CN111987277A - 多孔性载体以及电化学装置隔离膜 - Google Patents

多孔性载体以及电化学装置隔离膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多孔性载体以及电化学装置隔离膜。多孔性载体包括纤维素基底以及功能层，功能层位于纤维素基底的至少一表面上，其中功能层包括有机高分子弹性填料以及高分子粘合剂。

Description

多孔性载体以及电化学装置隔离膜
技术领域
本发明涉及一种载体以及隔离膜，尤其涉及一种多孔性载体以及电化学装置隔离膜。
背景技术
目前，锂离子电池可作为笔记本个人电脑(personal computer)或移动电话等携带装置、混合动力车或电动汽车等的蓄电池。由于锂离子电池具有可重复充电放电、重量轻、高电压值与高能量密度等特点，其市场需求量与日俱增，使用者对于锂离子电池使用寿命的要求也越来越高。
锂离子电池中的隔离膜对于电解液和电极必须具有良好的稳定性，其中不织布相较于其他材质具有较佳的离子传导率、湿润性以及耐高温性。然而，由于纤维素本身不具备弹性，因此若使用纤维素作为不织布隔离膜的材料，锂离子电池经长期充电放电循环后，隔离膜会被压缩而导致电极与隔离膜之间出现空隙，而使锂离子电池的阻抗增加，进而缩短锂离子电池的寿命。因此，如何改善隔离膜被压缩后产生阻抗增加的问题，以使锂离子电池达到目前业界的要求，实为目前此领域技术人员亟欲解决的问题。
发明内容
本发明提供一种多孔性载体，其具有较佳的抗压缩性和回复性。
本发明另外提供一种电化学装置隔离膜，其包括本发明的多孔性载体，故具有较佳的抗压缩性和回复性。将本发明的电化学装置隔离膜作为锂离子电池的隔离膜时，可使锂离子电池具有较长的寿命。
本发明的多孔性载体包括纤维素基底以及功能层，功能层位于纤维素基底的至少一表面上，其中功能层包括有机高分子弹性填料以及高分子粘合剂。
在本发明的一实施例中，上述的有机高分子弹性填料的弹力系数介于200 kgf/mm2至500kgf/mm2之间。
在本发明的一实施例中，上述的多孔性载体的回复率至少为60％以上。
在本发明的一实施例中，上述的多孔性载体的压缩率为12％以下。
在本发明的一实施例中，上述的纤维素基底的材料包括天然纤维、改质天然纤维或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的天然纤维包括棉、麻、椰子或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的有机高分子弹性填料的材料是选自由烯属不饱和羧酸烷基酯或其衍生物、基于共轭二烯化合物或其衍生物、烯属不饱和羧酸或其衍生物、芳香族乙烯基化合物或其衍生物所组成的群组的至少一种以上。
在本发明的一实施例中，上述的多孔性载体的厚度介于13微米至50微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的纤维素基底的厚度介于12微米至50微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的功能层的厚度介于0.5微米至20微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的纤维素基底中的纤维直径介于0.01微米至50微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的有机高分子弹性填料在功能层中的重量百分比介于50％至99.9％之间。
在本发明的一实施例中，上述的功能层为连续性或非连续性地位于纤维素基底的至少一表面上。
在本发明的一实施例中，上述的功能层位于纤维素基底的相对两表面上。
本发明的电化学装置隔离膜包括上述的多孔性载体。
基于上述，本发明的多孔性载体通过在其至少一表面上涂布有机高分子弹性填料，而使多孔性载体具有较佳的抗压缩性以及弹力回复性。因此，当多孔性载体应用至锂离子电池的隔离膜时，锂离子电池经多次充电放电过程后，由于本发明的多孔性载体较不易被压缩，且回复性较佳，使隔离膜和电极之间较不易产生空隙，故不易造成阻抗增加，进而可使锂离子电池具有较长的寿命。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一些实施例的多孔性载体所示出的示意图；
