TW202039605A - 能量儲存裝置 - Google Patents

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Abstract

一種能量儲存裝置，包括：二電極；以及一隔離層，其係設置於該等電極之間；其中，該等電極及該隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，該共聚高分子係作為該能量儲存裝置之一非水性黏合劑及/或固態電解質，用於電極或隔離層中，且該共聚高分子係為丙烯腈與乙酸乙烯酯經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。藉此，可使應用該共聚高分子之能量儲存裝置具有較佳的充放電性質，可有效地延長能量儲存裝置的效率及壽命。

Description

能量儲存裝置
本發明係關於一種能量儲存裝置，特別關於一種能量儲存裝置，其二電極及一隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，且該共聚高分子係為丙烯腈與乙酸乙烯酯經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。
能量儲存裝置被廣泛應用於各種電子產品中。能量儲存裝置中所使用之共聚高分子的物理及化學特性，對於能量儲存裝置的充放電效能具有一定程度的影響。因此，如何修飾該共聚高分子之化學結構，藉此改善能量儲存裝置的充放電效能係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所努力的目標。
US 8993157 B2揭示了一種電化學電池，其中，該電化學電池之陽極所使用之共聚高分子(PVDF-g-PAN)係將丙烯腈基團接枝到由聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride, PVDF)所構成的主鏈上。
先前技術之能量儲存裝置中所使用之共聚高分子在改善能量儲存裝置的充放電效能方面，仍有進步之空間。因此，本發明之一目的在於，提供一種新穎之能量儲存裝置，其具有良好之充放電效能，且優異的加工特性。
為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種能量儲存裝置，包括： 一陽極及一陰極；以及 一隔離層，其係設置於該陽極及該陰極之間； 其中，該陽極、陰極及隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，該共聚高分子係作為該能量儲存裝置之一水性或非水性黏合劑及/或電解質，其黏合劑適用於鋰電池陰極、陽極或隔離層非水系之塗布製程，而前述之電解質包含膠態與固態，且該共聚高分子係為丙烯腈與含有導離子基團之單體及/或含有乙烯基之單體經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。
於本發明之一實施例中，該能量儲存裝置可為電池、電容或燃料電池。
於本發明之一實施例中，該共聚高分子含有如下列所示之結構：
Figure 02_image001
其中： GI 係衍生自丙烯腈或含有腈基之單體； GII 係係衍生自含有導離子基團之極性單體，其中R2 係包含下列官能基其中至少一種或其組合：醯胺(amide)、胺基(amino group)、吡咯烷酮基(pyrrolidone group)、醚基(ether group)、咪唑基(imidazole group)、銨基(Ammonium group, R-NH3 + 、(R)2 -NH2 + 、(R)3 -NH+ 、(R)4 -N+ )、羧基(carboxy group)，其羧基包含丙烯酸(acrylic acid)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)、馬來酸（maleic acid）、亞甲基丁二酸(itaconic acid)等，含硫化物之酸基，如:磺酸基(sulfonic acid group, -SO3 H)、硫酸基(sulfuric group)，含磷化物之酸基，如:磷酸基(phosphoric acid group, -PO3 H3 )，以及上述酸基所衍生的酯基(ester group)或上述酸基、吡咯烷酮基以及咪唑基等四級銨、四級磷所衍生的鹽基(salt group)； GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其中R3 可包含下列官能基中一種或其組合：具有C1 ~C30 飽和與不飽和烷基(Alkyl group)之酯基(ester group)、羥基(Hydroxy group)、環氧基(Epoxy group)、異氰酸酯基(isocyanate group)、胺基(amino group)； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其中R4 可包含下列官能基中一種或其組合：C1 ~C30 飽和與不飽和之烷基(Alkyl group)、苯基(Phenyl group)、苯甲基(benzyl group)； 其中R1 為H或CH3 ； 其中，該共聚高分子之重複單元之數量符合下列條件：
Figure 02_image003
> 0、
Figure 02_image005
> 0、
Figure 02_image007
≥ 0、
Figure 02_image009
≥ 0。其較佳為
Figure 02_image003
> 30%，且
Figure 02_image005
> 2%。
於本發明之一實施例中，該共聚高分子中： GI 係衍生自丙烯腈或含有腈基之單體 GII 係衍生自含有導離子基團之極性單體，其可包含自下列化合物中的至少一種或其組合：N-乙烯基吡咯烷酮(n-vinylpyrrolidone)、丙烯醯胺(Acrylamide)、甲基丙烯醯胺(methacrylamide)、二甲基丙烯醯胺(N, N-dimethyl acrylamide)、二乙基丙烯醯胺(N, N-diethyl acrylamide)、丙烯醯嗎啉(Acryloyl morpholine)、丙烯酸(Acrylic acid)、甲基丙烯酸(Methacrylic acid)、乙酸乙烯酯(vinyl acetate)、聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯(Poly(ethylene glycol) methacrylate)、磺酸苯乙烯(polystyrene sulfonate)； GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其可包含自下列化合物中的一種或其組合：甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)、丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl acrylate) 、乙烯基環氧環己烷(Vinyl epoxy cyclohexane)、甲基丙烯酸2-(2-環氧乙烷基甲氧基)乙酯(2-(2-Oxiranylmethoxy)ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸羥乙酯(2-Hydroxyethyl methacrylate)、烯丙基胺(Allylamine)、乙烯胺(vinylamine)； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其可包含自下列化合物中的一種或其組合：丙烯酸異辛酯(2-Ethylhexyl acrylate)、丙烯酸丁酯(n-Butyl acrylate)、丙烯酸異丁酯(isobutyl acrylate)、丙烯酸甲酯(Methyl acrylate)、氯乙烯(Vinyl chloride)、二氯乙烯(vinylidene chloride)、溴乙烯(vinyl bromide)、亞甲基丁二酸二丁酯(Dibutyl Itaconate)、馬來酸二甲酯(Dimethyl maleate)、、馬來酸二乙酯(Diethyl maleate)、馬來酸二丁酯(Dibutyl maleate)、苯乙烯(Styrene)、甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate)、丁二烯(1,3-Butadiene)、異戊二烯(Isoprene)。
