锂电池隔离膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种锂电池隔离膜（lithiumbatteryseparators)，特别是有关 于一种具备热闭孔性、耐穿刺及热稳定性的锂电池隔离膜。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池已经广泛地应用在可携式电子产品上，未来，随着电动车的发展，相关 材料的需求也备受瞩目。锂离子电池具有高能量密度的优势，符合车用动力锂电池的需求， 但也因为其输出功率大，以及电池尺寸增加，在运作的同时也伴随着大量的热能产生，若无 有效的防护机制很容易造成热失控（thermalrunaway)导致电池燃烧爆炸。隔离膜在锂 电池安全上扮演极重要的角色，其位于两极之间，负责离子传导使电化学反应可以进行，因 此，隔离膜需要具有良好的离子传导性，并拥有足够的机械强度与耐穿刺度，以防止反应中 析出的锂金属刺破隔离膜造成短路，在异常升温时，隔离膜的热闭孔特性可以阻断离子的 传导使反应终止避免持续地放热。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基本上克服现有技术的种种缺陷，而具备热闭孔性、 耐穿刺及热稳定性的锂电池隔离膜。
[0004] 本发明的一实施方式，提供一种锂电池隔离膜，包括：一聚烯烃复合孔隙膜，包括 至少一聚乙烯孔隙膜与至少一聚丙烯孔隙膜；以及一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜， 形成于该聚烯烃复合孔隙膜的至少一侧。
[0005] 本发明的优点在于：本发明的新型隔离膜结构中，聚丙烯孔隙膜可作为一抗穿刺 层，提供隔离膜足够的机械强度，聚乙烯孔隙膜可作为一热闭孔层，于异常升温时熔融闭孔 阻断电池反应，紫外光固化或热固化高分子孔隙膜可作为一尺寸稳定层，于高温下维持尺 寸稳定性，防止隔离膜受热收缩，而聚偏二氟乙烯（PVDF)衍生物孔隙膜则作为一耐高温 层，使隔离膜于高温下维持结构完整。因此，本发明的锂电池隔离膜具有良好机械性质，耐 穿刺，耐高温，在高温下具有良好尺寸稳定性，且具有热闭孔能力。
[0006] 为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配 合所附的附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0007] 图1是根据本发明的一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0008] 图2是根据本发明的另一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0009] 图3是根据本发明的再一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0010] 图4是根据本发明的又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0011] 图5是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0012] 图6是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0013] 图7是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0014] 图8是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0015] 图9是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0016] 图10是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0017] 图11是根据本的发明又一实施例的一种锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0018] 图12是一种传统锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0019] 图13是另一种传统锂电池隔离膜的剖面示意图；
[0020] 其中，符号说明：
[0021] 10?锂电池隔离膜；
[0022] 12、12'、120?聚乙烯（PE)孔隙膜；
[0023] 14、14'、140、140' ?聚丙烯（PP)孔隙膜；
[0024] 16、16'?紫外光固化或热固化高分子孔隙膜；
[0025] 18、18'、19、19'、190?聚烯烃复合孔隙膜；
[0026]20、200?聚偏二氟乙烯（PVDF)(衍生物）孔隙膜。
【具体实施方式】
[0027] 本发明的一实施例，提供一种锂电池隔离膜，包括：一聚烯烃复合孔隙膜，包括至 少一聚乙烯孔隙膜与至少一聚丙烯孔隙膜；以及一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜，形 成于聚烯烃复合孔隙膜的至少一侧。
[0028] 上述聚乙烯孔隙膜可为一高密度聚乙烯（highdensitypolyethylene,HDPE)孔 隙膜，其树脂密度约介于〇? 95g/CC?0? 975g/cc。
[0029] 上述聚丙烯孔隙膜的树脂等规性（m-pentad)约介于90%?99%或92%?99%。
[0030] 上述紫外光固化或热固化高分子孔隙膜可包括聚三丙二醇二丙烯酸 酯（poly(tripropyleneglycoldiacrylate)，PTPGDA)、聚 1，6_ 己二醇二丙烯 酸酯（poly(1，6-hexanedioldiacrylate)，PHDDA)、聚三甲醇基丙基三丙烯酸酯 (poly(trimethylolpropanetriacrylate)，PTMPTA)或聚二新戊四醇六丙烯酸酯 (poly(dipentaerythritolhexylacrylate)，PDPHA)〇
