TW412879B - Composite separator and electrode - Google Patents

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TW412879B
TW412879B TW087120613A TW87120613A TW412879B TW 412879 B TW412879 B TW 412879B TW 087120613 A TW087120613 A TW 087120613A TW 87120613 A TW87120613 A TW 87120613A TW 412879 B TW412879 B TW 412879B
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Shirley A Craanen
Joseph P Nestler
Daniel A Schneider
Timothy J Stachoviak
Lonnie G Johnson
Original Assignee
Shirley A Craanen
Joseph P Nestler
Daniel A Schneider
Timothy J Stachoviak
Lonnie G Johnson
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Description

A7 B7 412879 五、發明説明（/ ) 發明領域 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於可再充電的固態鋰離？電池，且特而言 之是關於一種具有功能與可製造性改良的禝合電極-分隔 器。 發明背景 在任何電池的结構中，必定存在六種元件，即，正與 負電極外殺，分隔器，電解質，及集電器。將該等元件 Κ?# Μ形式合併於鋰離子電池中。在鋰雛子電池中電極與 分隔器的接合是製造方法中重要的部份。首先•分隔器與 電極之間的接合必須強至足Κ防止電極從分隔器分離。此 種分雜損害電池功掂。第二，該接合必須提供分隔器與電 極之間的高度接觸以便准許有效的離子遷移。第三，電極 與電極之間的距雔必須是儘可能短Κ淮許有效的離子遷移 ，而仍然提供一種對於導致短路的電子流動之限制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鋰離子電池的陽極可從懸浮於聚合物基質中之含碳物 質構成。該等含碳物質能可逆地接受與給與顯著量的鋰。 合適的含碳物質之實例包括合成與天然石墨，石油焦炭和 接雑焦炭。該陽極可從具有於充電與放電期間可將鋰離子 插人及取出其中之層化结構的過渡金靥化合物構成。該等 電池係指如搖椅電池。該搖椅化合物具有接近鋰化碳且不 同於時常使用於陰極的過渡金靥氣化物的電化電位。合適 的择椅陽極化合物實例為LixW〇2 ，LixMo〇2和UxTiS2 ° 對於鋰離子電池陰極過渡金靥氣化物是較佳的。Li離 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297^1) 412879 A7 B7 五、發明説明（y) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 子可插入至自該等有少許或無化合物结構改變的插入化合 物及該化合物引出。通合於陰極结構之過渡金靥氧化物的 實例包括 UC〇02 ，LiNiOz 和 LiMnz 04 。 陽極和陰極活性物質通常藉由结合活性物質至聚合物 薄膜或片中而形成陽極及陰搔结構。美國專利第4,980 ,25 〇> 5.219,680- 5,340,670* 5,380,606- 5,426,006> 5,5 82,931， 5,584,893， 5,643,695和 5,656,393號，合併於 本Μ供參考，揭示用於鋰離子陰極和陽極之組合物及製造 該等電極之方法。