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日本東麗研發(fā)出耐熱、尺寸穩(wěn)定芳綸樹(shù)脂膜
發(fā)表時(shí)間:2013-3-8

 東麗開(kāi)發(fā)出了耐熱性和尺寸穩(wěn)定性俱佳的,以芳綸樹(shù)脂為基材的多孔質(zhì)薄膜“微多孔芳綸薄膜”。該公司表示,通過(guò)添加防止芳綸樹(shù)脂凝聚的相分離控制劑,可以形成微細(xì)且均勻的多孔質(zhì)膜。其主要用途是鋰(Li)離子充電電池的隔膜,為了在2015年投入量產(chǎn),該公司今后將繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行改良。

  新開(kāi)發(fā)的薄膜以東麗已經(jīng)投產(chǎn)的芳綸樹(shù)脂膜“Mictron”為基底。Mictron的芳綸樹(shù)脂由芳香族對(duì)二羧酸和芳香族對(duì)二胺縮聚而成(對(duì)位芳綸),特點(diǎn)是彈性模量較高。一般來(lái)說(shuō),擁有酰胺鍵的芳綸樹(shù)脂存在吸濕性高(尺寸穩(wěn)定性差)的缺點(diǎn),但Mictron通過(guò)置換主鏈苯環(huán)的氫,提高了尺寸穩(wěn)定性?,F(xiàn)在,Mictron主要作為數(shù)據(jù)磁帶的材料使用。
  但具有線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的對(duì)位芳綸樹(shù)脂的分子間作用力大,容易凝聚(容易疏密化)。一旦發(fā)生疏密化,就會(huì)加大形成微細(xì)且均勻的多孔質(zhì)膜的難度。因此,該公司通過(guò)在芳綸樹(shù)脂中添加聚合物作為相分離控制劑,防止了芳綸樹(shù)脂的凝聚。相分離控制劑聚合物的添加采用了以nm單位混合2種以上聚合物的技術(shù)“NanoAlloy”。
  一般來(lái)說(shuō),在薄膜的制造過(guò)程中,多孔質(zhì)膜的均勻性與成膜速度存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。如果要提高成膜速度,那么即使實(shí)施相分離,也難以形成均勻的多孔質(zhì)膜。但東麗發(fā)現(xiàn)多孔質(zhì)膜形成的支配性因子,所以問(wèn)題的解決才有了眉目。通過(guò)調(diào)整因子的參數(shù),即可在不犧牲成膜速度的前提下,形成微細(xì)且均勻的多孔質(zhì)膜。
  作為新開(kāi)發(fā)薄膜的具體用途,東麗列舉了鋰離子充電電池的隔膜。該公司表示,由于多孔質(zhì)膜的空孔率高,路徑長(zhǎng)度短,因此便于提高輸出性能。
  考慮到安全設(shè)計(jì)的變化
  另外,新薄膜的形狀、尺寸和多孔質(zhì)膜結(jié)構(gòu)在200℃左右的高溫環(huán)境下也不發(fā)生改變,能夠防止隔膜變形和收縮導(dǎo)致的短路,從而提高安全性。現(xiàn)在,便攜式產(chǎn)品鋰離子充電電池的隔膜大多使用聚乙烯(PE)制造的多孔質(zhì)薄膜。這種隔膜在溫度上升后會(huì)部分熔解堵住孔穴,防止異常情況下的短路(斷流功能)。但東麗認(rèn)為,今后鋰離子充電電池需求即將擴(kuò)大到的車(chē)載和定置電源等領(lǐng)域,出于大容量化和高輸出功率化的要求,隔膜的工作環(huán)境溫度也會(huì)隨之上升,斷流功能將無(wú)法確保足夠的安全性。也就是說(shuō),在更高的溫度下,PE制薄膜會(huì)全部熔化,可能引發(fā)電極相互接觸的嚴(yán)重事故。因此該公司預(yù)測(cè),車(chē)載和定置電源等領(lǐng)域在今后將使用耐熱性和尺寸穩(wěn)定性更好的多孔質(zhì)薄膜。
  用于隔膜的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性高的材料有纖維素?zé)o紡布和聚酰亞胺無(wú)紡布。但東麗認(rèn)為,這些材料孔徑的偏差大,枝晶(樹(shù)枝狀的金屬晶體)可以穿過(guò),無(wú)法徹底防止短路。
  該公司已經(jīng)向車(chē)載電池等企業(yè)提供了新開(kāi)發(fā)薄膜的樣品,今后將根據(jù)這些企業(yè)的評(píng)價(jià)結(jié)果逐步進(jìn)行改進(jìn)。另外,該公司預(yù)定在“第3屆國(guó)際充電電池展”(2012年2月29日~3月2日,東京有明國(guó)際會(huì)展中心)上展出這款薄膜。
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