CN102544642A - 隔离膜、隔离膜制造方法及有机电池 - Google Patents

隔离膜、隔离膜制造方法及有机电池 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种隔离膜，包括高纤维材质及叶绿素材质，该叶绿素材质与该高纤维材质接触设置。本发明实施例还提供了制造该隔离膜的方法以及具有该隔离膜的有机电池。本发明实施例的隔离膜以及具有该隔离膜的有机电池具有制程简单且成本低廉的优点，此外由于采用天然的环保物质代替传统电池中的污染成分，用完即使丢弃也不会对环境造成污染，环保程度远胜于传统电池以及太阳能电池。

Description

隔离膜、隔离膜制造方法及有机电池
【技术领域】
本发明涉及一隔离膜及其制造方法，还涉及一种有机电池。
【背景技术】
近年，陆续出现有移动电话，手提式摄影机，笔记本电脑，数字相机，PDA，CD player等轻便型电子机器，并谋求其小型及轻量化。而伴随此，作为可携带之轻便电源-电池则受到注目，电池种类系包括干电池、碱性电池、镍氢电池与抵电池等。但不论是新型强调环保的碳锌电池、碱性电池及二次电池，在制程上还是会使用少量的汞或其他重金属如锌、锰与锂等，而且在原料及制程上使用具污染性的物质，对环境以及人体的负荷相当大。
目前，隔离膜材质多为聚烯烃(Polyolefin)，如聚乙烯或聚丙烯为主，隔离膜用于锂离子电池的电池厚度一般在10～40μm范围，孔洞大小则分布在30～200nm之间，聚乙烯隔离膜约在90～130℃间闭孔，而聚丙烯隔离膜则在165℃左右闭孔，当电池内部温度高过材质之熔点时，隔离膜会熔化收缩导致极板接触短路，同时引发极板与电解液间之剧烈放热反应，造成电池爆炸。为防止上述情形发生，开发出更具安全性的先进隔离膜来提升电池安全性，是极为重要的。
近年来隔离膜生产厂商亦开发了数种先进之隔离膜来提升电池之安全性，如Celgard公司开发三层隔离膜，藉由中间聚乙烯层在130℃左右闭孔，并由PP层在165℃前仍能保持机械强度及尺寸安定性。但其缺点是孔隙度过低、对部分电解液润湿性不佳、及热安定性局限在165℃以下。TonenChemical Nasu公司与ExxonMobili′s Affiliate合作开发新材质的隔离膜，可提升热安定性至185℃，同时保有良好之机械强度。德国Degussa公司使用PET不织布材质作为基材，涂布奈米陶瓷颗粒形成隔离膜，可提升热安定性至260℃，同时对电解液有相当好之润湿性，但此种隔离膜机械强度不佳是其缺点。Matsushita Battery Industrial(MBI)公司推出热阻层(Heat ResistanceLayer)技术电池，提升锂电池之安全性，在极板与隔离膜中间加入一层金属氧化物层，当电池被异物刺穿造成局部短路时，藉由热阻层防止聚烯烃隔离膜过热收缩，造成正负极极板短路引起爆炸。因此，利用隔离膜不同的特性进行复合应用，或在隔离膜上添加化学物质进行修饰，以改善其机械性及热安定性将是未来锂电池朝更高能量或功率密度设计的必然趋势。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种有机电池用的隔离膜、隔离膜制造方法及具有该隔离膜的有机电池。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种隔离膜，其包括高纤维材质及叶绿素材质，该叶绿素材质与该高纤维材质接触设置。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质为粉末状叶绿素材质。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c1和、叶绿素c2、叶绿素d及叶绿素e中的一种或多种。
根据本发明的一优选实施例，该粉末状叶绿素材质颗粒直径介于0.01微米至1毫米之间。
根据本发明的一优选实施例，该高纤维材质呈层状结构，该叶绿素材质设置在该高纤维材质的其中一表面。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质通过压合或者涂布方式形成在该高纤维材质表面。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质为叶绿素材质溶液。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质是通过萃取天然树叶并经叶绿素分解酶作用后形成。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质溶液为饱和溶液。
根据本发明的一优选实施例，该高纤维材质为吸附有机盐类或无机盐类水溶液的高纤维材质。
根据本发明的一优选实施例，该有机盐类或无机盐类水溶液的导电度为10ms/cm至500ms/cm。
根据本发明的一优选实施例，该高纤维材质的孔径介于0.01微米至1厘米之间。
根据本发明的一优选实施例，该高纤维材质是纸类材质。
根据本发明的一优选实施例，该叶绿素材质通过渗透或者喷洒方式形成在该高纤维材质上。
根据本发明的一优选实施例，该隔离膜的厚度介于0.01毫米至0.1毫米之间。
根据本发明的一优选实施例，该隔离膜的厚度为0.05毫米。
本发明实施例还提供了一种有机电池，该有机电池具有如上文所述的隔离膜。
本发明实施例还提供了一种隔离膜制造方法，该隔离膜制造方法包括以下步骤：
