專利名稱：隔離膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組件的制造方法，特別涉及一種隔離膜的制造方法。
背景技術(shù)：
鋰電池或鋰離子電池，其主要是由鋰合金氧化物的正極、液態(tài)有機(jī)電解液、隔離膜及碳材所組成的負(fù)極所構(gòu)成，其中有機(jī)電解液存在于電池結(jié)構(gòu)內(nèi)的孔隙中，負(fù)責(zé)離子電荷的傳導(dǎo)工作，而位于正、負(fù)電極之間的隔離膜，則用來隔離正、負(fù)電極，避免短路。一般電池隔離膜基本要求包括:可阻隔正、負(fù)電極，結(jié)構(gòu)多孔，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度及彈性，可耐電解液腐蝕，耐氧化性佳，化學(xué)性能穩(wěn)定，體積輕薄及含電解液的比率高等。尤其對(duì)高性能電池而言更要求隔離膜能兼具薄化、高孔率、小孔徑、良好機(jī)械強(qiáng)度及耐氧化性等特性，若具有熱阻斷效能更佳。然而，目前常使用的橡膠、聚氯乙烯(PVC)或紙，電阻大、耐震效果差且無法在密閉式電池中使用，另玻璃纖維也因脆性及污染問題限制了應(yīng)用范圍。目前，商業(yè)化產(chǎn)品以聚乙烯及聚丙烯為主，可制成單層、多層或復(fù)合層。聚丙烯熔點(diǎn)較聚乙烯高，因此，制成聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層復(fù)合層結(jié)構(gòu)，當(dāng)聚乙烯熔化，關(guān)閉現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，外層的聚丙烯仍維持良好的機(jī)械性質(zhì)，但若溫度持續(xù)上升，聚丙烯仍會(huì)熔化，進(jìn)而造成電池短路增加高溫燃燒等危險(xiǎn)。無紡布具有獨(dú)特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔隙率可達(dá)80%，可根據(jù)電池種類制造出不同孔徑需求的隔離膜，本身的柔軟性及熱穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，近年來已被大量使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種隔離膜的制造方法，包括下列步驟:提供一多孔性無紡布基材；以及在該無紡布基材涂布一第一樹脂，其中該第一樹脂包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物。本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種隔離膜，是由上述隔離膜的制造方法所制得，其中該隔離膜的孔徑介于50nm 800nm,孔隙率介于40% 80%。本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種隔離膜，包括:一多孔性無紡布基材；以及一第一樹月旨，在該無紡布基材涂布，其中該第一樹脂包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物，該隔離膜的孔徑介于50nm 800nm，孔隙率介于本發(fā)明利用本身具備柔軟性、熱穩(wěn)定性及獨(dú)特三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且孔隙率可達(dá)80%以上的多孔性無紡布(例如聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP))作為隔離膜基材，再配合表面涂布一第一樹脂，例如水性樹脂，例如:氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物，及利用熱壓機(jī)或滾壓機(jī)進(jìn)行基材的薄化壓合加工，同時(shí)將第一樹脂壓入基材孔隙，以制作出表面具有微孔且為全聚烯烴(polyolefin)的薄化(厚度小于30微米)多孔性隔離膜，其孔隙率可達(dá)50 %以上，而孔隙尺寸可進(jìn)一步通過調(diào)控樹脂黏度(100 20，OOOcp)、干燥及壓合溫度(攝氏50 2000C )加以控制，達(dá)I微米以下。本發(fā)明先經(jīng)由薄化制造方法將無紡布孔徑縮小至約I U m,再利用調(diào)控樹脂黏度及壓合溫度，將隔離膜孔徑控制至< I U m。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施方案，并配合附圖，作詳細(xì)說明。


圖1為現(xiàn)有鋰電池的充放電圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種鋰電池的充放電圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種鋰電池隔離膜在不同放電電流下的電容量變化。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種隔離膜的制造方法，包括下列步驟。首先，提供一多孔性無紡布基材。在一實(shí)施例中，多孔性無紡布基材可包括聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚乙烯或聚丙烯。在一實(shí)施例中，接著壓合無紡布基材，以薄化無紡布基材，降低無紡布基材的厚度。上述無紡布基材的壓合方式可包括熱壓或滾壓方式。在一實(shí)施例中，可通過熱壓法壓合無紡布基材，其壓合溫度大體介于攝氏50°C 200°C，壓合時(shí)間大體介于3 4小時(shí)。經(jīng)此壓合條件壓合后的無紡布基材，其厚度大體介于20 30iim。在另一實(shí)施例中，可通過滾壓法壓合無紡布基材，其壓合溫度大體介于攝氏50°C 200°C。經(jīng)此壓合條件壓合后的無紡布基材，其厚度大體介于20 25iim。之后，在無紡布基材涂布一第一樹脂。在一實(shí)施例中，在無紡布基材涂布的第一樹脂可包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物。