de bateria formado por una membrana de poliolefina microporosa multicapa que presenta por lo menos tres capas, comprendiendo la membrana de poliolefina microporosa multicapa unas primeras capas microporosas realizadas en una resina de polietileno para constituir por lo menos ambas capas de superficie, y por

lo menos una segunda capa microporosa que comprende una resina de polietileno y polipropileno dispuesta entre ambas capas de superficie, incluyendo la resina de polietileno en las primeras capas microporosas un polietileno de peso molecular ultraalto, siendo el calor de fusion ( ºHm) del polipropileno medido por calorimetria diferencial de barrido de 90 J/g o superior, siendo el contenido de polipropileno en la segunda capa microporosa de 50% en masa o inferior sobre la base de 100% en masa del total de la resina de polietileno y el polipropileno. 20