[发明专利]陶瓷隔离膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷隔离膜及其制备方法，陶瓷隔离膜包含聚烯烃多孔膜及在聚烯烃多孔膜的至少一个表面上的陶瓷涂层，其中陶瓷涂层含有以聚多巴胺表面修饰的无机粒子及水性黏结剂。此陶瓷隔离膜保有一般隔离膜必需物理特性外，且具有良好的润湿性与吸液速率，进而改善电池在高放电倍率下放电容量及稳定性。本发明提供的陶瓷隔离膜的制造方法，先制备聚多巴胺再用于无机粒子的表面修饰，如此在隔离膜生产过程中无需等待多巴胺单体聚合，可连续快速生产及收卷。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷隔离膜，特别涉及一种利用聚多巴胺表面修饰无机粒子的陶瓷隔离膜以及陶瓷隔离膜的制造方法。

背景技术

隔离膜是一种应用于锂电池的高分子薄膜，其设置于正极与负极之间，以防止电极因为物理性接触而产生短路。同时，隔离膜的微孔特性允许电解液中的自由离子从隔离膜通过，使电池产生电流。

传统隔离膜通常是由聚烯烃材料组成，聚烯烃材料在常温下虽然可提供充分的机械强度及化学稳定性，但在高温下会产生较大的热收缩而导致正负极接触短路。此外，聚烯烃材料为疏水材料，因此对高极性电解液的亲和力不佳，使隔离膜无法快速吸收电解液，也无法有效地将电解液保持在微孔当中，这将大幅增加隔膜电阻并降低电池使用性能。

现有技术中另提出一种陶瓷隔离膜，是在聚烯烃多孔基材的表面上涂布无机粒子层，无机粒子层的高温稳定性可赋予隔离膜高耐热功能、降低隔离膜的热收缩性，藉此减少锂电池内部短路机会。再者，无机粒子的亲水性则能够使聚烯烃材料的疏水表面亲水化、增加与极性电解液的亲和力，藉此提升电池的充放电性能。然而，聚烯烃基材为疏水性材料而无机粒子为亲水性材料，因此无机粒子于聚烯烃基材表面的涂布均匀性与剥落现象为重要课题。

对此，现有技术曾提出将多巴胺应用于陶瓷隔离膜上，例如在基材涂布陶瓷浆料前先涂布多巴胺层，或者将制成的陶瓷隔离膜浸渍于多巴胺单体溶液中，以在陶瓷隔离膜上原位形成聚多巴胺于陶瓷隔离膜的表面上，又或者以多巴胺做为陶瓷浆料的结合剂或与结合剂混合以涂布于基材上。这些方法虽可增加无机粒子的黏附性，但使用的制程皆需要熟化时间，而不易进行连续涂布及收卷，增加制程的复杂性。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明提出一种陶瓷隔离膜与陶瓷隔离膜的制备方法。本发明的陶瓷隔离膜除了具有一般隔离膜必需物理特性外，还具有良好的润湿性与吸液速率，且改善电池在高放电倍率下的放电容量及稳定性。

本发明提供一种陶瓷隔离膜，包括：

聚烯烃多孔膜；以及

涂布在该聚烯烃多孔膜的至少一个表面上的陶瓷涂层，

其中该陶瓷涂层含有以聚多巴胺表面修饰的无机粒子及水性黏结剂，且每100重量份该无机粒子以0.06重量份至1.2重量份的该聚多巴胺表面修饰。

作为可选的技术方案，该聚烯烃多孔膜为聚乙烯或聚丙烯的单层膜或多层膜，或聚乙烯与聚丙烯两者的多层复合膜。

作为可选的技术方案，每100重量份该无机粒子以0.12重量份至0.96重量份的该聚多巴胺表面修饰。