[发明专利]一种用于锂电池的隔离膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种使用于锂电池的隔离膜，特别关于一种对隔离膜的中间层实施打孔制程制得的隔离膜及其制造方法。

背景技术

一般作为电力供应的电池通常包含电极、电解质及隔离膜。电池隔离膜位于电池的阳极与阴极之间，用以隔绝二电极，避免二电极直接接触产生短路引起爆炸。此外，隔离膜因具有微孔结构，可用以容纳电解质。

隔离膜一般普遍使用于电子装置中的锂电池中（例如锂离子或锂二次电池），假使隔离膜不能完全隔离阳极与阴极，将造成电极短路产生剧烈的放热反应，可能引起电池爆炸。因此，业界发展出利用高分子微孔膜形成多层结构作为锂电池的隔离膜。此技术藉由电池内温度达到某一温度时，多层高分子微孔膜的其中一层熔融关闭此多层高分子微孔膜层上的微孔，阻断锂离子的流动，中断电池的电流供应，减少电池放热，防止爆炸的发生。

目前，隔离膜技术商业化的产品以聚乙烯及聚丙烯组成的多层结构隔离膜为主，可制成单层、多层或复合层。例如:美国专利5,691,077揭露一种三层电池隔离膜，具有聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯构造。此专利的实例中，揭露一种制造电池隔离膜的方法，包括步骤：形成聚丙烯前驱物；形成聚乙烯前驱物；将聚丙烯前驱物及聚乙烯前驱物拉伸造孔形成聚丙烯微孔膜与聚乙烯微孔膜；依聚丙烯微孔膜/聚乙烯微孔膜/聚丙烯微孔膜的顺序，粘合或热压形成三层隔离膜。其中，所述的三层电池隔离膜的关闭温度约为130℃。

由于聚丙烯熔点较聚乙烯高，并具有较高击穿强度；而聚乙烯相较于聚丙烯具有较低的熔点，但其击穿强度比聚丙烯低。因此，所述聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层隔离膜遇到电池内部温度达到聚乙烯熔点时(例如130℃)，聚乙烯微孔膜会开始熔化，将聚乙烯膜的微孔关闭，外层的聚丙烯膜仍维持良好的结构与机械性质，电极间仍绝缘且隔离膜仍维持电池的安全性。但若于一段时间内，电池的内部温度持续维持在130℃左右，聚乙烯膜虽微孔关闭，阻挡电流通过，虽外层聚丙烯维持其结构，但聚乙烯及聚丙烯膜会因在电池高温的情况下，产生收缩而缩短隔离膜长度(其中以聚乙烯收缩尤为明显)，会使电池电极的边缘部分暴露出来而造成两电极接触的机率增大，进而造成电池短路，增加了高温燃烧的危险。

因此，需要提出一种新的隔离膜，且这种新的隔离膜能够在高温环境中，抵抗热收缩并仍维持其机械强度，维持隔离功能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于锂电池的隔离膜，采用打孔制程的方式于隔离膜的中间层形成微孔结构。以上述打孔制程制得的隔离膜，因为未经过拉伸的制程，能在高温环境中具有更好的缓解膜材受热产生的热收缩现象，并维持膜材的机械强度。

为达上述目的，本发明提供一种用于锂电池的隔离膜，包括：第一聚烯烃层，该第一聚烯烃层具有第一微孔结构；第二聚烯烃层，该第二聚烯烃层具有第二微孔结构；高分子微孔膜，具有第三微孔结构，该高分子微孔膜包括：中间层；第一粘着层，该第一粘着层设置于该中间层的第一表面，用于粘合该中间层与该第一聚烯烃层；以及第二粘着层，该第二粘着层设置于该中间层的第二表面，用于粘合该中间层与该第二聚烯烃层，其中，该第一表面与第二表面相对，该第三微孔结构为利用打孔方式形成的微孔结构。

作为可选的技术方案，该第一聚烯烃层及该第二聚烯烃层为单层聚丙烯膜。

作为可选的技术方案，该中间层为选自聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、氟化亚乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚甲醛、或聚甲基戊烯的膜材中的任意一种。

作为可选的技术方案，该第三微孔结构为利用机械打孔机打孔形成，且该第三微孔结构占该高分子微孔膜的整体面积比例为40～80%。

作为可选的技术方案，该第三微孔结构为利用镭射造孔机造孔形成，且该第三微孔结构占该高分子微孔膜的整体面积比例为70～80%。

本发明还提供一种用于锂电池的隔离膜的制造方法，包括：提供高分子膜材，该高分子膜材相对的两个表面上具有离型膜；利用打孔装置于该高分子膜材形成第三微孔结构；移除该高分子膜材的离型膜形成高分子微孔膜；提供具第一微孔结构的第一聚烯烃层的膜材并贴合于该高分子微孔膜的第一表面，及提供具有第二微孔结构的第二聚烯烃层的膜材并贴合于该高分子微孔膜的第二表面，形成复合膜材，其中该第一表面与该第二表面相对；以及压合及热压粘合该复合膜材。

作为可选的技术方案，该打孔步骤为利用机械打孔机于该高分子膜材形成该第三微孔结构，该微孔结构占该高分子膜材的整体面积比例为40～80%。