图2是依照本发明另一些实施例的多孔性载体所示出的示意图；
图3是依照本发明单颗粒子的压缩性与回复性测试方法所绘示的示意图。
图4A和图4B是依照本发明多层多孔性载体的压缩性与回复性测试方法所示出的示意图；
图5是本发明一些实验例的多层多孔性载体的压缩性测试结果；
图6是本发明一些实验例的多层多孔性载体的回复性测试结果；
图7是本发明一些实验例的锂离子电池的循环性能测试结果。
附图标记说明：
1：单层多孔性载体
2、2’：多层多孔性载体
3：压子
10、20：多孔性载体
100：纤维素基底
102：功能层
D：直径
L1、L2：变位长度
P：粒子
T1、T1’：厚度
具体实施方式
在本文中，由“一数值至另一数值”表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
以下将通过实施方式对本发明作进一步说明，但该等实施方式仅为例示说明之用，而非用以限制本发明的范围。
图1是依照本发明一些实施例的多孔性载体所示出的示意图。图2是依照本发明另一些实施例的多孔性载体所示出的示意图。
请参照图1，本发明提供一种多孔性载体10，包括纤维素基底100以及功能层102。详细而言，功能层102位于纤维素基底100的至少一表面上，其中功能层102包括有机高分子弹性填料以及高分子粘合剂。在一些实施例中，多孔性载体10的厚度例如是介于13微米至50微米之间。在其他实施例中，多孔性载体10的厚度例如介于20微米至25微米之间，但本发明不限于此。在一些实施例中，多孔性载体10的功能层102例如位于纤维素基底100 的一表面上(如图1所示)，但本发明不限于此。在其他实施例中，多孔性载体20的功能层102例如是位于纤维素基底100的相对两表面上(如图2所示)。也就是说，本发明的多孔性载体可依据使用者需求在纤维素基底100 的一表面上或相对两表面上设置功能层102。
在一些实施例中，纤维素基底100的材料例如包括天然纤维、改质天然纤维或其组合。在一些实施例中，天然纤维例如包括棉、麻、椰子或其组合，但本发明不限于此。在本实施例中，纤维素基底100例如是纳米纤维素不织布，但本发明不限于此。在一些实施例中，纤维素基底100的厚度例如是介于12微米至50微米之间。在其他实施例中，纤维素基底100的厚度例如是介于20微米至25微米之间，但本发明不限于此。在一些实施例中，纤维素基底100中的纤维直径例如是介于0.01微米至50微米之间，但本发明不限于此。
在一些实施例中，功能层102中的有机高分子弹性填料的材料例如是选自由烯属不饱和羧酸烷基酯或其衍生物、基于共轭二烯化合物或其衍生物、烯属不饱和羧酸或其衍生物、芳香族乙烯基化合物或其衍生物所组成的群组的至少一种以上。举例来说，有机高分子弹性填料例如是聚甲基丙烯酸甲酯 (poly methyl methacrylate，PMMA)、聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯 (styrene-co-methyl methacrylate，PMMA-PS)、聚苯乙烯(poly styrene)，但本发明不限于此。在一些实施例中，有机高分子弹性填料的高分子微粒的弹力系数例如是介于200kgf/mm2至500kgf/mm2之间。在其他实施例中，有机高分子弹性填料的高分子微粒的弹力系数例如是介于200kgf/mm2至400 kgf/mm2之间。在一些实施例中，有机高分子弹性填料的高分子微粒的粒径例如是介于0.8微米至5微米之间。在本实施例中，有机高分子弹性填料的高分子微粒的粒径为单一性分布，即高分子微粒的粒径分布的变异系数例如是小于5％，但本发明不限于此。在一些实施例中，有机高分子弹性填料的高分子微粒的耐热温度至少高于250℃。举例来说，有机高分子弹性填料的高分子微粒的耐热温度例如是介于280℃至340℃之间，但本发明不限于此。在一些实施例中，有机高分子弹性填料在功能层102中的重量百分比例如是介于50％至99.9％之间，但本发明不限于此。