具體的實(shí)施例，例如:聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物、聚氧乙烯月桂酸酯、聚乙二醇或聚乙烯醇或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯。本發(fā)明隔離膜的制造方法更包括在無紡布基材涂布第一樹脂后，壓合無紡布基材，以使第一樹脂填入無紡布基材的孔隙。上述無紡布基材的壓合方式可包括熱壓或滾壓方式。在一實(shí)施例中，可通過熱壓法壓合無紡布基材，其壓合溫度大體介于攝氏50°C 200°C，壓合時(shí)間大體介于3 4小時(shí)。在另一實(shí)施例中，可通過滾壓法壓合無紡布基材，其壓合溫度大體介于攝氏50。。 200。。。本發(fā)明隔離膜的制造方法更包括在壓合無紡布基材后，在無紡布基材涂布一第二樹脂。第二樹脂可為溶劑性的聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、壓克力或其衍生物或組合。在一實(shí)施例中，更包括在第二樹脂中混合一無機(jī)材料，在第二樹脂中混合的無機(jī)材料可包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦或其類似物或組合，其添加量可為第二樹脂溶液重量的I 5% (在完成第二樹脂溶液配制后，再添加占第二樹脂溶液總重I 5%的無機(jī)材料)。之后，對(duì)無紡布基材進(jìn)行水浴，定型無紡布基材的孔徑。
接著，壓合無紡布基材，以使第二樹脂填入無紡布基材的孔隙，形成一多孔性隔離膜。在一實(shí)施例中，可通過熱壓法壓合無紡布基材，其壓合溫度大體介于攝氏50°C 200°C。經(jīng)此壓合條件壓合后的無紡布基材，其厚度大體介于25 30微米。在另一實(shí)施例中，可通過滾壓法壓合無紡布基材，其壓合溫度大體介于攝氏50°C 200°C。經(jīng)此壓合條件壓合后的無紡布基材，其厚度大體介于23 27iim。本發(fā)明隔離膜的制造方法更包括在無紡布基材涂布第一或第二樹脂后，先對(duì)無紡布基材進(jìn)行烘干，其烘干溫度大體介于攝氏70°C 100°C。在一實(shí)施例中，本發(fā)明所制作的隔離膜其孔徑大體介于50nm 800nm，孔隙率大體介于40% 80%。本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種隔離膜，由上述隔離膜的制造方法所制得。此隔離膜的孔徑介于50nm 800nm,孔隙率介于40% 80%。本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種隔離膜，包括:一多孔性無紡布基材，以及一第一樹脂，在無紡布基材涂布。值得注意的是，第一樹脂包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物。此隔離膜的孔徑介于50nm 800nm，孔隙率介于40% 80%。上述無紡布基材可包括聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚乙烯或聚丙烯。前述第一樹脂的具體 實(shí)施例，例如:聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物、聚氧乙烯月桂酸酯、聚乙二醇或聚乙烯醇或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯。在另一隔離膜實(shí)施例中，隔離膜除了包括一多孔性無紡布基材，以及一第一樹脂夕卜，更包括一第二樹脂，在第一樹脂表面涂布。上述第二樹脂可包括溶劑性的聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、壓克力或其衍生物或組合。另外，在上述第二樹脂中，可選擇性地混合有一無機(jī)材料。上述無機(jī)材料可包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦或其類似物或組合，其添加量可為第二樹脂溶液重量的I 5% (在完成第二樹脂溶液配制后，再添加占第二樹脂溶液總重I 5%的無機(jī)材料)。本發(fā)明的隔離膜可直接應(yīng)用于目前市面上多種的薄化鋰電池。本發(fā)明利用本身具備柔軟性、熱穩(wěn)定性及獨(dú)特三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且孔隙率可達(dá)80%以上的多孔性無紡布(例如聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚乙烯或聚丙烯)作為隔離膜基材，再配合表面涂布一第一樹脂，例如水性樹脂，例如:氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物，及利用熱壓機(jī)或滾壓機(jī)進(jìn)行基材的薄化壓合加工，同時(shí)將第一樹脂壓入基材孔隙，以制作出表面具有微孔且為全聚烯烴(polyolefin)的薄化(厚度小于30微米)多孔性隔離膜，其孔隙率可達(dá)50%以上，而孔隙尺寸可進(jìn)一步通過調(diào)控樹脂黏度(100 20，OOOcp)、干燥及壓合溫度(攝氏50 200°C)加以控制，達(dá)I微米以下。本發(fā)明先經(jīng)由薄化制造方法將無紡布孔徑縮小至約I U m，再利用調(diào)控樹脂黏度及壓合溫度，將隔離膜孔徑控制至< I U m。實(shí)施例1本發(fā)明隔離膜的制備(I)首先，提供一多孔性聚丙烯無紡布基材，其基重為15g/m2，厚度為70微米，透氣度為2.29ft3/min/ft2。接著，對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行熱壓薄化，以攝氏70°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行熱壓合持續(xù)4小時(shí)。接著，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(購自博特立公司，N0.:PP400 ；)溶液(水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯與水的重量比為1: 2)，并以攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行熱壓合，以使水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙，形成一多孔性聚丙烯隔離膜，其厚度為25 30 ii m。