一旦包括電活性物質之聚合物薄膜固定 ，電播、分隔器和集電器通常藉由加熱和加壓層合。 分隔器必須提供電極之間充分的絕緣Κ防止導致短路 的電路肜成，而同時具有浸透性Μ遷移鋰離子。分隔器已 由聚合物之非常薄的薄Η構成，其藉由將增塑劑從铺造薄 膜移除而提供多孔性。該聚合物基質可由烯烴，聚乙烯醇 ，聚偏二氟乙烯和相Μ的共聚物及其類似物構成。或者| 預先成形的多孔性继造或非锄造聚合物氈片可用Μ當作分 隔器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鋰雒子電池的電解質由在非水性溶劑中之鋰鹽構成。 典型的鋰盥包括 LiPFe ， LiASFe ， LiBF4 ， LiCItU ， Li MCF3 S02 )3和UN(S〇2 C2 Fs )3 。在Li離子電池中維 持一個非水性環境，因為眾所周知地鋰與其鹽於水溶疲中 反應。一般使用非質子有櫬溶劑如碳酸丙二_或碳酸乙二 酯。鋰鹽類快速地分散於該等溶劑中。其他的溶劑為四氮 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（2!0X297公釐） A7 B7 412879 五、發明説明（> ) 陕喃，1，2-二甲氧基乙烧’碳酸二甲醋’碳酸二乙酯’ 和二乙氧基乙烷。當然’該聚合物分隔器必須安定於所選 擇的溶劑中。習知的溶劑 / 鋰溶質系統的討論，參見 S . Hossain，”可再充電的鋰電池（室溫）” ’於電池與燃 料電池之指南中，D, Linden，Ed.，McGraw-Hill，第2版 ，1 9 9 5，合併於本文Μ供參考° 鋰離子電池的元件藉由熱與壓力層合’篩網印刷’或 二者的姐合而接合。美國專利第 5,584,893’ 5,266,299 > 5,425,932» 5,540,741' 5,470,357» 5,552,239* 5,21 9,680， 5,643,695* 5,426,006， 5,656,393 和 5,456,000 號揭示從聚合物漿料形成陽極與陰極薄膜及接著層合該等 薄膜至分隔器與集霄器的方法。該等结構方法具有某些缺 點。藉由熱及/或壓力接合該等元件導致較弱的结合。層 合電池可能因在充電與放電期間所產生的力而脫層’導致 電池故障。第二，因為該等材料薄片是脆的且易於斷裂， 剪斷與其他的降解所Κ大量製造個別的聚合物薄膜是很困 。第三，分隔的陽極，陰極與分隔器聚合物薄膜及隨 後藉由層合的接合的製造是由許多分開的製造步驟所櫞成 0 美國專利第5,582,931號（1^(^!^1111等人，1396)指出 .·· —種解決一些該等製造問題的官試。該等發明者在分隔器 上篩網印刷陽極與陰極漿料且使該等漿料風乾。導體，且 適當的話，然後將鋰金鼷負電棰加熱及加壓連接至正電極 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（十 Ί 1 | 與 分 隔 器 0 使 該 等 類 製 電 極 風 乾 其 發 生 於 當 溶 劑 從 漿 料 1 1 | 中 蒸 發 至 大 氣 中 時 0 然 而 可 能 會 危 及 藉 由 此 方 法 形 成 的 1 1 該 等 電 極 0 當 電 極 漿 料 乾 燥 時 電 極 漿 料 m 小 0 當 簡 單 地 請 見 Μ 1 使 電 極 漿 料 風 乾 電 極 的 外 表 面 (沒接觸分隔器的那- -面） JXJ 背 1 _ϊ ·· _ 面 1 將 先 乾 燥 9 形 成 ” 皮層 環 m 著 仍 包 括 未 蒸 發 溶 劑 的 電\ 之 1 意 [ 極 之 未 乾 内 部 〇 電 極 的 内 郜 持 m 乾 燥 利 用 藉 由 外 ”皮層” 項 1 9 内 部 電 掻 的 持 m 收 縮 之 束 m 而 發 生 懕 力 〇 該 乾 燥 / 捲 m 再 填 1 能 寫ί 束' 應 力 可 造 成 電 極 從 分 隔 器 上 脫 離 而 導 致 差 的 電 池 性 0 頁 1 發 明 摘 要 I 1 根 據 本 發 明 * 適 合 使 用 於 二 次 娌 雛 子 電 池 之 禝 合 分 隔 1 I 器 .