在一些实施例中，功能层102中的高分子粘合剂例如是选自由聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)、丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber， SBR)、聚丙烯酸(polyacrylic acid，PAA)，羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)所组成的群组中的至少一种以上，但本发明不限于此。在一些实施例中，高分子粘合剂在功能层102中的重量百分比例如是介于2.5％至10％之间，但本发明不限于此。
在一些实施例中，功能层102为连续性或非连续性地位于纤维素基底100 的至少一表面上。具体而言，在一些实施例中，功能层102例如是连续性地位于纤维素基底100的表面上。也就是说，纤维素基底100的一表面上或相对两表面上的功能层102例如是具有均匀厚度的薄层。在其他实施例中，功能层102例如是非连续性地位于纤维素基底100的表面上。也就是说，纤维素基底100的一表面上或相对两表面上的功能层102并非一完整的层结构，而是例如以点状、块状、条状或不规则状地分布于纤维素基底100的表面上。在一些实施例中，在功能层102位于纤维素基底100的相对两表面上的条件下(如图2所示)，功能层102可以例如是皆为连续性地位于纤维素基底100 的相对两表面上。在其他实施例中，功能层102也可以例如是皆为非连续性地位于纤维素基底100的相对两表面上，但本发明不限于此。在其他实施例中，功能层102可以例如是连续性地位于纤维素基底100的一表面上且非连续性地位于纤维素基底100的另一表面上，但本发明不限于此。在一些实施例中，功能层102的厚度例如是介于0.5微米至20微米之间，但本发明不限于此。在其他实施例中，功能层102的厚度也可以例如是介于0.5微米至8 微米之间。
值得一提的是，在一些实施例中，本发明的多孔性载体的回复率例如是至少为60％以上。举例来说，多孔性载体的回复率例如是介于60％至99％之间，较佳例如是介于60％至70％之间，但本发明不限于此。在一些实施例中，本发明的多孔性载体的压缩率例如是为12％以下。举例来说，多孔性载体的压缩率例如是介于1％至12％之间，较佳例如是介于5％至12％之间，但本发明不限于此。
本发明另外提供一种多孔性载体10的制造方法，其包括以下步骤。提供纤维素基底100，在纤维素基底100的至少一表面上涂布功能层102，其中功能层102包括有机高分子弹性填料以及高分子粘合剂。在一些实施例中，涂布功能层102的方法例如包括旋涂法、喷雾法、辊涂法、流涂法、刮刀涂布法、浸渍法或其组合，但本发明不限于此。
本发明另外提供一种电化学装置隔离膜，其包括上述实施例中的多孔性载体10或多孔性载体20。值得一提的是，由于纤维素基底100本身不具备弹性，因此通过在纤维素基底100的至少一表面上涂布功能层102，可使具有功能层102的多孔性载体10或多孔性载体20具有较佳弹性，故多孔性载体10或多孔性载体20经压缩后可具有较佳的回复性。此外，具有功能层102 的多孔性载体10或多孔性载体20亦具有较佳的抗压缩性。在电化学装置的应用中，多孔性载体10或多孔性载体20例如可作为电化学装置隔离膜，由于多孔性载体10或多孔性载体20具有较佳的抗压缩性，且经压缩后具有较佳的回复性，因此，在电化学装置经长期充电放电循环后，电极与电化学装置隔离膜之间较不易产生空隙，故不易造成阻抗增加，进而使电化学装置具有较长的寿命。
值得一提的是，本发明的电化学装置并不特别限定。在一些实施例中，电化学装置例如是锂离子电池，但本发明不限于此。在本实施例中，电化学装置例如是由正极、负极、电解液以及隔离膜组成，但本发明不限于此。