為達上述目的及其他目的，本發明亦提供一種能量儲存裝置，包括： 二電極；以及 一隔離層，其係設置於該等電極之間； 其中，該等電極及該隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，該共聚高分子含有如下列所示之結構：
Figure 02_image001
其中： GI 係衍生自丙烯腈； GII 係衍生自乙酸乙烯酯(vinyl acetate)； GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其中R3 係包含下列官能基中一種或其組合：具有C1 ~C30 飽和與不飽和烷基(Alkyl group)之酯基(Ester group)、羥基(Hydroxy group)、環氧基(Epoxy group)、異氰酸酯基(isocyanate group)、胺基(amino group)； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其中R4 係包含下列官能基中一種或其組合：醯胺基(amide group)、吡咯烷酮基(pyrrolidone group)、C1 ~C30 飽和與不飽和之烷基(Alkyl group)、苯基(Phenyl group)、苯甲基(benzyl group)； 其中R1 為H或CH3 ； 其中，該共聚高分子之重複單元之數量符合下列條件：
Figure 02_image003
> 0、
Figure 02_image005
> 0、
Figure 02_image007
≥ 0、
Figure 02_image009
≥ 0。
於本發明之一實施例中，該共聚高分子中： GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其中該含有反應性官能基之單體係選自由丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)、丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl acrylate)、乙烯基環氧環己烷(Vinyl epoxy cyclohexane)、甲基丙烯酸2-(2-環氧乙烷基甲氧基)乙酯(2-(2-Oxiranylmethoxy)ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸羥乙酯(2-Hydroxyethyl methacrylate)、烯丙基胺(Allylamine)及乙烯胺(vinylamine)所組成之群組； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其中該含有乙烯基之單體係選自由丙烯醯胺(Acrylamide)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)、N,N-二甲基丙烯醯胺(N,N-Dimethylacrylamide)、丙烯酸異辛酯(2-Ethylhexyl acrylate)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)、氯乙烯(Vinyl chloride)、二氯乙烯(vinylidene chloride)、溴乙烯(vinyl bromide)、丙烯酸丁酯(n-Butyl acrylate)、丙烯酸異丁酯(isobutyl acrylate)、亞甲基丁二酸二丁酯(Dibutyl Itaconate)、馬來酸二甲酯(Dimethyl maleate)、馬來酸二乙酯(Diethyl maleate)、馬來酸二丁酯(Dibutyl maleate)、苯乙烯(Styrene)、丙烯酸甲酯(Methyl acrylate)、乙烯基吡啶(Vinyl pyridine)、甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate)、丁二烯(1,3-Butadiene)及異戊二烯(Isoprene)所組成之群組。
於本發明之一實施例中，該能量儲存裝置係為一電池，且該等電極係包含：一陽極及一陰極。
於本發明之一實施例中，該共聚高分子係進一步與含氨基(amino group)、異氰酸酯(isocyanate group)、羥基(Hydroxyl group)、羧酸基(Carboxylic group)、咪唑基(imidazole)之化合物反應，或與牛磺酸(Taurine)、磺內酯(1,3-Propanesultone)或其衍生物中之一種或其組合進行反應，以獲得改質或交聯。
本發明中之共聚高分子可經由自由基聚合、活性自由基聚合、乳化聚合或氧化還原聚合而製備而成。
舉例來說，該共聚高分子中由含有環氧基之單體(例如：甲基丙烯酸缩水甘油酯)所衍生之重複單元中的環氧基團可進行開環反應，藉此銜接一非離子、陽離子或陰離子基團以獲得改質或交聯，或可藉由開環反應與另一共聚高分子形成交聯結構。具體而言，該共聚高分子可進一步與例如：聚醚氨(polyether amine)、牛磺酸(Taurine)、聚醚二氨(polyether diamine)、咪唑(imidazole)或其衍生物進行反應以獲得改質或交聯，並可將經改質或交聯之共聚高分子應用於本發明之能量儲存裝置。
於本發明之一實施例中，該能量儲存裝置之陽極含有活性物質、導電碳以及該共聚高分子，且該共聚高分子之含量係佔該陽極成分之0.01~30%重量百分比。
於本發明之一實施例中，該共聚高分子之含量係佔該陰極成分之0.01~30%重量百分比。
於本發明之一實施例中，該隔離層係經由塗布一漿料或配方所形成，其中，該共聚高分子之含量係佔該漿料或配方成分之0.1~30%重量百分比。
於本發明之一實施例中，該共聚高分子之含量係佔該固態電解質成分之0.1~90%重量百分比。
本發明之能量儲存裝置具有較佳的充放電性質，藉由應用特定之共聚高分子，可有效地延長該能量儲存裝置的效率及壽命，並同時擁有較佳的加工特性。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，對本發明做一詳細說明，說明如後：