S1.将高纤维材质制造成第一膜片；
S2.利用叶绿素材质在所述第一膜片上形成第二膜片。
根据本发明的一优选实施例，该隔离膜制造方法进一步包括以下步骤：
S3.将高纤维材质平铺于第二膜片上形成第三膜片。
根据本发明的一优选实施例，在所述步骤S1中，使用25摄氏度至300摄氏度烘箱烘烤吸附有机盐类或无机盐类水溶液的该高纤维材质。
根据本发明的一优选实施例，烘烤该高纤维材质的温度为100摄氏度。
根据本发明的一优选实施例，烘烤该高纤维材质的时间为4分钟至10分钟。
根据本发明的一优选实施例，烘烤该高纤维材质的时间为6分钟。
根据本发明的一优选实施例，在所述步骤S2中，将叶绿素材质压合在所述第一膜片上形成第二膜片。
根据本发明的一优选实施例，在所述步骤S2中，将叶绿素材质涂布在所述第一膜片上形成第二膜片。
根据本发明的一优选实施例，在所述步骤S2中，将叶绿素材质滴入或喷洒在所述第一膜片上形成第二膜片。
根据本发明的一优选实施例，在所述步骤S2中，将第一膜片放入烘箱烤干以使得叶绿素材质形成的第二膜片附着于第一膜片上。
本发明实施例的隔离膜以及具有该隔离膜的有机电池具有制程简单且成本低廉的优点，此外由于采用天然的环保物质代替传统电池中的污染成分，用完即使丢弃也不会对环境造成污染，环保程度远胜于传统电池以及太阳能电池。
【附图说明】
包括附图以提供对于本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中并且构成本说明书的一部份。附图说明本发明之示范性实施例。在诸图中：
图1是本发明的隔离膜第一实施例的结构示意图；
图2是本发明的隔离膜第二实施例的结构示意图；
图3是制造本发明第一实施例隔离膜的方法的流程图；以及
图4是制造本发明第二实施例隔离膜的方法的流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明实施例进行详细说明。
图1是本发明的隔离膜第一实施例的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供了一种隔离膜10，包括第一膜片11、第二膜片12以及第三膜片13。该第二膜片12形成在该第一膜片11上，该第三膜片13形成在该第二膜片12上，该隔离膜10的厚度介于0.01毫米至0.1毫米之间，在本实施例中，该隔离膜10的厚度优选值为0.05毫米。
其中，该第一膜片11包括高纤维材质。高纤维材质呈层状结构，高纤维材质可以是纸类，如玻璃纸、单光纸、棉纸、绢纸、宣纸及咖啡滤纸等。在本实施例中，高纤维材质吸附了有机盐类或无机盐类水溶液，并且高纤维材质孔隙大小优选为0.01μm至1cm。被高纤维材质吸附的有机盐类或无机盐类水溶液的导电度为10ms/cm至500ms/cm，而且有机盐类或无机盐类为非含锂的有机盐类或无机盐类。有机盐类或无机盐类选自以下离子化合物中的一种或多种：碘化钠和氯化钠。
该第二膜片12由叶绿素材质形成，且该第二膜片12设置在该第一膜片11的其中一表面上。在本实施例中，叶绿素材质为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c1和、叶绿素c2、叶绿素d及叶绿素e中的一种或多种，叶绿素材质可以为叶绿素粉末或溶液，所采用的叶绿素材质是通过萃取天然树叶并经叶绿素分解酶作用后形成，且叶绿素材质以去除叶绿素氧化酶，粉末状叶绿素颗粒直径介于0.01微米至1毫米之间，叶绿素材质溶液为饱和溶液。
该第三膜片13与该第一膜片11是同一材质都是高纤维材质，该第三膜片13与该第一膜片11夹持设置该第二膜片12。
图2是本发明的隔离膜第二实施例的结构示意图。本发明的第二实施例与第一实施例基本相同，不同点在于，第一实施例中的该隔离膜10是三层结构，第二实施例中的该隔离膜20为二层结构，第一实施例中的该隔离膜10包括二层高纤维材质与一层叶绿素材质，而第二实施例中的隔离膜包括一层高纤维材质与一层叶绿素材质。
可以将如上实施例所获得的该隔离膜10、20用于制备有机电池。本发明还提供了具有如上实施例所获得的该隔离膜10、20的有机电池。
图3是制造本发明第一实施例隔离膜的方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1：将高纤维材质制造成第一膜片11；
步骤S2：利用叶绿素材质在第一膜片上形成第二膜片12；
步骤S3：将高纤维材质平铺于第二膜片上形成第三膜片13。
图4是制造本发明第二实施例隔离膜的方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1：将高纤维材质制造成第一膜片21；
步骤S2：利用叶绿素材质在第一膜片21上形成第二膜片22。
如上所述方法中，在步骤S1中，将高纤维材质吸附有机盐类或无机盐类水溶液，然后利用25至300摄氏度烘箱烘烤吸附有有机盐类或无机盐类水溶液的高纤维材质。在本发明实施例中，烘烤吸附有有机盐类或无机盐类水溶液的高纤维材质较佳温度为100摄氏度。烘烤时间为4至10分钟，较佳时间为6分钟。
在步骤S2中，将叶绿素涂布或压合在该第一膜片11、21上，然后将涂布或压合含有叶绿素的该第一膜11、21片放入烘箱烤干以使得叶绿素形成的该第二膜片12、22附着于该第一膜片11、21上。
在步骤S3中，制造高纤维材质的方法与制造第一膜片11的方法相同，然后将高纤维材质平铺于第二膜片12上形成第三膜片13。
