复合隔离膜及其制作方法技术

本发明专利技术是提供一种复合隔离膜及其制作方法，首先提供数个无机纳米粒子，接着将一离子型高分子包覆于无机纳米粒子表面，以形成一聚电解质树脂，再将聚电解质树脂涂布于一布膜上，并进行一热压合制程，使聚电解质树脂与纤维布膜复合成一复合膜，最后再于复合膜上形成多纳米孔洞。本发明专利技术可有效提高隔离膜离子导电度，进而提升电池组件的电性表现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种，尤其是一种用于电池的。
技术介绍
随着移动电话、笔记型计算机、数字相机等各类便携式电子产品的大量兴起与普及，小型二次电池(即可充电式电池)的研究与开发也就更加重要。而在各种二次电池中，锂电池由于具有高能量密度、高操作电压、大使用温度范围、无记忆效应、寿命长等优点，因此格外受到各界的重视。锂二次电池主要包括锂合金氧化物(正极)、液态有机电解液和碳材(负极)，并在正负极之间设有一隔离膜以将正负极隔开避免短路，而液态有机电解液则充斥于多孔隙的隔离膜中，负责离子电荷的传导工作。一般而言，对于一锂电池而言，隔离膜的特性需求除了需为多孔型外，最为重要的两个特性就是导电度与机械强度。但在已知的锂电池构造中，隔离膜多是由非极性或低极性的有机材料所构成，例如聚乙烯(PE)膜或聚丙烯(PP)膜，因此多为疏水性，故高极性的液态有机电解液通常无法使隔离膜充分湿润，或无法被隔离膜有效吸收，因而普遍存有隔离膜导电性不佳的问题，使得整个电池的电性表现受到限制而无法进一步提升。为了改善隔离膜的导电性，已知技术中亦提出了数种解决方式，例如对PE/PP膜进行表面处理，使表面活化并引入亲水性单体进行接枝，或可利用极性高分子，如聚氟化亚乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)系或亚克力高分子等，来进行表面涂布，而使隔离膜表面改质以提升其导电度，或者可利用多层贴合的方式，来形成多层堆栈结构，以提升其导电度，或者采用胶态电解质来作为隔离膜，来增加导电度及与电极板间的粘合度。然而这些方法均仍存有一些无法克服的问题，举例来说，对隔离膜改质的均匀度并不易控制，而多层结构则会大幅增加制程的复杂度，造成成本的提升与稳定度的下降，而胶态电解质虽然具有较高的导电度或与电极板间的粘合度，但却也同时具有机械强度不足的缺点，而导致电池的不稳定。因此，我们迫切需要一种具有高导电性及高湿润性的隔离膜及其制作方法，来改善隔离膜导电性不佳的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一复合隔离膜，其包括聚电解质树脂以及一纤维布膜，聚电解质树脂包括多个无机纳米粒子以及包覆于无机纳米粒子表面的离子型高分子，其中复合隔离膜是由该聚电解质树脂与该纤维布膜复合而成的单层构造，且复合隔离膜上具有多个纳米孔洞。在上述专利技术的复合隔离膜中该离子型高分子为一阳离子型高分子。在上述专利技术的复合隔离膜中该离子型高分子是包括第一单体结构与第二单体结构，该第一单体结构是为一离子型单体结构，该第二单体结构是包括苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)或亚克力(AA)系单体结构，且该第二单体结构的数量为该第一单体结构的0至20倍，不包括0倍。在上述专利技术的复合隔离膜中该第二单体结构的数量为该第一单体结构的0.5至5倍。在上述专利技术的复合隔离膜中该无机纳米粒子包括二氧化硅、氧化铝或二氧化钛的纳米粒子，且该无机纳米粒子的颗粒大小为30至500纳米。在上述专利技术的复合隔离膜中该离子型高分子相对于该无机纳米粒子的重量比为5％至50％。在上述专利技术的复合隔离膜中该聚电解质树脂另包括相对于该无机纳米粒子50％至400％重量比的胶合剂。在上述专利技术中的胶合剂是为一耐高电位胶合剂，且该胶合剂包括聚氟化亚乙烯/六氟丙烯、聚丙烯腈系、聚丙烯酸酯系、聚氧化乙烯或亚克力系高分子。在上述专利技术中的布膜是为由超细纤维材料所制成的薄型纤维布膜。在上述专利技术中的超细纤维材料包括聚丙烯腈、聚丙稀或聚乙烯，且该超细纤维材料的细度为0.1至10丹(Daniel)。在上述专利技术中的纤维布膜与该聚电解质树脂的重量比为1/3至3/1。在上述专利技术中的复合隔离膜的膜厚为10至100微米。在上述专利技术中的纳米孔洞的孔径为50至500纳米。在上述专利技术中的复合隔离膜是作为二次电池及铝电解电容器用隔离膜。