本發明之能量儲存裝置中所應用之共聚高分子可為丙烯腈與含有導離子基團之單體及/或含有乙烯基之單體經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。舉例來說，該含有乙烯基之單體可為乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸甲酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯(壓克力之單體)或乙烯基吡啶。此外，該共聚高分子可為丙烯腈與含有導離子基團之單體、含有乙烯基之單體及/或含有環氧基之單體經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。該含有環氧基之單體可為甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)、丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl acrylate)、乙烯基環氧環己烷(Vinyl epoxy cyclohexane)或甲基丙烯酸2-(2-環氧乙烷基甲氧基)乙酯(2-(2-Oxiranylmethoxy)ethyl methacrylate)，且該共聚高分子可含有如下列所示之結構。
Figure 02_image001
其中： GI 係衍生自丙烯腈； GII 係衍生自含有導離子基團之極性單體，其中R2 係包含下列官能基其中至少一種或其組合：醯胺(amide)、胺基(amino group)、吡咯烷酮基(pyrrolidone group)、醚基(ether group)、咪唑基(imidazole group)、銨基(Ammonium group, R-NH3 + 、(R)2 -NH2 + 、(R)3 -NH+ 、(R)4 -N+ )、羧基(carboxy group)，其羧基包含丙烯酸(acrylic acid)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)、馬來酸（maleic acid）、亞甲基丁二酸(itaconic acid)等，含硫化物之酸基，如:磺酸基(sulfonic acid group, -SO3 H)、硫酸基(sulfuric group)，含磷化物之酸基，如:磷酸基(phosphoric acid group, -PO3 H3 )，以及上述酸基所衍生的酯基(ester group)或上述酸基、吡咯烷酮基以及咪唑基等四級銨、四級磷所衍生的鹽基(salt group)； GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其中R3 係包含下列官能基中一種或其組合：羥基(Hydroxy group)、環氧基(Epoxy group)、異氰酸酯基(isocyanate group)、胺基(amino group)； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其中R4 係包含下列官能基中一種或其組合：C1 ~C30 飽和與不飽和之烷基(Alkyl group)、苯基(Phenyl group)、苯甲基(benzyl group)； 其中R1 為H或CH3 ； 其中，該共聚高分子之重複單元之數量符合下列條件：
Figure 02_image013
> 0、
Figure 02_image015
> 0、
Figure 02_image017
≥ 0、
Figure 02_image019
≥ 0。
在本發明之一實施例中，重複單元之數量a可為100~50000；重複單元之數量b可為100~10000；重複單元之數量c可為100~10000；以及重複單元之數量d可為100~10000。
實施例1
實施例1-1：P(AN-NVP)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile) 與N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)以重量比9:1之比例攪拌混合，再加入適量偶氮二異丁醚鹽酸鹽作為起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得即為丙烯腈-吡咯烷酮共聚物。 將此產物命名為P(AN-NVP)。
實施例1-1之合成物如式(IV)所示
Figure 02_image021
式(IV) a與b比例係為9:1。
實施例1-2：P(AN-Am)之製備
將丙烯氰與甲基丙烯酰胺(methacrylamide)以重量比9:1:1之比例攪拌混合，再加入適量起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得即為丙烯腈甲基丙烯酸甲酯共聚物。 將此產物命名為P(AN-Am)。
實施例1-2之合成物如式(V)所示
Figure 02_image023
式(V) 其中，R1 係為-NH2 ； R’係為-CH3 ； a與b比例係為9:1。
實施例1-3：P(AN- AA)之製備
將丙烯氰與丙烯酸(Acrylic acid)以重量比9:1之比例攪拌混合，再加入適量起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得即為丙烯腈-丙烯酸共聚物。 將此產物命名為P(AN- AA)。
實施例1-3之合成物如式(VI)所示
Figure 02_image023
式(VI) 其中， a與b 比例係為9:1； R1 及R’係為H。
實施例1-4：P(AN-GMA-NVP)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile) 與甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)以及N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)以重量比9:1:1之比例攪拌混合，再加入適量偶氮二異丁醚鹽酸鹽作為起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得即為丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯-吡咯烷酮共聚物。 將此產物命名為P(AN-GMA-NVP)。
實施例1-4之合成物如式(VII)所示
Figure 02_image025
式(VII) a與b與c比例係為9:1:1。
實施例1-5：P(AN-GMA-MMA)以聚醚氨改質共聚高分子之製備
將實施例1-4所合成之P(AN-GMA-MMA)3g溶於NMP 20ml中，並加入0.3g 之聚醚氨(M1000，Huntsman)，60 ℃下反應6小時即可得到聚醚氨改質之P(AN-GMA-MMA)。
實施例1-6：P(AN-GMA-MMA)以聚醚二氨改質交聯高分子之製備
將實施例1-4所合成之P(AN-GMA-MMA)3g溶於NMP 20ml中，並加入0.3g 之聚醚二氨(ED2003，Huntsman)，60 ℃下反應6小時即可得到以聚醚二氨改質交聯之P(AN-GMA-MMA)高分子。
實施例1-7：P(AN-GMA-MMA)以陰離子基團改質共聚高分子之製備
將實施例1-4所合成之P(AN-GMA-MMA)3g溶於NMP 20ml中，並加入0.1g 之牛磺酸，60 ℃下反應6小時即可得到以陰離子基團改質交聯之P(AN-GMA-MMA)高分子。
實施例2