在一些实施例中，电化学装置的正极例如是由正极活性物质组成，正极活性物质并不特别限定，只要是能够作为锂离子电池正极的正极活性物质即可。举例来说，正极活性物质例如包括锂金属、含锂镍复合化合物、锂与过渡金属的混合氧化物(lithium mixedtransition metal oxide)、锂与过渡金属的混合硫化物(lithium mixed transitionmetal sulfide)或其组合，其中含镍锂复合化合物例如包括Ni-Mn-Co系复合化合物、Ni-Mn-Al系复合化合物、 Ni-Co-Al系复合化合物或其组合，锂与过渡金属的混合硫化物例如是LiTiS2，锂与过渡金属的混合氧化物例如包括LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiMnO2、 LiMoO3、LiV2O5或其组合，但本发明不限于此。正极活性物质可以例如是选自上述一种材料或其组合，但本发明不限于此。在本实施例中，正极活性物质例如是Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2，但本发明不限于此。
在一些实施例中，电化学装置的负极例如是由负极活性物质组成，负极活性物质并不特别限定，只要是能够作为锂离子电池负极的负极活性物质即可。换句话说，负极活性物质例如包括能吸藏和释放锂离子的元素，即能够与锂合金化的元素，进而达到锂离子电池的高容量化。举例来说，负极活性物质例如包括碳、硅、锗、锡、铅、铝、铟或锌。在一些实施例中，碳例如包括石墨、非晶质碳、碳纤维、焦炭、活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维或富勒烯，但本发明不限于此。在一些实施例中，负极活性物质例如包括金属化合物，金属化合物例如包括锂金属化合物(例如，LiAl、Li4Si、Li4.4Pb、Li4.4Sn 等)、金属氧化物(例如，SnO、SnO2、GeO、GeO2、In2O、In2O3、PbO、 PbO2、Pb2O3、Pb3O4、SiO、ZnO)、锂金属氧化物(例如，锂-过渡金属复合氧化物)或其组合，但本发明不限于此。负极活性物质可以例如是选自上述一种材料或其组合，但本发明不限于此。在本实施例中，负极活性物质例如是天然石墨，但本发明不限于此。
在一些实施例中，电化学装置的电解液并不特别限定。举例来说，电化学装置的电解液例如是将作为电解质的锂盐以约l mol/L浓度溶解于非水系有机溶剂的电解液，但本发明不限于此。在一些实施例中，锂盐例如包括 LiClO4、LiBF4、LiI、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、 LiCl、LiBr、LiB(C2H5)4、LiCH3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N、Li[(CO2)2]2B 或其组合，非水系有机溶剂例如包括碳酸酯类(例如，碳酸亚丙酯、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯(dimethylcarbonate， DMC)、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯)、内酯类(例如，γ-丁内酯)、醚类(例如，三甲氧基甲烷、1，2-二甲氧基乙烷、二乙基醚、2-乙氧基乙烷、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃)、亚砜类(例如，二甲基亚砜)、氧杂环戊烷类(例如，1，3-二氧戊环或4-甲基-1，3-二氧戊环)、含氮类(例如，乙腈、硝基甲烷或NMP)；酯类(例如，甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、磷酸三酯)、甘醇二甲醚类(例如，二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚)、酮类(例如，丙酮、二乙基酮、甲乙酮、甲基异丁基酮)、砜类(例如，环丁砜)、唑烷酮类(例如，3-甲基-2-恶唑烷酮)或磺内酯类(例如，1，3-丙烷磺内酯、4-丁烷磺内酯、萘磺内酯)，但本发明不限于此。非水系有机溶剂可以是选自上述一种材料或其组合。在本实施例中，电解液例如是将六氟磷锂(LiPF6)溶解于碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯，但本发明不限于此。
[实验]
