TWI242908B - A separator - Google Patents

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1242908 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電池隔離膜，尤其係關於一種納米 網電池隔離膜。 【先前技術】 一般來說，電池係通過接觸電位差將化學能轉化成電 能的裝置，其可分為許多類別。按技術可分為電化學電 池、燃料電池與太陽能電池，其中電化學電池又可分為不 能充電的原電池與可充電的二次電池。

在二次電池中，隔離膜為二次電池的重要組成部份， 其連接並隔開正極與負極，其係電子的絕緣體，但允許離 子遷移通過。隔離膜性能的優劣決定著電池容量、循環 性、充放電電流岔度等關鍵特性，因此性能優異的隔離膜 對於提高電池綜合性能具有重要作用。 目前電池隔離膜以 其是聚苯乙稀（Polysty 聚丙稀（Polypropylene 例如毒性、易燃性等對 製造聚苯乙埽隔離膜時 發，這些蒸發掉的有機 環境的污染。同時聚歸 溶於電解液與電極活性 液的吸液量低，限制離 放電；同時聚烯烴延展 能量密度。 聚稀烴（Polyolefin)較為常見，； rene)、聚乙烯（Polyethylene)與

)，但是由於聚烯烴本身的性質， 環境產生不可避免的污染，而且^ 需要將含有聚苯乙烯之有機溶劑3 溶劑又由於毒性與易燃性等加重^ 烴構成的隔離膜是疏水性的，亦奠 材料，從而該材料的隔離膜對電角 :的遷移’不利於電池的大電流， 車乂差，表面能較低，影響電池

1242908 五、發明說明（2)

有鑑於此，提供一種對環境無污染、親 岔度之電池隔離膜，實為必要。 『一回此I 【發明内容】 六本，明之目的在於提供一種無毒、高電荷密度、言a 么又、咼能量密度與親水性之電池隔離膜。 门y 、—本發明電池隔離膜，其包括11個膜層，每一層膜声 禝數分子層構成，每一分子層包括複數碳原子與鋰離9 其中碳原子與鋰離子以懸浮鍵相連，相鄰鋰離子 正二角形單元，碳原子位於正三角形單元的中心。1 2〇,每一層膜層厚度為500 riffl至50 0 //m，且正至 元邊長為25nm至100nm。 ~角形單 與先前技術相比，本發明電池隔離膜材料石山 該隔離膜具有親水性，吸液量大，利於離子的兔’所以 由於構成分子層的正三角形單元邊長為納米尺寸移，同時 納米孔，形成納米網，所以該電池隔離膜穴宓户a有複數 面積大，對電解液的吸附量大，單位面積上^ =向’比表 利於離子的遷移與輸運，提高離子的電導率與^較夕’有 膜的能量密度。 、μ電池隔離 【實施方式】 請參閱第一圖，本發明電池隔離膜1為層狀奸 電池隔離膜由碳原子2與鋰離子3構成，其由二個二構’該 成，膜層1 0之間可通過黏結劑層1 2黏在一起。膜層1 0構 圍為η = 5〜20，其最佳數值為10。每一層膜尽^的數值範 500 nm至500 //m，該膜層厚度最佳為1〇〇 厚度為