實施例2-1：P(AN- ALi-PEGMA-VP)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile) 、甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)，聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(Polyethylene glycol methacrylate )，N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)以重量比 9 :1: 0.5 : 0.5之比例攪拌混合，再加入適量起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，再加入1M的LiOH進入反應器中攪拌24小時，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-ALi-PEGMA-VP)。
實施例2-1之合成物如式(VII)所示：
Figure 02_image027
式(VII) 其中，R1 係為-CH3 ； R’ 係為Li； R’’ 係為-CH3 ； a、b、c與d比例係為9:1:0.5:0.5。
實施例2-2：P(AN-GMA-PEGMA-MMA)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile) 、甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)，聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(Polyethylene glycol methacrylate )，丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)以重量比 9 :1: 0.5 : 0.5之比例攪拌混合，再加入適量起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-GMA-PEGMA-MMA)。
實施例2-2之合成物如式(VIII)所示
Figure 02_image029
式(VIII) 其中，R1 係為-CH3 ； R’係為-CH3 ； R’’ 係為-CH3 ； a、b、c與d比例係為9:1:0.5:0.5。
實施例2-3：P(AN-Am-VP-SSt)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile) 、甲基丙烯醯胺(methacrylamide)，N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)，磺酸苯乙烯(sulfonated styrene)以重量比 9 :1: 0.5 : 0.5之比例攪拌混合，再加入適量 起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-Am-VP-SSt)。
實施例2-3之合成物如式(IX)所示
Figure 02_image031
式(IX) R’係為-NH2 ； 其中，a、b、c與d比例係為9:1:0.5:0.5。
實施例3
實施例3-1：P(AN-GMA-PEGMA-MMA-VP)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)，聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(Polyethylene glycol methacrylate )，丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)，與N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)以重量比 9 : 0.15 : 0.15 : 1:1之比例攪拌混合，再加入適量 起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-GMA-PEGMA-MMA-VP)。
實施例3-1之合成物如式(X)所示
Figure 02_image033
式(X) 其中，R1 係為-CH3 ； R’係為_-CH3 ； R’’係為-CH3 ； a、b、c、d與e比例係為9:0.15:0.15:1:1。
實施例3-2：P(AN-Mam-EG-VP-Im)之製備
將丙烯腈(2-propenenitrile) 、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺(N,N-Dimethylmethacrylamide) ，聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(Polyethylene glycol methacrylate )，與N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)，1-乙烯基咪唑(1-Vinylimidazole)以重量比 8.9 :1: 0.2 : 0.2 : 0.7之比例攪拌混合，再加入適量 起始劑。加熱至60 ℃，持續反應12小時。反應12小時後，將析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-Mam-EG-VP-Im)。
實施例3-2之合成物如式(XI)所示
Figure 02_image035
式(XI) 其中，R1 係為-CH3 ； R’係為-N(CH3 )2 ； R’’係為-CH3 ； a、b、c、d與e比例係為8.9 :1: 0.2 : 0.2 : 0.7。
實施例4
實施例4-1，製備各別以實施例1-1~3-2之共聚高分子作為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極極片
將實施例1-1~3-2所製備之共聚高分子作為黏著劑，與商用碳粉(Super P)，商用鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 ，BASF)以重量比2.1 : 2.5 : 95.4 之比例混合並以NMP作為溶劑，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer,3570)塗佈在鋁箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得含有實施例1-1~3-2之共聚高分子之鋰鎳鈷錳氧正極。
實施例4-2：含共聚高分子正極之拉力測試
將實施例4-1所製備正極試片，貼上3M膠帶，以拉力機(ALGOL，JSV-HS1000)進行拉力測試。
圖1係為使用實施例1-1之P(AN-NVP)作為正極之黏著劑之正極拉力測試結果。圖2係為使用實施例1-2之P(AN-Am)作為正極之黏著劑之正極拉力測試結果。可以觀察到實施例1-1與1-2，皆比PVDF有較優異的附著力。
實施例4-3：含共聚高分子正極之鋰離子電池之充放電測試
將實施例4-1所製備的正極極片，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置於上述鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含共聚高分子之正極鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為2.8~4.2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、0.5C、1C、3C、5C，結果如下表所示。
上述含有共聚高分子正極之鋰離子半電池在不同電流值設定下，所得到的放電電容值，如表1~表8所示。由表1~8可觀察在不同比例與共聚高分子的組成中，相較於PVDF作為電極接著劑，在不同充放電電流下皆具有較優異的充放電性能。 表1：含實施例1-1之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 140 130 122 98 76