[0031] 本发明锂电池隔离膜可更包括一聚偏二氟乙烯（PVDF)衍生物孔隙膜，形成于聚 烯烃复合孔隙膜与紫外光固化或热固化高分子孔隙膜之间。上述聚偏二氟乙烯（PVDF)衍 生物孔隙膜可包括聚偏二氟乙烯（PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP)共聚物、聚 偏二氟乙烯-三氟氯乙烯（PVDF-CTFE)共聚物或其组合，其熔点约介于160°C?180°C。
[0032] 本发明锂电池隔离膜可为一微孔性隔离膜。
[0033] 根据ASTM_D726(B)测试，本发明锂电池隔离膜的Gurley透气度测试（S卩，在12. 2 英寸水柱压力下使l〇cc空气通过一平方英寸试样膜片所需的时间）约小于80 (s/lOcc)，热 闭孔温度约小于135°C，以及耐热温度约大于165°C。
[0034] 上述聚乙烯孔隙膜与聚丙烯孔隙膜可由共押出制程制作。
[0035] 根据图1?11，本发明锂电池隔离膜可包括以下多种结构态样：
[0036]请参阅图1，一锂电池隔离膜10包括一聚乙烯孔隙膜12、一聚丙烯孔隙膜14与 一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16。聚丙烯孔隙膜14位于聚乙烯孔隙膜12上，紫外 光固化或热固化高分子孔隙膜16位于聚丙烯孔隙膜14上。聚乙烯孔隙膜12与聚丙烯孔 隙膜14构成一聚烯烃复合孔隙膜18。在一实施例中，紫外光固化或热固化高分子孔隙膜 16 可包括聚三丙二醇二丙烯酸酯（poly(tripropyleneglycoldiacrylate)，PTPGDA)、聚 1，6_ 己二醇二丙烯酸酯（poly(l，6_hexanedioldiacrylate)，PHDDA)、聚三甲醇基丙基三 丙烯酸酯（poly(trimethylolpropanetriacrylate)，PTMPTA)或聚二新戊四醇六丙烯酸酯 (poly(dipentaerythritolhexylacrylate)，PDPHA)〇
[0037] 锂电池隔离膜10的制作方法如下：首先，以例如一共押出制程及延伸造孔制程制 作聚烯烃复合孔隙膜18。在共押出制程中，押出温度可介于190°C?250°C，共押出制程后 所得的聚烯烃双层前驱膜其总厚度可介于20ym?70ym，而聚丙烯层的厚度可占上述总 厚度的5%?50%。之后，以例如100°C?120°C对聚烯烃双层前驱膜进行一退火制程。之 后，对聚烯烃双层前驱膜进行一延伸造孔制程，例如先于室温下进行20%?40%单轴延伸， 再于100°C?120°C下进行50%?200%单轴延伸。延伸造孔制程后所得的聚烯烃复合孔隙 膜18其总厚度可介于10ym?50iim。之后，涂布一固含量介于1?10%的紫外光固化或 热固化高分子溶液于聚丙烯孔隙膜14表面。以紫外光照射或加热进行固化后，即可获得本 发明包含聚乙烯孔隙膜12、聚丙烯孔隙膜14与紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16的三 层隔离膜结构。
[0038] 请参阅图2,一锂电池隔离膜10包括一第一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜 16、一聚乙烯孔隙膜12、一聚丙烯孔隙膜14与一第二紫外光固化或热固化高分子孔隙膜 16'。聚乙烯孔隙膜12位于第一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16上，聚丙烯孔隙膜 14位于聚乙烯孔隙膜12上，第二紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16'位于聚丙烯孔隙 膜14上。聚乙烯孔隙膜12与聚丙烯孔隙膜14构成一聚烯烃复合孔隙膜18。在一实施例 中，第一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16与第二紫外光固化或热固化高分子孔隙膜 16'可包括聚三丙二醇二丙烯酸酯（poly(tripropyleneglycoldiacrylate)，PTPGDA)、聚 1，6_ 己二醇二丙烯酸酯（poly(1,6-hexanedioldiacrylate)，PHDDA)、聚三甲醇基丙基三 丙烯酸酯（poly(trimethylolpropanetriacrylate)，PTMPTA)或聚二新戊四醇六丙烯酸酯 (poly(dipentaerythritolhexylacrylate)，PDPHA)〇
[0039] 锂电池隔离膜10的制作方法如下：首先，以例如一共押出制程制以及延伸造孔制 程制作聚烯烃复合孔隙膜18。在共押出制程中，押出温度可介于190°C?250°C，共押出制 程后所得的聚烯烃双层前驱膜其总厚度可介于20ym?70ym，而聚丙烯层的厚度可占上 述总厚度的5%?50%。之后，以例如100°C?120°C对聚烯烃双层前驱膜进行一退火制程。 之后，对聚烯烃双层前驱膜进行一延伸造孔制程，例如先于室温下进行20%?40%单轴延 伸，再于l〇(TC?120°C下进行50%?200%单轴延伸。延伸造孔制程后所得的聚烯烃复合 孔隙膜18其总厚度可介于10ym?50ym。之后，涂布一固含量介于1?10%的第一紫外 光固化或热固化高分子溶液于聚乙烯孔隙膜12表面，以及涂布一固含量介于1?10%的第 二紫外光固化或热固化高分子溶液于聚丙烯孔隙膜14表面。以紫外光照射或加热进行固 化后，即可获得本发明包含第一紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16、聚乙烯孔隙膜12、 聚丙烯孔隙膜14与第二紫外光固化或热固化高分子孔隙膜16'的四层隔离膜结构。
[0040] 请参阅图3, 一锂电池隔离膜10包括一聚乙烯孔隙膜12、一聚丙烯孔隙膜 14