如上所述方法中，可以通过任何已知技术将叶绿素形成在该第一膜片11、21上，例如当叶绿素材质为粉末状时将叶绿素材质通过压合的方式在该第一膜11、21片上形成第二膜片12、22；当叶绿素材质为液状时将叶绿素材质通过涂布的方式在该第一膜片11、21上形成该第二膜片12、22。除了上述将叶绿素材质涂布或压合在该第一膜片11、21上，还可以选择将叶绿素材质滴入或喷洒在该第一膜片11、21上形成该第二膜片12、22。
将高纤维材质和叶绿素材质制造成膜片状的目的包括提高叶绿素材质的使用量，增大接触面积以提高电池的反应面积等。还可以通过任何已知技术提高叶绿素材质的使用量，增大接触面积以提高电池的反应面积等。
本发明实施例的该隔离膜10、20以及具有该隔离膜10、20的有机电池具有制程简单且成本低廉的优点，此外由于采用天然的环保物质代替传统电池中的污染成分，用完即使丢弃也不会对环境造成污染，环保程度远胜于传统电池以及太阳能电池。
以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种隔离膜，其特征在于：所述隔离膜包括：高纤维材质及叶绿素材质，所述叶绿素材质与所述高纤维材质接触设置。
2.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质为粉末状叶绿素材质。
3.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c1和、叶绿素c2、叶绿素d及叶绿素e中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的叶绿素荧光光谱分析装置，其特征在于：所述粉末状叶绿素材质颗粒直径介于0.01微米至1毫米之间。
5.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述高纤维材质呈层状结构，所述叶绿素材质设置在所述高纤维材质的其中一表面。
6.根据权利要求5所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质通过压合或者涂布方式形成在所述高纤维材质表面。
7.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质为叶绿素材质溶液。
8.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质是通过萃取天然树叶并经叶绿素分解酶作用后形成。
9.根据权利要求7所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质溶液为饱和溶液。
10.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述高纤维材质为吸附有机盐类或无机盐类水溶液的高纤维材质。
11.根据权利要求10所述的隔离膜，其特征在于：所述有机盐类或无机盐类水溶液的导电度为10ms/cm至500ms/cm。
12.根据权利要求10所述的隔离膜，其特征在于：所述高纤维材质的孔径介于0.01微米至1厘米之间。
13.根据权利要求10所述的隔离膜，其特征在于：所述高纤维材质是纸类材质。
14.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述叶绿素材质通过渗透或者喷洒方式形成在所述高纤维材质上。
15.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述隔离膜的厚度介于0.01毫米至0.1毫米之间。
16.根据权利要求1所述的隔离膜，其特征在于：所述隔离膜的厚度为0.05毫米。
17.一种有机电池，其特征在于：所述有机电池包括根据权利要求1-16任一项所述的隔离膜。
18.一种隔离膜制造方法，其特征在于：所述隔离膜制造方法包括以下步骤：
S1.将高纤维材质制造成第一膜片；
S2.利用叶绿素材质在所述第一膜片上形成第二膜片。
19.根据权利要求18所述的隔离膜制造方法，其特征在于：所述隔离膜制造方法进一步包括以下步骤：
S3.将高纤维材质平铺于第二膜片上形成第三膜片。
20.根据权利要求18所述的隔离膜制造方法，其特征在于：在所述步骤S1中，使用25摄氏度至300摄氏度烘箱烘烤吸附有机盐类或无机盐类水溶液的所述高纤维材质。
21.根据权利要求20所述的隔离膜制造方法，其特征在于：烘烤上述高纤维材质的温度为100摄氏度。
22.根据权利要求20所述的隔离膜制造方法，其特征在于：烘烤上述高纤维材质的时间为4分钟至10分钟。
23.根据权利要求22所述的隔离膜制造方法，其特征在于：烘烤上述高纤维材质的时间为6分钟。
24.根据权利要求18所述的隔离膜制造方法，其特征在于：在所述步骤S2中，将叶绿素材质压合在所述第一膜片上形成第二膜片。
25.根据权利要求18所述的隔离膜制造方法，其特征在于：在所述步骤S2中，将叶绿素材质涂布在所述第一膜片上形成第二膜片。
26.根据权利要求18所述的隔离膜制造方法，其特征在于：在所述步骤S2中，将叶绿素材质滴入或喷洒在所述第一膜片上形成第二膜片。
27.根据权利要求18所述的隔离膜制造方法，其特征在于：在所述步骤S2中，将第一膜片放入烘箱烤干以使得叶绿素材质形成的第二膜片附着于第一膜片上。
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