表2：含實施例1-2之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 145 131 122 99 78
表3：含實施例1-3之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 143 131 121 98 76
表4：含實施例1-4之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 143 128 119 85 64
表5：含實施例1-5之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 142 128 120 83 60
表6：含實施例1-6之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 143 138 130 100 82
表7：含實施例1-7之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 142 138 125 92 80
表8：含實施例2-1之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 143 130 122 99 77
表9：含實施例2-2之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 140 129 120 97 78
表10：含實施例2-3之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 141 131 120 97 78
表11：含實施例3-1之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 142 131 121 98 76
表12：含實施例3-2之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 141 132 122 98 77
實施例5
實施例5-1，製備各別以實施例1-1~3-2之共聚高分子作為黏著劑之石墨負極極片
將實施例1-1~3-2所製備之共聚高分子作為黏著劑，與商用碳粉(Super P)，商用石墨以重量比3.8 : 1.8 : 94.4 之比例混合並以NMP作為溶劑，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer,3570)塗佈在銅箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得含有實施例1-1~3-2之共聚高分子之石墨負極極片。
實施例5-2：含共聚高分子負極之鋰離子電池之充放電測試
將實施例5-1所製備的正極極片，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置於上述石墨負極與鋰金屬正極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含共聚高分子之負極之鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為0.05~2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、0.5C、1C、3C、5C。
上述含有共聚高分子之鋰離子半電池在不同電流值設定下，所得到的放電電容值，如表13、表14所示。依據表13與14結果可知，在實施例1-1與1-2共聚高分子皆可在負極測試中較PVDF有較佳的表現。 表13：含實施例1-1之共聚高分子負極半電池在不同充放電流值下之電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C
電容值(mAh g-1 ) 349 304 233 59
表14：含實施例1-2之共聚高分子負極半電池在不同充放電流值下之電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C
電容值(mAh g-1 ) 352 303 230 57
實施例6
實施例6-1，製備各別以實施例1-1之共聚高分子作為黏著劑之陶瓷塗布隔離層
將實施例1-1所製備之共聚高分子作為模離模塗布之黏著劑，將1-1所製備之共聚高分子溶於NMP中，後將氧化鋁 (Al2 O3 ) 粉末與1-1共聚高分子依8:2比例均勻分散於NMP溶液中，後塗布於模離膜上，利用80度C烘乾即可得陶瓷塗布之隔離層。
將實施例6-1所製備的陶瓷塗布隔離層，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將陶瓷塗布隔離層作為隔離層於鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含共聚高分子之鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為0.05~2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、0.5C、1C、3C、5C。
表14：含實施例6-1之陶瓷塗布之隔離層組成半電池在不同充放電流值下之電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C
電容值(mAh g-1 ) 170 161 139 97
綜合上述實施例可了解，本發明之能量儲存裝置中所包含之共聚高分子可具有一種以上如式(A)所示之重複單元(例如：實施例2-3、3-2)：
Figure 02_image037
式(A)， 亦可具有一種以上如式(B)所示之重複單元(例如：實施例2-2、3-1)
Figure 02_image039
式(B)。此外本發明之能量儲存裝置中所包含之共聚高分子亦可具有上述式(A)及式(B)所示之重複單元的任意組合。
實施例7
實施例7-1 將實施例1-1之共聚高分子與商用PVDF混摻作為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極極片
將PVDF、實施例1-1之P(AN-NVP)共聚高分子與商用Super P 及商用鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 ，BASF)以重量比1.05 : 1.05 : 2.5 : 95.4 之比例混合並以NMP做溶劑 ，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer, 3570)塗佈在鋁箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得以Pristine  PVDF作為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧正極。