電 極 包 括 電 極 區 與 分 隔 器 區 0 該 電 極 遥 與 分 隔 器 區 一 起 1 訂 1 ! 連 结 於 聚 合 物 基 質 中 Η 形 成 複 合 物 0 將 該 電 極 區 與 分 隔 器 區 並 列 便 於 共 用 具 有 長 度 與 π 度 之 接 觸 的 一 連 讓 面 積 0 1 1 該 所 得 的 複 合 物 允 許 離 子 在 電 池 的 連 壤 充 電 與 放 電 期 間 霄 1 [ 極 區 a 由 地 遷 移 經 過 分 隔 器 0 該 複 合 物 可 由 — 個 分 隔 器 區 1 線 與 二 涸 電 極 區 或 一 涸 分 隔 器 區 與 —· 涸 電 極 區 構 成 0 電 極 區 JI I 包 括 電 極 活 性 物 質 較 佳 為 石 墨 纺 液 » » 灰 焦 炭 LiCoOz 1 * Li NiO£ L ifU2 0 4 及 其 類 似 物 〇 該 電 極 區 於 極 區 之 連 鏞 充 電 與 放 電 期 間 能 夠 可 逆 地 接 受 與 給 與 難 子 〇 該 分 隔 \ 1 器 區 較 佳 包 括 — 種 嫌 維 多 孔 性 聚 合 物 酕 片 * 較 佳 為 將 非 继 | 物 K 塗 料 聚 合 物 浸 潰 0 或 者 該 分 隔 器 區 也 可 僅 僅 由 塑. 化 聚 合 物 構 成 〇 1 該 複 合 分 隔 器 與 踅 極 也 可 6 - 包 括 種 聚 合 物 基 質 > 與 埋 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 412879 B7 五、發明説明（f) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 置於聚合物基質中之缠雄多孔性魅片和電極活性物質。將 該纖維多孔性氈片和電極活性物質並列Μ便於共用具有長 度與寬度之接觸的一連鑕面積：，該電極活性物質可為一種 含碳物質或一種含鋰金靥氧化物*較佳為石墨，摻雑焦炭 ，焦炭，LiCoOz ，Iiifii〇2. ，LiHn2 〇4 及其類 iW 物。埋 置於聚合物中的該缴維多孔性氈片較佳為非織造聚合物氈 片。該複合的聚合物基質進一步由複數涸均勻散佈遍及聚 合物基質的個別聚合物分子構成，所Μ該複合物為無縫且 沒有聚合物界面。 在使用上，霜極與分隔器複合物是可再充電的鋰離子 電池之元件，該電池包拮外骰’於外骰中的電解質溶疲’ 含在有機溶劑中可離子化的鋰翻之電解質溶液，該鹽分敗 於有機溶劑中，電性連接和放置與電極接觸之集電器，且 配置於集電器之間的該電極與分隔器複合物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在製造電極與分隔器複合物之較佳方法中，織維多孔 性聚合物氈片Κ聚合物溶液為飽和，較佳為真空飽和，使 聚合物溶液硬化Κ形成聚合物塗佈之分隔器，將電掻漿料 施用至聚合物塗使之分隔器，且使漿料於溶劑蒸氣增強大 氣中或於蒸氣保持装置中固化。較佳地’分隔器固定在固 態撐體（其藉由塗佈漿料之前施用真空至分隔器一側而可 拉引真空横過其）上。蒸氣保持裝置可由部份地或完全地 封庄漿料一分隔器结構的盒子或其他容器構成。潘維氈片 可為非缒物或继物和由聚乙烯，聚丙烯，或聚乙烯酵镅維 —y - 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 412879 A7 ___B7 五、發明說明（^) 及其類似物構成。遴合於塗佈通維聚合物®片的合遘聚合 物包括聚偏二氟乙烯與其相關的共聚物’ Kynar膠乳及其 類似物。電極漿料較佳由電極活性物質’增塑劑’溶劑’ 聚合物，且適當的話’炭黑構成。電極活性物質較佳可選 自石墨，接雜焦炭*焦炭，Lic〇〇2 ，LiNiOz ，LiMiiz 及其頚似物。