下文将参照实验范例，更具体地描述本发明。虽然描述了以下实验，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应根据下文所述的实验对本发明作出限制性地解释。
在本实施例中，“压缩”的定义为：在施予多孔性载体(或粒子)一特定压力下，使多孔性载体在厚度方向的变形量(或粒子的长度变形量)达到多孔性载体的原始厚度(或粒子的原始直径)的20％以下。
实验1
图3是依照本发明单颗粒子的压缩性与回复性测试方法所绘示的示意图。
以下，针对有机高分子弹性填料的特性进行测试。在本实验中，选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，由中国台湾工业技术研究院提供)以及聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯(PMMA-PS，由中国台湾工业技术研究院提供)作为本实验的有机高分子弹性填料的材料，其中PMMA粒子为高度交联，PMMA-PS粒子为中度交联。在本实验中，分别对PMMA粒子以及PMMA-PS粒子进行微粒粒径、耐热性以及机械性质分析，其测试方法如下所述，且测试结果如表 1所示。
<微粒性质分析方法>
粒径分析：使用电子显微镜观察不同区域的粒子直径，并计算粒子直径分布的变异系数(Coefficient of variation，Cv)。
热重损失分析：使用热重力分析仪(型号为TGA Q50)进行分析。取粒子样品10毫克，每分钟加热10℃，由室温加热至800℃，将5％样品重量损失温度定义为TGA 5％重量损失。
机械性质分析：参考美国专利5,486,941，取单颗粒子进行微型抗压测试 (microcompression testing)，微型抗压试验机型号为MCT-511(岛津公司， SHIMADZU)，压子直径为50微米。
粒子的压缩率(compression ratio)：请同时参照图3的(a)和图3的(b)。施予单颗粒子一特定力量，直至受力值达到1mN，纪录变位长度L1，原始单颗粒子直径为D。并以变位长度L1占原始单颗粒子直径D的百分比定义为粒子的压缩率(％)。
粒子的压缩率(％)＝L1/D×100％
粒子的回复率(recovery ratio)：请同时参照图3的(a)至图3的(c)。施予单颗粒子一特定力量，直至受力值达到1mN，纪录变位长度为L1，维持此压力值10秒后释放压力，直到仪器可检测最小应力值0.01mN时记录，纪录变位长度L2。并以变位长度L2占变位长度L1的百分比定义为粒子的回复率(％)。
粒子的回复率(％)＝L2/L1×100％
K值：计算公式如下式1所示。
Figure BDA0002486278160000091
其中，
F：施于单颗粒子上的压力(kgf)；
S：单颗粒子压缩10％后的变位长度(微米)；
R：单颗粒子的直径(微米)。
表1
Figure BDA0002486278160000092
由上述表1分析结果可知，本发明的有机高分子弹性填料的微粒粒径分布单一(Cv<5％)且具有良好的耐热性。又，根据回复率、压缩率以及K 值的结果可知，PMMA粒子相较于PMMA-PS粒子具有较强的刚性以及较佳的弹力回复性。
实验2
以下，针对本发明的多孔性载体的性质进行测试。在本实验中，选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯(PMMA-PS)作为本实验的有机高分子弹性填料的材料。在本实验中，分别对本发明的实例以及比较实例的多孔性载体进行厚度测量以及机械性质分析，各实例的制作方法及其性质测试方法如下所述，且测试结果如表2所示。在本实验中的多孔性载体为单层结构。
实例1
首先，将PMMA粒子混合于N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone， NMP)溶剂中，二者的重量比例依序为10：90，接着，使用超音波分散30 分钟，形成混合物溶液。然后，在混合物溶液中加入聚偏二氟乙烯 (polyvinylidene difluoride，PVDF，购自日本吴羽株式会社(KUREHA Corporation)，型号为W1700)，其中PVDF与混合物溶液的重量比例为2：98，将其充分搅拌溶解24小时后即制备成浆料。然后，使用10号线棒将浆料单面均匀涂布于纸质隔离膜(购自日本高度纸工业株式会社)上并置入烘箱，在90℃下烘干1小时，制得实例1的多孔性载体。