實施例7-2：將實施例7-1所製備的PVDF鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2)正極，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置於上述鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含有Pristine PVDF之正極鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為2.8~4.2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、0.5C、1C、3C、5C。
表15：含實施例1-1之共聚高分子與PVDF混摻之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 173 161 142 91 60
比較例1：Pristine PVDF正極
比較例1-1：使用聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride, PVDF)作為為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極材料之製備
將PVDF與商用Super P 及商用鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 ，BASF)以重量比2.1 : 2.5 : 95.4 之比例混合並以NMP做溶劑 ，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer,3570)塗佈在鋁箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得以Pristine  PVDF作為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧正極。
比較例1-2：將比較例1-1所製備PVDF之正極試片，貼上3M膠帶，以拉力機(ALGOL，JSV-HS1000)進行拉力測試。
圖3係為使用比較例1之PVDF作為正極之黏著劑之正極拉力測試結果。
比較例1-3：將實施例1-1所製備的PVDF鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置 於上述鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含有Pristine PVDF之正極鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為2.8~4.2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、0.5C、1C、3C、5C。
比較例1-3之正極鋰離子半電池在不同電流值設定下，所得到的放電電容值，如表16所示。 表16：
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 141 128 115 60 0
比較例2： PVDF (負極)
比較例2-1：使用PVDF作為黏著劑之石墨負極極片之製備
將PVDF與商用Super P 及商用石墨以重量比2.1 : 2.5 : 95.4 之比例混合並以NMP做溶劑，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer,3570)塗佈在銅箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得PVDF黏著劑之石墨負極。
比較例2-2：將比較例2-1所製備的PVDF石墨負極，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置於上述鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含PVDF黏著劑之負極鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為0.5~2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、0.5C、1C、3C、5C。
比較例2-2之負極鋰離子電池在不同電流值設定下，所得到的放電電容值，如表17所示。 表17：
放電速率(C-rate) C/10 C/2 1C 3C
電容值(mAh g-1 ) 350 295 216 47
由圖1~3之結果可知，使用本發明之共聚高分子作為黏著劑，相較於比較例1之PVDF，可使漿料有較佳的黏著效果，此結果係因本發明之共聚高分子具有由丙烯腈所衍生的重複單元所致。
由上述圖1~圖3及表1~表17之結果可知，使用實施例1-1~3-2之共聚高分子所製備的鋰離子電池具有優異的充放電性質。
綜合上述實施例及比較例之測試結果可理解，本發明之能量儲存裝置係於陽極、陰極及隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，且該共聚高分子係為丙烯腈與含有導離子基團之單體及/或含有乙烯基之單體經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。藉此，可使應用該共聚高分子之能量儲存裝置具有較佳的充放電性質，可有效地延長能量儲存裝置的效率及壽命。
實施例8
實施例8-1：P(AN-VAc)之製備
將反應單體丙烯腈(acrylonitrile)、乙酸乙烯酯(Vinyl acetate)以重量比70:30之比例攪拌混合，再加入適量偶氮二異丁腈(Azobisisobutyronitrile, AIBN)起始劑於二甲基亞碸(DMSO)中。加熱至60℃，持續反應12小時。反應12小時後，將產物以甲醇析出，析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-VAc)。
Figure 02_image041
實施例8-2：P(AN-VAc-MA)之製備
反應流程同上但將反應單體改為丙烯腈(acrylonitrile)、乙酸乙烯酯(Vinyl acetate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)以重量比80:10:10之比例攪拌混合。所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-VAc-MA)。
Figure 02_image043
實施例8-3：P(AN-VAc-MA-Am)之製備
反應流程同上但將反應單體改為丙烯腈(acrylonitrile)、乙酸乙烯酯(Vinyl acetate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯醯胺(Acrylamide)以重量比76:(9.5):(9.5):5之比例攪拌混合。所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-VAc-MA-Am)。
Figure 02_image045
實施例8-4：P(AN-VAc-MA-NVP)之製備
反應流程同上但將反應單體改為丙烯腈(acrylonitrile)、乙酸乙烯酯(Vinyl acetate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)以重量比76:(9.5):(9.5):5之比例攪拌混合。所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-VAc-MA-NVP)。
Figure 02_image047
上述實施例8-1~8-4之共聚高分子的平均分子量係介於10,000~1,500,000之間。於一實施方式中，實施例8-1~8-4之共聚高分子可藉由溶液聚合、活性聚合、乳化聚合與分散聚合等方法形成共聚物。