硬化之後，電極與分隔器接合成無鏠的整體 複合物，其特激在聚合物基質中具有分敗於其中之聚合物 分子。電極漿料的活性物質溶解在及滲人分隔器塗科聚合 物中。 圖式簡單說明 画1為顯示陰極與陽搔區结合到分隔器之典型塑性層 化電池的横截面示意圖。 圖2A與2B為顯示本發明典型的二次鋰維子霪池之充電 與放電電壓分佈（a)及對應的罨容曲線（b)之直線作圖。 圖3 A與3 B為顯示本發明二次鋰離子電池之充霣與放電 電壓分佈（at)及對應的電容曲線（b)之直媒作圖。 圖4 A與4 B為顯示本發明三次鋰雜子霉池之充電與放電 電壓分佈U)及對應的電容曲線（b)之直媒作圖。 圖5為顯示進一步循環的電容曲媒之二次電池（圈2a 與2b)的第一次電容曲媒。 圖6為頴示Variac設定對懕真空單位之關係的曲線 圖。該Variac控制電壓對真空單位。 圖7為複合電極與分禰器之横截面的掃描電子顯微照 v j
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線J· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 412879 _B7_ 五、發明説明（^)) 片（X100)。 圖8為複合電極與分隔器之横截面的掃描電子顯微照 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 片 U 5 0 0 )。 較佳具體晋腌例之說明 在該等固態可再充電鋰離子電池中，分隔器，陽極與 陰極的接合不只對電池的恰當功能是重要的，對於可製造 性也是重要的。該技藝中已知多種製造策路：使陽極，陰 極，與分隔器元件並列，K便離子可於連壤充電與放電循 瑁中自由地來回流動。例如，可將該等層排列成行，然後 捲成一緊密捲，或可將該等層機械壓縮與約束。然而理想 上，高彈性结構的稱定複合结構會允許更大範圍的用途和 形狀，提供最大强性之各種包括電池組件的外骰之類型。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於該等固態鋰離子電池中加電極係由分散在薄層，多 孔性聚合片上的鋰化合物製備。典型地在固態鋰離子電池 中，陰極為有或沒有黏合劑的分散含鋰金屬氧化物。實例 包括LiMO，其中H0為Co，Hi，Mg或適當原子價的第V族金 屬氧化物。製造陰極的習知方法揭示於美國專利第5,236, 318，4,550,064，5,26G,148，5,51S, 842與 5,3S0,60S 號 合併於本文以供參考’。 於固態鋰雛子電池中的陽極典型地是含碳的，由不同 形式的合成或天然石墨|石油焦炭，或摻雜焦炭構成。將 鋰離子插入含碳物質Μ產生LiCs (石墨）或 LiCi 2 (焦炭 }。美國專利第5 , 2 1 9，S S 0號掲示一種藉由截留非晶態碳於 本紙張尺度適用中國國家標皁（.CNS ) A4规格（2!0X297公釐） 412879 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 1 [ r 聚 合 混 合 物 中 接 著 就 地 在 金 羼 收 集器 元 素 四 周 聚 合 以製 造 1 ! i 此 頚 m 極 的 方 法 0 美 國 專 利 第 5 , 514 , 490 號 掲 示 一 種利 用 1 1 層 化 磷 酸 钛 接 著 插 入 L i 之 稀 有 陽 極：. 另 一 種 與 本 分 隔器 — 請 先 1 ί 閱 1 起 使 用 的 陽 極 材 料 是 具 有 低 密 度 及一 種 特 別 的 拉 曼 光譜 之 讀 背 1 面 I 非 结 晶 碳 1 如 在 美 國 專 利 第 5， 4 0 1,598 號 中 所 掲 露 的0 較 之 注 i 佳 的 含 碳 或 其 他 鋰 插 人 陽 極 材 料 為分 散 在 多 孔 聚 合 基質 中 意 事 項 1 之 緊 密 石 墨 0 陽 極 亦 可 包 括 m 化合 物 例 如 L i X W〇2 ) 再 填 1 L i X H 0 ϋ 2 與 L ΐ XT iS 2. 