实例2
依照与实例1相似的制备程序来制备实例2的多孔性载体，差异在于：在实例2中，将PMMA粒子置换为PMMA-PS粒子。因此，可制得实例2的多孔性载体。
比较实例
依照与实例1相似的制备程序来制备比较实例的多孔性载体，差异在于：在比较实例中，并未加入PMMA粒子，而是直接将PVDF溶解于NMP溶剂中，其中PVDF与NMP溶剂的重量比例为2：98。因此，可制得比较实例的多孔性载体。
<单层多孔性载体性质分析方法>
分别对实例1、实例2和比较实例的单层多孔性载体进行厚度测量以及机械性质分析，其中回复率以及压缩率测试与上述实验1所述方法相似，仅将其测试主体从单颗粒子置换为单层多孔性载体，且受力值达到2.5mN。
单层多孔性载体的压缩率：施予单层多孔性载体一特定力量，直至受力值达到2.5mN，纪录变位厚度为t1，原始单层多孔性载体的厚度为t0。并以变位厚度t1占原始单层多孔性载体的厚度t0的百分比定义为单层多孔性载体的压缩率(％)。
单层多孔性载体的压缩率(％)＝t1/t0×100％
单层多孔性载体的回复率：施予单层多孔性载体一特定力量，直至受力值达到2.5mN，纪录变位厚度t1，维持此压力值10秒后释放压力，直到仪器可检测最小应力值0.01mN时记录，纪录变位厚度t2。亦即回复率意指为压缩单层多孔性载体后在自由无受力情况下的可回复的变形量。并以变位厚度 t2占变位厚度t1的百分比定义为单层多孔性载体的回复率(％)。
单层多孔性载体的回复率(％)＝t2/t1×100％
表2
Figure BDA0002486278160000111
由上述表2分析结果可知，实例1和实例2的多孔性载体相较于比较实例的多孔性载体具有较小的压缩率，代表经涂布有机高分子弹性填料的多孔性载体较不易被压缩。同时，实例1和实例2的多孔性载体相较于比较实例的多孔性载体也具有较高的回复率，代表经涂布有机高分子弹性填料的多孔性载体具有较佳的弹力回复性。另外，实例1的多孔性载体相较于实例2的多孔性载体的压缩率较小，代表实例1涂布的有机高分子弹性填料(PMMA)的多孔性载体具有较强的刚性，而实例2涂布的有机高分子弹性填料 (PMMA-PS)相对较软。
实验3
图4A和图4B是依照本发明多层多孔性载体的压缩性与回复性测试方法所示出的示意图。图5是本发明一些实验例的多层多孔性载体的压缩性测试结果。图6是本发明一些实验例的多层多孔性载体的回复性测试结果。
以下，分别将上述各实例的单层多孔性载体进行堆叠，形成多层多孔性载体。在本实验中，分别对本发明的实施例以及比较例的多层多孔性载体进行机械性质分析，各实施例以及比较例的制作方法及其性质测试方法如下所述(请同时参照图4A和图4B)，且测试结果如图5和图6所示。在本实验中的多孔性载体为多层堆叠结构。
实施例1
将实例1的单层多孔性载体裁减成尺寸为5cm×5cm，接着，将其堆叠至约2厘米厚度，即堆叠成约100层的多层多孔性载体，即可制得实施例1 的多层多孔性载体。
实施例2
依照与实施例1相似的制备程序来制备实施例2的多层多孔性载体，差异在于：在实施例2中，将实例1的单层多孔性载体置换为实例2的单层多孔性载体。因此，可制得实施例2的多层多孔性载体。
比较例1
在比较例1中，纸质隔离膜并未涂布其他材质，而是直接将纸质隔离膜裁减成尺寸为5cm×5cm，接着，将其堆叠至约2厘米厚度，即可制得比较例1的多层多孔性载体。
比较例2
依照与实施例1相似的制备程序来制备比较例2的多层多孔性载体，差异在于：在比较例2中，将实例1的单层多孔性载体置换为比较实例的单层多孔性载体。因此，可制得比较例2的多层多孔性载体。
<多层多孔性载体性质分析方法>
多层多孔性载体的压缩率(厚度维持率，％)：请同时参照图4A和图 4B，首先，堆叠单层多孔性载体1以形成多层多孔性载体2。接着，使用一长方形压子3(15cm×10cm)施加压力于各实施例和比较例的多层多孔性载体2，压缩后的多层多孔性载体2’的厚度T1’为原始厚度T1的85％(约1.7 厘米)，保持2秒后释放压力，反复施加压力500次，并随压缩次数纪录压力释放后的多层多孔性载体2’的厚度T2。并以压缩后的厚度与原始厚度的差值占原始厚度的百分比定义为多层多孔性载体的压缩率(％)。
