[發明專利]陶瓷隔離膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201911332858.7
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111180642A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 鄭凱維;呂美霞;葉威廷
• 申請（專利權）人: 明基材料（蕪湖）有限公司;明基材料股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種陶瓷隔離膜及其制備方法，陶瓷隔離膜包含聚烯烴多孔膜及在聚烯烴多孔膜的至少一個表面上的陶瓷涂層，其中陶瓷涂層含有以聚多巴胺表面修飾的無機粒子及水性黏結劑。此陶瓷隔離膜保有一般隔離膜必需物理特性外，且具有良好的潤濕性與吸液速率，進而改善電池在高放電倍率下放電容量及穩定性。本發明提供的陶瓷隔離膜的制造方法，先制備聚多巴胺再用于無機粒子的表面修飾，如此在隔離膜生產過程中無需等待多巴胺單體聚合，可連續快速生產及收卷。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷隔離膜，特別涉及一種利用聚多巴胺表面修飾無機粒子的陶瓷隔離膜以及陶瓷隔離膜的制造方法。

背景技術

隔離膜是一種應用于鋰電池的高分子薄膜，其設置于正極與負極之間，以防止電極因為物理性接觸而產生短路。同時，隔離膜的微孔特性允許電解液中的自由離子從隔離膜通過，使電池產生電流。

傳統隔離膜通常是由聚烯烴材料組成，聚烯烴材料在常溫下雖然可提供充分的機械強度及化學穩定性，但在高溫下會產生較大的熱收縮而導致正負極接觸短路。此外，聚烯烴材料為疏水材料，因此對高極性電解液的親和力不佳，使隔離膜無法快速吸收電解液，也無法有效地將電解液保持在微孔當中，這將大幅增加隔膜電阻并降低電池使用性能。

現有技術中另提出一種陶瓷隔離膜，是在聚烯烴多孔基材的表面上涂布無機粒子層，無機粒子層的高溫穩定性可賦予隔離膜高耐熱功能、降低隔離膜的熱收縮性，藉此減少鋰電池內部短路機會。再者，無機粒子的親水性則能夠使聚烯烴材料的疏水表面親水化、增加與極性電解液的親和力，藉此提升電池的充放電性能。然而，聚烯烴基材為疏水性材料而無機粒子為親水性材料，因此無機粒子于聚烯烴基材表面的涂布均勻性與剝落現象為重要課題。

對此，現有技術曾提出將多巴胺應用于陶瓷隔離膜上，例如在基材涂布陶瓷漿料前先涂布多巴胺層，或者將制成的陶瓷隔離膜浸漬于多巴胺單體溶液中，以在陶瓷隔離膜上原位形成聚多巴胺于陶瓷隔離膜的表面上，又或者以多巴胺做為陶瓷漿料的結合劑或與結合劑混合以涂布于基材上。這些方法雖可增加無機粒子的黏附性，但使用的制程皆需要熟化時間，而不易進行連續涂布及收卷，增加制程的復雜性。

發明內容

鑒于現有技術中的問題，本發明提出一種陶瓷隔離膜與陶瓷隔離膜的制備方法。本發明的陶瓷隔離膜除了具有一般隔離膜必需物理特性外，還具有良好的潤濕性與吸液速率，且改善電池在高放電倍率下的放電容量及穩定性。

本發明提供一種陶瓷隔離膜，包括：

聚烯烴多孔膜；以及

涂布在該聚烯烴多孔膜的至少一個表面上的陶瓷涂層，

其中該陶瓷涂層含有以聚多巴胺表面修飾的無機粒子及水性黏結劑，且每100重量份該無機粒子以0.06重量份至1.2重量份的該聚多巴胺表面修飾。

作為可選的技術方案，該聚烯烴多孔膜為聚乙烯或聚丙烯的單層膜或多層膜，或聚乙烯與聚丙烯兩者的多層復合膜。

作為可選的技術方案，每100重量份該無機粒子以0.12重量份至0.96重量份的該聚多巴胺表面修飾。