及 其 類 U 物 。該 等 上 述 專 利 α 併於 本 本' 頁 文 以 供 參 考 0 ] 1 就 本 申 請 案 之 § 的 而 電 極活 性 物 質 包 括 碳鋰 離 1 1 子 插 人 物 質 含 鋰 金 屬 氧 化 物 及搖 椅 陽 極 化 合 物 類 含 1 訂 鋰 金 Fvg 屬 氧 化物 m 枯 L iC 0〇2 L i N i〇£ L i Μ η z α 4 及其 類 1 I (W 物 0 其 他 陰 極 與 陽 極 材 料 詳 盡 描述 於 Hos sa i η 如上 所 1 1 述 0 1 1 本 發 明 之 增 塑 劑 為 括 通 用 式 R ΐ OOC (CH2 )NC00R2 之 - 1 線 )丨 I 非 芳 族 % 脂 肪 族 二 m 類 9 其 中 R ΐ 與R2 為 甲 基 —， 乙基- * 丙. 基 —1 丁基- 或 其 組 合 且 η 為1 至 m 7 ϋ if 塑 劑必 須 I Ί 能 夠 均 勻 微 分 散 於 塗 層 9 所 K — 旦移 除 微 孔 網 路 而 提供 塗 i 曆 離 子 滲 透 性 0 選 擇 性 地 包 含 在電 解 溶 疲 中 的 鋰 鹽可 包 ί 1 括 在 聚 合 物 增 塑 劑 f 溶 劑 混 合 物内 所 以 一 旦 移 除聚 合 I 物 塗 層 中 的 增 塑 m 3 當 場 獲 得 鋰 鹽的 均 勻 分 敗 0 1 1 I 本 發 明 的 分 ΓΓΠ 器 可 僅 包 括 提 供電 極 之 間 充 分 隔以 防 1 1 止 導 致 電 池 短 路 的 電 路 形 成 之 多 孔聚 合 物 基 質 0 該 聚合 物 i 1 - 1 0 - 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2Ϊ0Χ297公釐） 412879 A7 B7 __ 五、發明説明（Υ) 基質可由烯烴，聚偏二氟乙烯及其相關連的共聚物類，聚 乙烯醇及其類Μ物構成。 較佳地，本發明的分隔器由二部份構成，纖維均聚物 的内部核心基質，埋置在多孔彈性聚合物Η中。核心基質 是一種由許多賣主如 Web Dynamics與 Hollingsworth/Vose 所製造之預成形捲的逋維狀複合物。該等材料是K迪小、 细磨成直徑約0.1激米與畏度約1.5微米的潘維之聚合物纖 雄製成。结構上，將該等基筲缱維無規地放置Κ在整個纖 維體產生非常小的孔。該等基質可賴由放置所需要厚度的 缴雄於進行中的輸送軌道上，及在和紙張製造相似的方法 中在滾茼下壓縮成片而製得。或者，可^濰維片熔嗔。所 得到的鑲維基質較佳0.75至5.0密耳的厚度和具有15和50 克/平方公尺之間的密度。較细的材料可藉由慣洌製造而 獲得。因為希望減少電極到每個範圃之間的離子路程*慣 例的材料將會具有少於0 . 7 5密耳的目標厚度與微少增加的 密度。只有在本發明中，允許孅維空泡與塑料的完全胞和 ，如此可將继維核心與整個分隔器的厚度減少至全部的 1.75至3.GQ密耳而無強度破壊·-' 分隔器缴維的均聚物選自聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯醇 ，及其類似物，由習知的方法製造。纖維是由高分子量聚 合物的半無規排列條所組成。均聚物之組成物在理論上是 可使用的。該等均聚物，商業上獲得於預成肜片，具有非 常低的翬位成本，且根據於電池應用中產生良好再現性的 本紙張尺度適用中國闺家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填^本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 412879 A7 ____ 五、發明説明（（〇 ) 說明書製造。該娥維基質提供強度與画强性，此可說明其 抗斷裂性。 