多层多孔性载体的压缩率(％)＝(T1-T2)/T1×100％
多层多孔性载体的回复率(厚度回复率，％)：请同时参照图4A和图 4B，首先，堆叠单层多孔性载体1以形成多层多孔性载体2。接着，使用一长方形压子3(15cm×10cm)施加压力于各实施例和比较例的多层多孔性载体2，压缩后的多层多孔性载体2’的厚度T1’为原始厚度T1的85％(约1.7厘米)，保持2秒后释放压力，反复施加压力500次后，于没有施加任何压力下随着时间测量厚度T3的变化。并以压缩后多层多孔性载体的厚度T3 占原始厚度T1的百分比定义为多层多孔性载体的回复率(％)。
多层多孔性载体的回复率(％)＝T3/T1×100％
由图5的分析结果可知，实施例1和实施例2的多层多孔性载体相较于比较例1和比较例2的多层多孔性载体具有较高的厚度维持率，代表经涂布有机高分子弹性填料的多层多孔性载体较不易被压缩，其中实施例1的多层多孔性载体经500次压缩循环后仍可维持约96％的原始厚度。相比之下，比较例1和比较例2的多层多孔性载体仅可维持约85％至87％的原始厚度。另外，由图6的分析结果可知，实施例1和实施例2的多层多孔性载体相较于比较例1和比较例2的多层多孔性载体也具有较高的回复率。
实验4
图7是本发明一些实验例的锂离子电池的循环性能测试结果。
以下，将本发明的多孔性载体应用于锂离子电池，即将多孔性载体作为锂离子电池中的隔离膜，并针对各锂离子电池进行循环性能测试，各实验例以及比较实验例的制作方法及其循环性能测试方法如下所述，且测试结果如图7所示。在本实验中的多孔性载体为单层结构，且本实验的锂离子电池属于非水系电池。
实验例1
<极片制作>
将正极活性物质与PVDF以及导电碳以94：3：3的比例充分混和后分散于NMP溶剂中，即制成正极浆料。在本实验中，正极活性物质为 Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2。接着，将正极浆料涂布于铝箔上(铝箔的厚度为16微米)，进行干燥与滚压后，将其裁成直径13厘米的圆形极片，以制得本实验的正极。
将负极活性物质与PVDF以及导电碳以95：1：4的比例充分混和后分散于NMP溶剂中，即制成负极浆料。在本实验中，负极活性物质为天然石墨。接着，将负极浆料涂布于铜箔上(铜箔的厚度为10微米)，进行干燥与滚压后，将其裁成直径13厘米的圆形极片，以制得本实验的负极。
<电解液配制>
将碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)与碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)以重量比为3：7混合并溶解于1M六氟磷锂(LiPF6)，以制得本实验的电解液。
<锂离子电池组装>
使用CR 2032钮扣式电池进行电池组装测试，依照上述方法分别制得本实验锂离子电池的正极、负极以及电解液。在实验例1中，锂离子电池的隔离膜为上述实例1的单层多孔性载体，其厚度为28微米，即可制得实验例1 的锂离子电池。
实验例2
依照与实验例1相似的制备程序来制备实验例2的锂离子电池，差异在于：在实验例2中，将锂离子电池的隔离膜置换为实例2的单层多孔性载体，其厚度为28微米。因此，可制得实验例2的锂离子电池。
比较实验例1
依照与实验例1相似的制备程序来制备比较实验例1的锂离子电池，差异在于：在比较实验例1中，将锂离子电池的隔离膜置换为比较实例的单层多孔性载体，其厚度为24微米。因此，可制得比较实验例1的锂离子电池。
比较实验例2
依照与实验例1相似的制备程序来制备比较实验例2的锂离子电池，差异在于：在比较实验例2中，将锂离子电池的隔离膜置换为常见的三层结构隔离膜，其是由聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP，购自希尔格得(Celgard)，型号为2325)三层结构组成，其厚度为25微米。因此，可制得比较实验例2 的锂离子电池。