實施例9
實施例9-1：製備各別以實施例8-1~8-4之共聚高分子作為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極極片
分別將實施例8-1~8-4所製備之共聚高分子作為黏著劑，與商用碳粉(Super P)，商用鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 ) (BASF)以重量比2.5:2.5:95之比例混合並以NMP作為溶劑，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer, 3570)塗佈在鋁箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得分別含有實施例8-1~8-4之共聚高分子之磷酸鋰鐵正極。
實施例9-2：含共聚高分子正極之鋰離子電池之充放電測試
將實施例9-1所製備的正極極片，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置於上述鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含共聚高分子之正極鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為2.8~4.2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、1C、3C、5C，結果如下表所示。 表18：含實施例8-1之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 179 131 74 51
表19：含實施例8-2之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 165 119 65 12
表20：含實施例8-3之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 166 124 68 32
表21：含實施例8-4之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 170 132 66 32
比較例3-1：P(AN-MA-Am-MAALi)之製備
將反應單體丙烯腈(acrylonitrile)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯醯胺(Acrylamide)、丙烯酸甲酯鋰(Lithiated methyl acrylate)以重量比84:6:6:4之比例攪拌混合，再加入過硫酸銨(Ammonium persulfate, APS)起始劑於水中。加熱至60℃。反應12小時後，析出之產物以離心過濾法過濾，取下白色固體真空烘箱烘乾24小時，所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-MA-Am-MAALi)。
Figure 02_image049
比較例3-2：P(AN-MA-Am)之製備
依上述製程將反應單體改變為丙烯腈(acrylonitrile)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯醯胺(Acrylamide)重量比84:4:12之比例攪拌混合。所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-MA-Am)。
Figure 02_image051
比較例3-3：P(AN-MA-Am)II之製備
依上述製程將反應單體改變為丙烯腈(acrylonitrile)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯醯胺(Acrylamide)重量比91:4:5之比例攪拌混合。所得之丙烯腈共聚物，命名為P(AN-MA-Am)II。
Figure 02_image053
上述比較例3-1~3-3之共聚高分子的平均分子量係介於10,000~1,500,000之間。於一實施方式中，比較例3-1~3-3之共聚高分子可藉由溶液聚合、活性聚合、乳化聚合與分散聚合等方法形成共聚物。
比較例3-4：P(AN-MA-Am-MAALi)II之製備
依上述製程將反應單體改變為丙烯腈(acrylonitrile)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、丙烯醯胺(Acrylamide)、丙烯酸甲酯鋰(Lithiated methyl acrylate)重量比84:4:8:4之比例攪拌混合。但此比較例無法成功製備。
Figure 02_image049
比較例4
比較例4-1：製備各別以比較例3-1~3-4之共聚高分子作為黏著劑之鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極極片
分別將比較例3-1~3-4所製備之共聚高分子作為黏著劑，與商用碳粉(Super P)，商用鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 ) (BASF)以重量比2.5:2.5:95之比例混合並以NMP作為溶劑，以旋轉攪拌機(海裕)攪拌1小時。將攪拌完成之漿料以自動塗布機(elcometer, 3570)塗佈在鋁箔上後，置入真空烘箱升溫至100 ℃，加熱24小時後取出，以碾壓機滾壓極片，即可得分別含有比較例3-1~3-4之共聚高分子之磷酸鋰鐵正極。
比較例4-2：含共聚高分子正極之鋰離子電池之充放電測試
將比較例4-1所製備的正極極片，分別以鈕扣型電池形式組裝。首先，將商用聚丙烯(Polypropylene, PP)膜作為隔離層置於上述鋰鎳鈷錳氧(Li(NiCoMn)O2 )正極與鋰金屬負極之間。以小電流自動化充放電測試系統(AcuTech Systems, BAT-750B)量測含共聚高分子之正極鋰離子半電池的充放電效能。電位設定範圍為2.8~4.2V，充電電流值設定為0.1C，放電電流值設定為0.1C、1C、3C、5C，結果如下表所示。 表18：含比較例3-1之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 174 120 70 1
表19：含比較例3-2之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 依比較例方式置備，其電池充放電第一圈不可逆過大
表20：含比較例3-3之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 依比較例方式置備，其電池充放電第一圈不可逆過大
表21：含比較例3-4之共聚高分子之正極半電池在不同充放電流值下電容量
放電速率(C-rate) C/10 1C 3C 5C
電容值(mAh g-1 ) 高分子無法成功製備
測試例1：實施例8-1~8-4與比較例3-1~3-4之共聚高分子之示差掃描熱析法(differential scanning calorimetry, DSC)比較
取實施例8-1~8-4與比較例3-1~3-4之共聚高分子乾燥後樣品2~5 mg，且DCS測定範圍為-20~150℃，並以每分鐘10℃為升溫條件，觀測其玻璃轉移溫度，其結果係如圖4~圖10所示。
