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东丽开发出耐热性和尺寸稳定性俱佳的芳纶树脂膜，适用于锂电池隔膜 |
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| http://cn.newmaker.com
2/22/2012 12:21:00 PM
日经BP社
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 东丽开发出了耐热性和尺寸稳定性俱佳的，以芳纶树脂为基材的多孔质薄膜“微多孔芳纶薄膜”。该公司表示，通过添加防止芳纶树脂凝聚的相分离控制剂，可以形成微细且均匀的多孔质膜。其主要用途是锂（Li）离子充电电池的隔膜，为了在2015年投入量产，该公司今后将继续对其进行改良。
新开发的薄膜以东丽已经投产的芳纶树脂膜“Mictron”为基底。Mictron的芳纶树脂由芳香族对二羧酸和芳香族对二胺缩聚而成（对位芳纶），特点是弹性模量较高。一般来说，拥有酰胺键的芳纶树脂存在吸湿性高（尺寸稳定性差）的缺点，但Mictron通过置换主链苯环的氢，提高了尺寸稳定性。现在，Mictron主要作为数据磁带的材料使用。
但具有线性结构的对位芳纶树脂的分子间作用力大，容易凝聚（容易疏密化）。一旦发生疏密化，就会加大形成微细且均匀的多孔质膜的难度。因此，该公司通过在芳纶树脂中添加聚合物作为相分离控制剂，防止了芳纶树脂的凝聚。相分离控制剂聚合物的添加采用了以nm单位混合2种以上聚合物的技术“Nano Alloy”。
一般来说，在薄膜的制造过程中，多孔质膜的均匀性与成膜速度存在此消彼长的关系。如果要提高成膜速度，那么即使实施相分离，也难以形成均匀的多孔质膜。但东丽发现多孔质膜形成的支配性因子，所以问题的解决才有了眉目。通过调整因子的参数，即可在不牺牲成膜速度的前提下，形成微细且均匀的多孔质膜。
作为新开发薄膜的具体用途，东丽列举了锂离子充电电池的隔膜。该公司表示，由于多孔质膜的空孔率高，路径长度短，因此便于提高输出性能。
考虑到安全设计的变化
另外，新薄膜的形状、尺寸和多孔质膜结构在200℃左右的高温环境下也不发生改变，能够防止隔膜变形和收缩导致的短路，从而提高安全性。现在，便携式产品锂离子充电电池的隔膜大多使用聚乙烯（PE）制造的多孔质薄膜。这种隔膜在温度上升后会部分熔解堵住孔穴，防止异常情况下的短路（断流功能）。但东丽认为，今后锂离子充电电池需求即将扩大到的车载和定置电源等领域，出于大容量化和高输出功率化的要求，隔膜的工作环境温度也会随之上升，断流功能将无法确保足够的安全性。也就是说，在更高的温度下，PE制薄膜会全部熔化，可能引发电极相互接触的严重事故。因此该公司预测，车载和定置电源等领域在今后将使用耐热性和尺寸稳定性更好的多孔质薄膜。
用于隔膜的耐热性和尺寸稳定性高的材料有纤维素无纺布和聚酰亚胺无纺布。但东丽认为，这些材料孔径的偏差大，枝晶（树枝状的金属晶体）可以穿过，无法彻底防止短路。
该公司已经向车载电池等企业提供了新开发薄膜的样品，今后将根据这些企业的评价结果逐步进行改进。另外，该公司预定在“第3届国际充电电池展”（2012年2月29日～3月2日，东京有明国际会展中心）上展出这款薄膜。（记者，高野 敦，《日经制造》）
新开发薄膜的显微照片
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