<锂离子电池循环性能测试方法>
在本测试中，锂离子电池的循环性能测试是在室温条件下进行。充电条件为1C定电流充电至4.2V后，定电压4.2V充电至电流小于0.1C，放电条件为1C定电流放电至3.0V。重复充电放电循环100次后将第一次放电电容量设为C0，每第N次放电电容量设为Cn，进而得到每次循环电容残余量 (capacity retention)。
由图7的分析结果可知，经重复充电放电循环100次后，实验例1和实验例2的锂离子电池相较于比较实验例1和比较实验例2的锂离子电池皆具有较高的电容残余量，代表经涂布有机高分子弹性填料的多孔性载体作为锂离子电池的隔离膜较不易被压缩且具有较佳的回复性，故具有较长的电池寿命。
综上所述，本发明的多孔性载体通过在其至少一表面上涂布有机高分子弹性填料，而使多孔性载体具有较佳的抗压缩性以及弹力回复性。因此，当多孔性载体应用至锂离子电池的隔离膜时，锂离子电池经多次充电放电过程后，由于本发明的多孔性载体较不易被压缩，且回复性较佳，使隔离膜和电极之间较不易产生空隙，故不易造成阻抗增加，进而可使锂离子电池具有较长的寿命。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (15)

1.一种多孔性载体，包括：
纤维素基底；以及
功能层，位于所述纤维素基底的至少一表面上，其中所述功能层包括有机高分子弹性填料以及高分子粘合剂。
2.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述有机高分子弹性填料的弹力系数介于200kgf/mm2至500kgf/mm2之间。
3.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述多孔性载体的回复率至少为60％以上。
4.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述多孔性载体的压缩率为12％以下。
5.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述纤维素基底的材料包括天然纤维、改质天然纤维或其组合。
6.根据权利要求5所述的多孔性载体，其中所述天然纤维包括棉、麻、椰子或其组合。
7.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述有机高分子弹性填料的材料是选自由烯属不饱和羧酸烷基酯或其衍生物、基于共轭二烯化合物或其衍生物、烯属不饱和羧酸或其衍生物、芳香族乙烯基化合物或其衍生物所组成的群组的至少一种以上。
8.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述多孔性载体的厚度介于13微米至50微米之间。
9.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述纤维素基底的厚度介于12微米至50微米之间。
10.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述功能层的厚度介于0.5微米至20微米之间。
11.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述纤维素基底中的纤维直径介于0.01微米至50微米之间。
12.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述有机高分子弹性填料在所述功能层中的重量百分比介于50％至99.9％之间。
13.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述功能层为连续性或非连续性地位于所述纤维素基底的所述至少一表面上。
14.根据权利要求1所述的多孔性载体，其中所述功能层位于所述纤维素基底的相对两表面上。
15.一种电化学装置隔离膜，包括如权利要求1至14中任一项所述的多孔性载体。
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