本专利技术的另一目的在于提供一种复合隔离膜的制作方法，首先，提供多个无机纳米粒子，再配制离子型高分子，并将离子型高分子与无机纳米粒子混合，以形成聚电解质树脂，再将聚电解质树脂涂布于布膜上，接着进行热压合制程，使聚电解质树脂与布膜复合成复合膜，最后再于复合膜上形成多个纳米孔洞。在上述制作方法的专利技术中，离子型高分子为阳离子型高分子。在上述制作方法的专利技术中，配制该离子型高分子包括下列步骤 将乙烯基咪唑(VIM)、4-乙烯基吡啶(4-VP)或2-乙烯基吡啶(2-VP)或其与苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)或亚克力(AA)系单体共聚合成一前趋高分子；以及将该前趋高分子离子化。在上述制作方法的专利技术中，配制该离子型高分子的方法更包括使用第一溶剂溶解前趋高分子，以形成含该前趋高分子的溶液；于该溶液内加入CnH2n+1X以进行离子化，其中n为1至18，而X包括氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)；以及于完成离子化后再以碱金属盐进行离子交换。在上述制作方法的专利技术中，该离子型高分子是包括第一单体结构与第二单体结构，该第一单体结构是为离子型单体结构，该第二单体结构是包括苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)或亚克力(AA)是单体结构，且该第二单体结构的数量为该第一单体结构的0至20倍，不包括0倍。在上述制作方法的专利技术中，该第二单体结构的数量为该第一单体结构的0.5至5倍。在上述制作方法的专利技术中，该无机纳米粒子包括二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或二氧化钛(TiO2)的纳米粒子，且该无机纳米粒子的颗粒大小为30至500纳米。在上述制作方法的专利技术中，形成该聚电解质树脂包括下列步骤将该无机纳米粒子混入第二溶剂内，以形成含无机纳米粒的溶液；将该离子型高分子加入该溶液中，且该离子型高分子相对于该无机纳米粒子的重量比为5％至50％；以及利用均质机混合该溶液，以使该离子型高分子包覆于该无机纳米粒子表面。在上述制作方法的专利技术中，形成该聚电解质树脂另包括于该溶液内加入相对于该无机纳米粒子50％至400％重量比的胶合剂；以及于该溶液内加入相对于该胶合剂重量100％至500％的造孔剂。在上述制作方法的专利技术中，该胶合剂是为一耐高电位胶合剂，且该胶合剂包括聚氟化亚乙烯/六氟丙烯(PVDF/HFP)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)系、聚丙烯酸酯(polyacrylate)系、聚氧化乙烯(Polyethylene Oxide，PEO)或亚克力系高分子。在上述制作方法的专利技术中，该造孔剂包括邻苯二甲酸二丁酯(di-butyl phthalate，DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(di-octylPhthalate，DOP)、聚氧化乙烯(PEO)、乙二醇碳酸酯(EthyleneCarbonate，EC)及丙二醇碳酸酯(propylene carbonate，PC)或其混合液。在上述制作方法的专利技术中，该复合膜上形成孔洞的方法是利用第三溶剂来进行萃取造孔程序，将该造孔剂自该复合膜内去除，而于该复合膜上形成多个孔洞。在上述制作方法的专利技术中，该布膜是利用超细纤维材料以编织、不织布或湿式抄纸法所制成的薄型纤维布膜。在上述制作方法的专利技术中，该超细纤维材料包括聚丙烯腈(PAN)、聚丙稀(PP)或聚乙烯(PE)，且该超细纤维材料的细度为0.1至10丹。在上述制作方法的专利技术中，该布膜与该聚电解质树脂的重量比为1/3至3/1。在上述制作方法的专利技术中，该热压合制程是于60至130℃下进行。在上述制作方法的专利技术中，该复合隔离膜的膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合隔离膜的制作方法，其特征在于包括：提供多个无机纳米粒子；配制离子型高分子；将该离子型高分子与该无机纳米粒子混合，以形成聚电解质树脂；提供布膜；将该聚电解质树脂涂布于该布膜上；进行热压合 制程，使该聚电解质树脂与该布膜复合成复合膜；以及于该复合膜上形成多个纳米孔洞。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李进昌，何文岳，郑淑蕙，陈联泰，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]