彈性聚合物的選擇主要是視核心基質材料的組成而定 。在使用聚乙烯或聚丙烯缴維的情況下，較佳是聚偏二氟 乙烯的聚合浸湞劑。就聚乙烯酵核心而言，水相容性介入 材料如 Kynar®膠乳（Elf-Atochem)或特氟綸分散劑如杜 邦T-30為較佳的。基本的要求是真空擴敗後所形成的彈 聚合物片為多孔的，或能夠呈現多孔性，K允許離子遷移 。典型地，該聚合物，其為粉末，分敗於有機溶劑如丙麵 中。將增塑麵加入，賴由於室溫下或稍高的溫度4 0 - 6 0艺 中固化Μ調整粘度，且將混合物敷於缴維核心，如下： 濰維核心係放置在真空桌上且真空係施用於核心面朗 桌子之側。將側向移動的鑲造塊Μ聚合混合物填滿且鐽由 散佈將其塗敷於上面至所需的厚度。持鑛胨用真空直到將 所有的溶劑排放完。排除真空，將該雄維核心缴維反轉Μ 使真空側暴露，且Κ_造塊重複真空方法。可敷上多磨薄 塗層，且產生噑平滑，更均勻的塗層。 在此方法中，藉由真空將聚合温合物泣進纖維核心基 筲，完全地填滿填隙空間。溶劑的比例是足夠大的（大於 2Q體積百分比），以致於當前進穿過纖維核心之聚合物前 相遇及重叠，剰餘的溶劑再液化周圍的聚合物，且當溶劑 乾燥，形成一埋置纖維核心基質於其中之連鑕的*單一的 聚合薄片。沒有真實聚合物曆在缴雄基質上*在進行合併 -12- 本紙張尺度通用中國國家標準< CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） ί請先閲讀背面之注Ϊ項再填寫本頁) 訂 線； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 A7 A 7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 Ui ) 1 1 | 之 前 進 聚 合 物 邊 界 之 間 的 界 面 完 全 喪 失 任 何 的 獨 —Ij. 特 性 0 1 1 I 所 得 到 的 结 構 是 非 常 柔 軟 半 透 明 的 旦 平 滑 但 非 常 堅 1 I 固 9 如 該 等 簧 例 所 顯 示 的 0 請 先 1 閲 I 分 隔 器 的 全 部 厚 度 是 重 要 的 9 因 為 其 界 定 一 個 電 極 到 讀 背 1: 面 I 另 一 電 極 的 路 線 長 度 〇 如 上 面 所 指 出 的 » 慣 例 製 造 可 減 少 之 注 i 基 質 的 厚 度 〇 餘 留 在 分 隔 器 表 面 上 的 聚 合 物 厚 度 應 為 約 0.5 意 事 項 1 [ 密 耳 的 最 小 值 ΰ m 極 的 接 合 尤 其 是 在 持 鑛 的 複 合 物 结 構 再 填 1 中 ’ 需 要 約 1. 0 密 耳 〇 •4>tr Μ 論 如 何 其 顯 示 當 過 量 的 聚 合 混- %% 本 頁 ^•33^ * 合 物 跑 至 藉 由 鏘 造 塊 分 佈 的 基 質 表 面 上 將 獲 得 — 更 均 勻 的 1 1 .塗 〇 1 1 真 空 桌 是 個 具 有 大 多 數 直 徑 約 1 . ϋ至5 .0 牽 米 的 洞 之 1 訂 平 面 歧 管 0 將 一 個 细 網 目 鋪 子 (2 00 X200 網目 >故 置 在 歧 管 1 上 防 止 基 質 被 拉 進 該 等 洞 内 0 晋 驗 室 規 模 之 典 型 真 空 組 1 1 件 利 用 Va ri ac 連 接 安 裝 有 1-6 hp 馬 達 的 真 空 泵 0 當 m 維 基 1 I 質 的 填 隙 空 隙 被 聚 合 物 混 合 物 和 飽 和 時 可 達 到 — 適 量 的 聚 - 1 線 合 基 質 〇 當 空 的 空 隙 完 全 地 填 滿 時 產 生 飽 和 0 JI I 在 工 業 規 範 中 9 於 一 時 間 將 聚 合 物 混 合 物 塗 敷 在 單 — 1 平 板 薄 片 上 為 不 切 苴 m 院 的 〇 本 發 明 方 法 適 用 於 藉 由 將 漿 料 1 通 »_ΠΙ· 過 