相關(guān)物性如表I所示。實(shí)施例2本發(fā)明隔離膜的制備(2)首先，提供一多孔性聚丙烯無紡布基材，其基重為15g/m2，厚度為70微米，透氣度為2.29ft3/min/ft2。接著，對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行熱壓薄化，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行熱壓合持續(xù)3小時(shí)。接著，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(購自博特立公司，N0.:PP400)溶液(水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯與水的重量比為1: 2)，并以攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行熱壓合，以使水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙，形成一多孔性聚丙烯隔離膜，其厚度為25 30 ii m。相關(guān)物性如表I所示。實(shí)施例3本發(fā)明隔離膜的制備(3)首先，提供一多孔性聚丙烯無紡布基材，其基重為15g/m2，厚度為70微米，透氣度為2.29ft3/min/ft2。接著，對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾壓薄化，以攝氏60°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合。接著，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(購自博特立公司，N0.:PP400)溶液(水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯與水的重量比為1: 2)，并以攝氏70 °C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏60°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合，以使水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙，形成一多孔性聚丙烯隔離膜，其厚度為25 30iim。相關(guān)物性如表I所示。實(shí)施例4本發(fā)明隔離膜的制備(4)首先，提供一多孔性聚丙烯無紡布基材，其基重為15g/m2，厚度為70微米，透氣度為2.29ft3/min/ft2。接著，對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾壓薄化，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合。接著，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(購自博特立公司，N0.:PP400)溶液(水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯與水的重量比為1: 2)，并以攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合，以使水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙，形成一多孔性聚丙烯隔離膜，其厚度為25 30 ii m。相關(guān)物性如表I所示。實(shí)施例5本發(fā)明隔離膜的制備(5)首先，提供一多孔性聚丙烯無紡布基材，其基重為15g/m2，厚度為70微米，透氣度為2.29ft3/min/ft2。接著，對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾壓薄化，以攝氏60°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合。接著，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(購自博特立公司，N0.:PP400)溶液(水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯與水的重量比為1: 2)，并以攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合，以使水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙。之后，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一聚偏二氟乙烯(PVDF，分子量50，黏度1，500cp)溶液(聚偏二氟乙烯與作為溶劑的N-甲基2-四氫卩比各酮(N-methyl-2-pyrrolidone)的重量比為15: 85)。經(jīng)水浴后將孔洞成型，在攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏40°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合，以使聚偏二氟乙烯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙，形成一多孔性聚丙烯隔離膜，其厚度為30 35iim。相關(guān)物性如表I所示。實(shí)施例6本發(fā)明隔離膜的制備(6)首先，提供一多孔性聚丙烯無紡布基材，其基重為15g/m2，厚度為70微米，透氣度為2.29ft3/min/ft2。接著，對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾壓薄化，以攝氏60°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合。