[发明专利]复合式多孔性材料、制备方法以及于能量储存设备的应用

说明书

【技术领域】

本发明系关于一种隔离膜材，尤其是关于一种具有复合式多孔性材料的隔离膜材、以及其制备方法及应用。

【背景技术】

隔离膜为一种多孔性的绝缘材料，应用于电池和其他能量储存设备中，主要功能是隔绝设备中的正负两电极，防止正负极接触而造成电流短路，于此同时又可以维持良好的离子传导性。除此之外，也需具备好的机械强度、对温度的尺寸稳定性以及对设备系统中使用的化学物质与溶剂有良好的稳定性与耐受性，同时，为了制造与加工简便也需兼具可挠曲特性。隔离膜的配置使用于电池使用寿命中扮演相当重要的角色，现今使用的隔离膜材主要是采用多孔性的高分子膜材以及多孔性无机膜材。使用多孔性高分子膜材作为隔离膜会遭遇与电解液润湿(wetting)不佳进而影响离子导电率和其他电池的表现特性。单纯使用多孔性无机膜材作为隔离膜虽然可以解决与电解液润湿的问题，但却存在易脆的问题，且无法适当提供高温闭孔的安全阻绝功能。

为了改善隔离膜的润湿性、耐温性或是可挠曲性，目前使用的方法主要是通过利用无纺布搭配表面无机材料涂层，或是经由高分子和无机粒子共混(blend)再制成膜材等方式达到改良的目的。使用无纺布搭配无机材料涂层作为隔离膜虽提升了电解液和隔离膜材的润湿性，却需要高温烘烤制程与黏结剂(binder)的使用，也会遭遇材料易脆的问题。高分子材料和无机粒子混炼后制作的隔离膜材，使用的无机粒子量多且制程中会遭遇分散的问题。例如美国专利公开US20050084761中披露的，在结构上乃利用无纺布作为基材，其表层再涂覆多孔性的金属氧化物(至少含两种金属氧化物)，制程上需要黏结剂的使用以及烘烤制程。又例如美国专利公开US20080190841披露的，在高分子无纺布表面进行等离子体表面活化处理以改善高分子无纺布与无机物质之间的附着性后，需涂覆含有粘着剂的无机物质。

因此，业界亟需一种兼具高分子膜材优异的机械性能与无机材料优异的润湿性能的复合隔离膜材料，且无需使用黏结剂。

【发明内容】

本发明提供一种复合式多孔性材料，包括：多孔性膜材，该多孔性膜材包含微孔洞(microporous)高分子膜材或无纺布，上述多孔性膜材具有上表面及下表面，其中此上、下表面以及上述多孔性膜材内的多个孔洞表面包括连续相无机镀层。

本发明尚提供一种能量储存设备，包括隔离膜材，其系由前述的复合式多孔性材料所组成。

本发明亦提供一种复合式多孔性材料的制备方法，包括：提供多孔性膜材，该多孔性膜材包含微孔洞(microporous)高分子膜材或无纺布，上述多孔性高分子膜材具有上表面及下表面；对上述多孔性膜材进行干式镀膜制程，使上述多孔性高分子膜材的上、下表面及内部的多个孔洞表面上形成连续相无机镀层。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更加明显易懂，下文特举出实施例，作详细说明如下：

【附图说明】

图1系根据本发明的一实施例，显示本发明的复合式多孔性材料。

图2a、2b系本发明的复合式多孔性材料的扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)图。

图3系根据本发明一实施例所形成的二次电池的示意图。

【主要附图标记说明】

100～复合式多孔性材料；

11～孔洞；

12～多孔性膜材；

13～连续相无机镀层；

11a～孔洞表面；

12a～上表面；

12b～下表面；

302～正极极板；

304～负极极板；

306～隔离膜。

【具体实施方式】

本发明提供一种兼具高分子膜材优异的机械性能与无机材料优异的润湿性能的复合式隔离膜材，可应用于能量储存设备。如图1所示，上述复合式隔离膜材由复合式多孔性材料100所组成，包括：多孔性膜材12，该多孔性膜材包含微孔洞(microporous)高分子膜材或无纺布，上述多孔性膜材具有上表面12a及下表面12b，其中此上、下表面12a、b以及多孔性膜材12内的孔洞11的孔洞表面11a包括连续相无机镀层13。在一实施例中，上述连续相无机镀层13可包括含碳元素的类无机镀层(quasi-inorganic coating)。