如圖4~圖10所示，由實施例8-1~8-4與比較例3-1~3-3比較可得，本案之實施例8-1~8-4相較於比較例3-1~3-3具有較低的玻璃轉移溫度，本案實施例8-1~8-4的玻璃轉移溫度皆在40~80℃之間，但相較之下，比較例3-1~3-3的玻璃轉移溫度皆在100~120℃之間，代表本案之實施例8-1~8-4具有較佳的可撓性與加工性，因此在製作極片時可具較佳的輾壓密度與捲繞性。
綜合上述實施例及比較例之測試結果可理解，本發明之能量儲存裝置係於陽極、陰極及隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，且該共聚高分子係為丙烯腈與乙酸乙烯酯經聚合反應後所形成之共聚物或其衍生物。藉此，可使應用該共聚高分子之能量儲存裝置具有較佳的充放電性質，可有效地延長能量儲存裝置的效率及壽命。
實施例8-1~8-4之共聚高分子藉由包含衍生自乙酸乙烯酯的單體，可使其具有較低的玻璃轉移溫度，且具有較佳的可撓性與加工性。相較之下，比較例3-1~3-3之共聚高分子由於未包含衍生自乙酸乙烯酯的單體，使其具有較高的玻璃轉移溫度，且可撓性與加工性不佳。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
無
［圖1］       係為包含共聚高分子P(AN- GMA -NVP)之鋰鎳鈷錳氧正極的黏著力測試結果。 ［圖2］       係為包含共聚高分子P(AN-GMA-MMA)之鋰鎳鈷錳氧正極的黏著力測試結果。 ［圖3］       係為包含PVDF之鋰鎳鈷錳氧正極的黏著力測試結果。 ［圖4］       係為實施例8-1之共聚高分子之DSC測試結果。 ［圖5］       係為實施例8-2之共聚高分子之DSC測試結果。 ［圖6］       係為實施例8-3之共聚高分子之DSC測試結果。 ［圖7］       係為實施例8-4之共聚高分子之DSC測試結果。 ［圖8］       係為比較例3-1之共聚高分子之DSC測試結果。 ［圖9］       係為比較例3-2之共聚高分子之DSC測試結果。 ［圖10］     係為比較例3-3之共聚高分子之DSC測試結果。

Claims (8)

  1. 一種能量儲存裝置，包括： 二電極；以及 一隔離層，其係設置於該等電極之間； 其中，該等電極及該隔離層中之至少一者係包含一共聚高分子，該共聚高分子含有如下列所示之結構：
    Figure 03_image001
    其中： GI 係衍生自丙烯腈； GII 係衍生自乙酸乙烯酯(vinyl acetate)； GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其中R3 係包含下列官能基中一種或其組合：具有C1 ~C30 飽和與不飽和烷基(Alkyl group)之酯基(ester group)、羥基(Hydroxy group)、環氧基(Epoxy group)、異氰酸酯基(isocyanate group)、胺基(amino group)； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其中R4 係包含下列官能基中一種或其組合：醯胺基(amide group)、吡咯烷酮基(pyrrolidone group)、C1 ~C30 飽和與不飽和之烷基(Alkyl group)、苯基(Phenyl group)、苯甲基(benzyl group)； 其中R1 為H或CH3 ； 其中，該共聚高分子之重複單元之數量符合下列條件：
    Figure 03_image003
    > 0、
    Figure 03_image005
    > 0、
    Figure 03_image007
    ≥ 0、
    Figure 03_image009
    ≥ 0。
  2. 如請求項1所述之能量儲存裝置，其中： GIII 係衍生自含有反應性官能基之單體，其中該含有反應性官能基之單體係選自由丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)、丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl acrylate)、乙烯基環氧環己烷(Vinyl epoxy cyclohexane)、甲基丙烯酸2-(2-環氧乙烷基甲氧基)乙酯(2-(2-Oxiranylmethoxy)ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸羥乙酯(2-Hydroxyethyl methacrylate)、烯丙基胺(Allylamine)及乙烯胺(vinylamine)所組成之群組； GIV 係衍生自含有乙烯基之單體(olefinic monomer)，其中該含有乙烯基之單體係選自由丙烯醯胺(Acrylamide)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)、N,N-二甲基丙烯醯胺(N,N-Dimethylacrylamide)、丙烯酸異辛酯(2-Ethylhexyl acrylate)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone)、氯乙烯(Vinyl chloride)、二氯乙烯(vinylidene chloride)、溴乙烯(vinyl bromide)、丙烯酸丁酯(n-Butyl acrylate)、丙烯酸異丁酯(isobutyl acrylate)、亞甲基丁二酸二丁酯(Dibutyl Itaconate)、馬來酸二甲酯(Dimethyl maleate)、馬來酸二乙酯(Diethyl maleate)、馬來酸二丁酯(Dibutyl maleate)、苯乙烯(Styrene)、丙烯酸甲酯(Methyl acrylate)、乙烯基吡啶(Vinyl pyridine)、甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate)、丁二烯(1,3-Butadiene)及異戊二烯(Isoprene)所組成之群組。
  3. 如請求項1或2所述之能量儲存裝置，其中該能量儲存裝置係為一電池，且該等電極係包含：一陽極及一陰極。
  4. 如請求項1或2所述之能量儲存裝置，其中該共聚高分子係進一步與含氨基(amino group)、異氰酸酯(isocyanate group)、羥基(Hydroxyl group)、羧酸基(Carboxylic group)、咪唑基(imidazole)之化合物反應，或與牛磺酸(Taurine)、磺內酯(1,3-Propanesultone)或其衍生物中之一種或其組合進行反應，以獲得改質或交聯。
  5. 如請求項1或2所述之能量儲存裝置，其中，該能量儲存裝置之陽極含有活性物質、導電碳以及該共聚高分子，且該共聚高分子之含量係佔該陽極成分之0.01~30%重量百分比，其中共聚高分子係單獨使用或與任一高分子混摻作為陽極黏著劑。
  6. 如請求項1或2所述之能量儲存裝置，其中，該共聚高分子之含量係佔該陰極成分之0.01~30%重量百分比，其中共聚高分子係單獨使用或與任一高分子混摻作為陰極黏著劑。
  7. 如請求項1或2所述之能量儲存裝置，其中，該隔離層係經由塗布一漿料或配方所形成，其中，該共聚高分子之含量係佔該漿料或配方成分之0.1~30%重量百分比。
  8. 如請求項1或2所述之能量儲存裝置，其中，該共聚高分子之含量係佔該固態電解質成分之0.1~90%重量百分比。
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