專利名稱：一種電池隔離膜的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種電池隔離膜。
背景技術：
一般來說，電池是通過電位差將化學能轉化成電能的裝置。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分，其連接并隔開正極與負極，其為電子的絕緣體，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、充放電電流密度等關鍵特性，因此性能優異的隔離膜對于提高電池綜合性能具有重要作用。
目前電池隔離膜以聚烯烴(Polyolefin)較為常見，尤其是聚苯乙烯(Polystyrene)、聚乙烯(Po1yethylene)與聚丙烯(Polypropylene)，但是由于聚烯烴本身的性質，例如毒性、易燃性等對環境產生不可避免的污染，而且在制造聚苯乙烯隔離膜時需要將含有聚苯乙烯之有機溶劑蒸發，這些蒸發掉的有機溶劑又由于毒性與易燃性等加重對環境的污染。同時聚烯烴構成的隔離膜是疏水性的，亦難溶于電解液與電極活性材料，從而該材料的隔離膜對電解液的吸液量低，限制離子的遷移，不利于電池的大電流充放電；同時聚烯烴延展性較差，表面能較低，影響電池的能量密度。

發明內容本發明的目的在于提供一種無毒、高電荷密度、高穴密度、高能量密度與親水性的電池隔離膜。
本發明電池隔離膜，其包括n個膜層，每一層膜層由多個分子層構成，每一分子層包括多個碳原子與鋰離子，其中碳原子與鋰離子以懸浮鍵相連，相鄰鋰離子形成多個正三角形單元，碳原子位于正三角形單元的中心。
膜層數n為5至20，每一層膜層厚度為500nm至500μm，且正三角形單元邊長為25nm至100nm。
與現有技術相比，本發明電池隔離膜材料包含有碳，所以該隔離膜具有親水性，吸液量大，利于離子的遷移，同時由于構成分子層的正三角形單元邊長為納米尺寸，有多個納米孔，形成納米網 所以該電池隔離膜穴密度高，比表面積大，對電解液的吸附量大，單位面積上電荷較多，有利于離子的遷移與輸運，提高離子的電導率與該電池隔離膜的能量密度。

圖1是本發明電池隔離膜的立體示意圖。
圖2是構成本發明電池隔離膜每一膜層的分子層結構示意圖。
具體實施方式請參閱圖1，本發明電池隔離膜1為層狀結構，該電池隔離膜由碳原子2與鋰離子3構成，其由n個膜層10構成，膜層10之間可通過粘結劑層12粘在一起。n的數值范圍為n＝5～20，其最佳數值為n＝10。每一層膜層10厚度為500nm至500μm，該膜層厚度最佳為100μm，電池隔離膜最佳厚度為1mm。
請參閱圖2，膜層10由多個分子層14構成，而每一分子層14由多個碳原子2與鋰離子3構成，分子層14之間通過凡德華力相互連接。構成分子層14的每一碳原子2均為SP2雜化，碳原子2之間形成碳碳共價鍵連接在一起。碳原子除與其它碳原子形成碳碳鍵外，亦可與其它原子或離子形成懸浮鍵(Dangling Bond)，所以碳原子2可吸引電解液中的鋰離子3，形成C-Li+懸浮鍵。相鄰鋰離子3形成多個正三角形單元16，碳原子2位于每個正三角形單元16中心。每個正三角形單元16頂角為電性相同的鋰離子，同性排斥，所以正三角形單元16彼此分開一定的距離。正三角形單元16的邊長為25nm～100nm，其最佳長度為50nm。從而形成多個納米孔18，由此得到納米網狀電池隔離膜1。
可以理解的是本發明可以采用其它實施方式，本發明電池隔離膜材料為碳，其中的碳原子形成多個碳六元環，其中碳六元環對角線長度為50nm～200nm，碳六元環對角線長度最佳為100nm。
因為隔離膜1材料包含有碳，所以該隔離膜具有親水性，對電解液的吸液量大，利于離子的遷移，同時由于分子層14的正三角形單元16邊長為納米尺寸，有多個納米孔18，形成納米網，所以該電池隔離膜穴密度高，其穴密度不小于40％，高的穴密度導致該電池隔離膜1具有大的比表面積，對電解液的吸附量大，電池隔離膜單位面積上電荷較多，有利于離子的遷移與輸運，提高離子的電導率，同時由于該電池隔離膜單位面積上電荷較多，所以其具有高的能量密度，其能量密度不小于500WH/L。
本發明電池隔離膜材料不限于碳，其可為硅、鍺、碳化硅、二氧化硅、碳與碳化硅之復合物、硅與鍺之復合物或者碳、硅、鍺之摻雜物。
權利要求
1.一種電池隔離膜，其特征在于其包括n個膜層，每一層膜層由多個分子層構成，每一分子層包括多個碳原子與鋰離子，碳原子與鋰離子以懸浮鍵相連，相鄰鋰離子形成多個正三角形單元，其中碳原子位于正三角形單元的中心。
2.如權利要求1所述的電池隔離膜，其特征在于n為5至20。
3.如權利要求2所述的電池隔離膜，其特征在于n為10。
4.如權利要求1所述的電池隔離膜，其特征在于膜層厚度為500nm至500μm。
5.如權利要求4所述的電池隔離膜，其特征在于膜層厚度為100μm。
6.如權利要求1所述的電池隔離膜，其特征在于電池隔離膜厚度為1mm。
7.如權利要求1所述的電池隔離膜，其特征在于正三角形邊長為25nm至100nm。
8.如權利要求7所述的電池隔離膜，其特征在于正三角形邊長為100nm。
9.如權利要求1所述的電池隔離膜，其特征在于電池隔離膜制成材料可為硅、鍺、碳化硅、二氧化硅、碳與碳化硅之復合物、硅與鍺之復合物、碳摻雜物、硅摻雜物或鍺之摻雜物。
10.如權利要求1所述的電池隔離膜，其特征在于構成該電池隔離膜之膜層之間通過粘結劑粘合。
11.如權利要求1所述的隔離膜，其特征在于相鄰分子層之間通過凡德華力連接。
12.一種電池隔離膜，其特征在于其包括n層膜層，每一層膜層包括多個分子層，每一膜層由多個碳六元環排列構成。
13.如權利要求12所述的電池隔離膜，其特征在于碳六元環對角線長度為50nm至200nm。
14.如權利要求13所述的電池隔離膜，其特征在于碳六元環對角線長度為100nm。
全文摘要
一種電池隔離膜，其包括多個膜層，膜層之間通過粘結劑粘結。每一膜層包括多個由碳原子與鋰離子構成的分子層，其中每三個相鄰的鋰離子形成一正三角形單元，每一碳原子位于正三角形單元中心并且碳原子與鋰離子之間通過懸浮鍵連接，且相鄰碳原子以共價鍵形成碳六元環。膜層的層數為5至20層，每一膜層厚度為500nm至500μm，且正三角形單元邊長為25nm至100nm。
文檔編號H01M2/14GK1512606SQ02151640
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月28日 優先權日2002年12月28日
發明者陳杰良, 呂昌岳 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司