[发明专利]锂电池隔离膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维基体，特别是涉及一种用于锂电池的隔离膜。

背景技术

锂电池或锂离子电池，其主要是由锂合金氧化物的正极、液态有机电解 液、隔离膜及碳材所组成的负极而构成，其中有机电解液存在于电池结构内 的孔隙中，负责离子的传导，而位于正、负电极之间的隔离膜则用来隔离正、 负电极，避免短路。

一般地，对电池隔离膜的基本要求包括：可以隔开正、负电极，多孔结构，具 有良好的机械强度及弹性，耐电解液腐蚀，耐氧化性，化学性能稳定，体积轻薄以 及电解液的含量高等。尤其对高性能电池而言，更要求隔离膜能兼具薄型化、高孔 率、小孔径、机械强度良好及耐氧化性等特性，如果还具有热阻断作用则更好。然 而，目前通常使用的橡胶、聚氯乙烯(PVC)或纸的电阻大、耐震效果差且无法用 于密闭式电池，而玻璃纤维也因脆性及污染问题限制了其应用范围。目前的商业化 产品以聚乙烯和聚丙烯为主，其可以被制成单层、多层或复合层。聚丙烯的熔点比 聚乙烯高，因此在所制成的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合层结构中，当聚乙烯熔 化，发生关闭(shut down)现象时，外层的聚丙烯仍维持良好的机械性质，如果温 度持续上升，则聚丙烯也会熔化从而造成电池短路，仍有高温燃烧的危险。

不织布具有独特的三维网状结构，孔隙率最高可达80％，可以根据电池 的种类制造出不同孔径需求的隔离膜，由于不织布本身具有的柔软性及热稳定 性的优势，近年来已被尝试使用。

发明内容

本发明提供了一种锂电池隔离膜，其包括：由纤维所形成的多孔支撑基体；以 及填入该基体的空隙中的多孔聚烯烃树脂。

本发明还提供了一种锂电池隔离膜的制造方法，包括下述步骤：将聚烯烃与造 孔剂混合以形成聚烯烃混合树脂；将该聚烯烃混合树脂涂布于多孔支撑基体上；将 该聚烯烃混合树脂与该支撑材压合以使该聚烯烃混合树脂填入该支撑基体的空隙 中；以及除去该造孔剂以形成多孔隔离膜。

在一个实施方式中，先将高密度聚乙烯与一种低熔点的造孔剂混合形成聚乙烯 混合树脂，再将该聚乙烯混合树脂涂布于一种具有可支撑隔离膜强度的高熔点支撑 基体上，以将该聚乙烯混合树脂与该支撑基体压合从而形成复合膜，对该复合膜进 行造孔后，即制成了一种可用于锂电池之隔离膜。

附图说明

为了使得本发明的上述目的、特征及优点更加明显易懂，下文例举了一个优选 的实施方式，并结合附图详细说明如下：

图1是本发明锂电池隔离膜制造方法的流程图；

图2是本发明的多孔高密度聚乙烯/PAN不织布复合膜之DSC热分析图；

图3A～3B是本发明的多孔高密度聚乙烯/PAN不织布复合膜表面的SEM图； 以及

图4A～4B是本发明的多孔高密度聚乙烯/PAN不织布复合膜截面的SEM图。

具体实施方式

本发明提供了一种锂电池隔离膜，包括具有多个空隙的支撑基体以及填入该支 撑基体的空隙中的多孔聚烯烃树脂。

所述支撑基体可以由诸如聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)、聚偏氟乙烯 (polyvinylidene fluoride，PVDF)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚 乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC) 或尼龙(Nylon)的热塑性高分子所形成，其熔点基本上高于160℃。所述支撑基体 可以是不织布或梭织布，其细度基本上是0.1～10丹尼，其中不织布的孔径基本上 是7～30微米。

所述聚烯烃树脂可以包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、 聚丙烯或其共聚物或混合物，其分子量基本上大于100,000。

本发明所述的隔离膜的孔隙率基本上大于30％，厚度基本上是20～70微米。

所述多孔复合隔离膜，例如多孔聚烯烃树脂/支撑基体复合隔离膜具有极高的孔 隙度且通过聚烯烃树脂填入支撑基体的空隙中形成复合膜，再热压合以便缩减整体 复合膜厚度，以符合高性能电池隔离膜的要求。