μ m ，费、,L 冤池隔離 五、發明說明（3) 膜最佳厚度為lmm。 八工It ΐ第二圖，膜層10由複數分子層14構成，而每一 二:瓦碳原子2與鋰離子3構成，分子層14之間通 匕凡仏、瓦爾力相互連接。構成分子層〗4 =2雜化’碳原子2之間形成碳碳共價鍵連接=2二 原子除與其他碳原子形成碳碳鍵 ^ 子形成殮淫鍅rη。 1 * ^ j、他原子或離 液中的i離子3，： T 〇nd) ’所以碳原子2可吸引電解 複數個正t單元J t懸浮鍵。相鄰鐘離子3形成 16中心。；：=二’原子2位於每個正三角形單元 子，同性排斥 /早几1 6頂角為電性相同的鋰離 離。=开角形單元16彼此分開-定的距 卢為50— 的邊長為25 nm〜100錢，其最佳异 又為5 0 nm。從而形成複數 、取佺長 電池隔離膜丨。 、未 8由此侍到納米網狀 可以理解的是本發明可以豆每 電池隔離膜材料為碳，，中 =式，本發明 其中碳六元環對角線导声A原子形成稷數碳六元環， 線長度最佳為100 nm。、又〜、nm〜 20 0 nm，碳六元環對角 性，對i t: :1材料包含有碳，所以該隔離膜具有親水 孔18，形成納米網，所以，邊//納米尺寸，有複數納米 的比表面積，對電解液的；隔：膜以有大 及附里大，電池隔離膜單位面積 1242908 五、發明說明（4) -- 上電荷較爹，有利於離子的遷移與铨·£埕1工 率，同時由於該電池隔離膜單位面^運，U面離子的電導 具有高的能量密I，其能量密度不T上電荷較多’所以其 電池隔離膜材料不;於饥。 化矽、碳輿碳介於丄灰，其可為矽、鍺 本發明 化石夕、二象Μ、碳與碳化秒：：：物其：：：、鍺、碳 或者碳、矽、鍺之摻雜物ΰ ^ 夕/、鍺之稷合物 綜上所述’本發明確已符合笋明皇 ^ 出專利申請。惟，以上所述者僅^ _，爰依法提 舉凡熟悉本案技藝之人+ <〜、本發明之較佳實施例， 效修飾或變化，^~ A，在援依本案發明精神所作之等 白應包含於以下之申請專利範圍内。寻 1242908 圖式簡單說明 【圖示簡單說明】 第一圖係本發明電池隔離膜之立體示意圖。 第二圖係構成本發明電池隔離膜每一膜層之分子層結 構示意圖。 【主要元件符號說明】 隔離膜 1 膜層 10 黏結劑層 12 分子層 14 正三角形單元 16 納米孑L 18 破原子 2 鋰離子 3

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Claims (1)

1242908 六、申請專利範圍 1. 一種電池隔離膜，其包括η個膜層，每一層膜層由複數 分子層構成，每一分子層包括複數碳原子與鋰離 子，碳原子與鋰離子以懸浮鍵相連，相鄰鋰離子形 成複數正三角形單元； 其中碳原子位於正三角形單元的中心。 其中η為5至 其中η為 其中該膜層 其中該膜層 其中該電池 其中該正三 其中該正三 其中該電池 其中該電 2. 如申請專利範圍第1項所述之電池隔離膜 20 ° 3. 如申請專利範圍第2項所述之電池隔離膜 10 ° 4. 如申請專利範圍第1項所述之電池隔離膜 厚度為5 0 0 n m至5 0 0 //m。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電池隔離膜 厚度為100 //m。 6. 如申請專利範圍第5項所述之電池隔離膜 隔離膜厚度為1 mm。 7. 如申請專利範圍第1項所述之電池隔離膜 角形邊長為25 nm〜100 nm。 8. 如申請專利範圍第7項所述之電池隔離膜 角形邊長為100 nm。 9. 如申請專利範圍第1項所述之電池隔離膜 隔離膜材料可為矽或鍺。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之電池隔離膜 池隔離膜材料可為碳化碎或二乳化碎。 其中該電 11.如申請專利範圍第1項所述之電池隔離膜

第10頁 1242908 六、申請專利範圍 池隔離膜 合物。 1 2.如申請專 隔離膜材 1 3.如申請專 電池隔離 1 4.如申請專 子層之間 材料可為碳與碳化矽之複合物或矽與鍺之複 利範圍 料可為 利範圍 膜之膜 利範圍 通過凡 1 5. —種電池隔離膜 分子層，每一膜 1 6.如申請專利範圍 六元環對角線長 17.如申請專利範圍 六元壞對角線長 第1項所述之電池隔離膜，其中該電池 碳換雜物、碎換雜物或錯推雜物。 第1項所述之電池隔離膜5其中構成該 層之間通過黏結劑黏合。 第1項所述之電池隔離膜，其中相鄰分 德瓦爾力連接。 ，包括η層膜層，每一層膜層包括複數 層由複數碳六元環排列構成。 第1 5項所述之電池隔離膜，其中該碳 度為50 nm〜200 nm 。 第1 5項所述之電‘池隔離膜，其中該碳 度為10 0 nm。

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