接著，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(購自博特立公司，N0.:PP400)溶液(水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯與水的重量比為1: 2)，并以攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏100°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合，以使水性脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯填入聚丙烯無紡布基材的孔隙。之后，以轉(zhuǎn)速34rpm在聚丙烯無紡布基材涂布一聚偏二氟乙烯(PVDF，分子量50，黏度1，500cp)溶液(聚偏二氟乙烯與作為溶劑的N-甲基2-四氫卩比各酮(N-methyl-2-pyrrolidone)的重量比為15: 85)與2%氧化鋁(粒徑13nm)的混合液(在完成第二樹脂溶液配制后，再添加占第二樹脂溶液總重2%的氧化鋁)。經(jīng)水浴后將孔洞成型，在攝氏70°C進(jìn)行烘干。之后，以攝氏40°C對(duì)聚丙烯無紡布基材進(jìn)行滾輪壓合，以使聚偏二氟乙烯(PVDF)與氧化鋁混合溶液填入聚丙烯無紡布基材的孔隙，形成一多孔性聚丙烯隔離膜，其厚度為30 35 y m。相關(guān)物性如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種隔離膜的制造方法，包括下列步驟: 提供一多孔性無紡布基材；以及 在所述無紡布基材涂布一第一樹脂，其中所述第一樹脂包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離膜的制造方法，其中所述無紡布基材包括聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚乙烯或聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離膜的制造方法，更包括在所述無紡布基材涂布所述第一樹脂后，壓合所述無紡布基材，以使所述第一樹脂填入所述無紡布基材的孔隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離膜的制造方法，其中通過熱壓法壓合所述無紡布基材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔離膜的制造方法，其中所述熱壓法的壓合溫度介于攝氏50。。 200。。。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離膜的制造方法，其中通過滾壓法壓合所述無紡布基材。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔離膜的制造方法，其中所述滾壓法的壓合溫度介于攝氏50。。 200。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離膜的制造方法，更包括在壓合所述無紡布基材后，在所述無紡布基材涂布一第二樹脂，其中所述第二樹脂包括溶劑性的聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、壓克力或其衍生物或組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的隔離膜的制造方法，更包括在所述第二樹脂中混合一無機(jī)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的隔離膜的制造方法，其中所述無機(jī)材料包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦或其類似物或組合。
11.一種隔離膜，是由如權(quán)利要求1所述的隔離膜的制造方法所制得，其中所述隔離膜的孔徑介于50nm 800nm,孔隙率介于40% 80%。
12.—種隔離膜，包括: 一多孔性無紡布基材；以及 一第一樹脂，在所述無紡布基材涂布，其中所述第一樹脂包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物，所述隔離膜的孔徑介于50nm 800nm，孔隙率介于 40% 80%。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的隔離膜，其中所述無紡布基材包括聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚乙烯或聚丙烯。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的隔離膜，更包括一第二樹脂，其中所述第二樹脂在所述第一樹脂表面涂布，其中所述第二樹脂包括溶劑性的聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、壓克力或其衍生物或組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的隔離膜，更包括一無機(jī)材料，在所述第二樹脂中混合。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的隔離膜，其中所述無機(jī)材料包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦或其類似物或組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種隔離膜及其制造方法，所述隔離膜的制造方法，包括下列步驟提供一多孔性無紡布基材；以及在該無紡布基材涂布一第一樹脂，其中該第一樹脂包括水性的氧烷類化合物、氧烷類聚合物、氧烯烷類聚合物或其衍生物。
文檔編號(hào)H01M2/16GK103187550SQ20111045502
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者邢榮慶, 韓姿嫻, 鄭淑蕙, 陳琬琡 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院