塗 覆 桿 1 並 接 著 藉 由 通 過 真 空 鼓 上 將 聚 合 合 物 浸 入 I 基 質 中 * 首 先 塗 在 -- 面 上 然 後 再 塗 佈 一 次 且 於 第 二 真 空 鼓. | 上 通 ψΙ 反 測 而 製 備 m 維 儲 料 的 整 個 捲 對 於 多 塗 層 可 使 1 1 用 對 應 複 數 的 鼓 〇 1 1 塗 料 的 塗 敷 可 籍 由 包 括 使 用 刮 刀 散 佈 或 銷 造 軋 製 1 1 - 1 3 - 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 五、發明説明（/ 或受控噴菝之任何習知的方法產生。塗料混合物中的成份 之比率將影響塗層结構的多孔性及黏署性。聚合物對增塑 劑的比率較佳應為2 : 1至1 : 1 (]等级，聚合物/增塑劑對丙 酮的比率在約1 . 5至2 . 1之間可得最佳结果。比率以w/ w表 示。填充劑如Ti〇2或Si02似乎是不需要存在於塗料中W 提供材料強度。 可與本發明的複合分隔器與電極一同使用的二次電池 元件為電解質及集電器系統已知於使用塑膠電極與分隔器 材料的電池科技的固態（乾燥}鋰離子領域中。在電解質溶 液中*典型的鋰盥類包括 L i P F 6 ，U A S F *5 ，L i B F 4 ，^ i C1U4 ，LiN(CF3 Sh )3 和 LiN(S02 C2 Fs )3 。用於分 散鋰鹽的典型溶劑系统包括二乙基，乙基，丙基，或二甲 基碳酸_，或其混合物，四骶呋喃，1，2 -二甲氧基乙烷 ，與其他鋰鹽於其中鋰離子鹽可離子化之有機溶劑·： 一般 而言，低钻度溶劑是較佳的（於25Ό< 〇.5 cP)，Μ幫助離 子遷移及擴敗。吸水率特性是重要的，因為鋰鹽在水性環 境中是高度不安定的。合適的溶劑必須具有少於10 Ρ Ρ1剪 水含蠆。 使用於本電池的集電器元件類為習知的金屬°較佳集 電器為具有複數微小洞孔之典型穿孔或擴張金.屬。 本發明是使用於任何種類電池，較佳為鍵離子電池’ 的複合電極與分隔器。該複合物可包括一個陽極與分隔器 ，一個陰極與分隔器，或較佳為--個陽極，陰極與分隔器 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > a4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項存填湾本頁)
412879 a? B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 ) 丨 I I 0 該 電 棰 是 由 分 敗 於 塑 化 聚 合 物 基 質 的 電 極 活 性 物 質 構 成 1 I i 0 該 分 隔 器 可 為 任 何 提 供 電 極 間 充 分 間 隔 VX 防 止 導 致 電.. 1 I 池 短 路 的 電 路 形 成 的 聚 合 物 结 構 較 佳 地 9 該 分 隔 器 為 藉 請 先 閱 1 1 ~ | 由 真 空 塗 敷 所 彤 成 的 聚 合 物 塗 佈 及 浸 透 之 纖 維 氈 片 0 讀 背 1 1: 面 I 將 電 極 活 性 物 質 混 入 包 括 溶 劑 聚 合 物 與 ί普 塑 劑 的 漿 之 注 1 意 I 料 中 〇 於 較 佳 的 方 法 中 該 漿 料 a 括 較 高 百 分 比 的 溶 劑 ( 事 項 1 r -S- 1 | 約 4£ 至 6 0 重 量 百 分 比 ) 該 漿 料 更 進 一 步 包 含 約 30 至 50 重 % i 至 本< IWjR- Μ 百 分 比 的 雷 解 質 活 性 物 質 〇 陰 極 漿 料 較 佳 可 包 括 約 2 % V.—, 1 I 1 U 慮 1 百 分 比 的 炭 黑 Μ 改 進 m 電 性 C 該 漿 料 進 一 步 可 包 括 1 1 I 於 聚 合 物 對 增 塑 劑 約 2 : 1 至 1 ： 10M 重 量 計 的 比 m 之 增 塑 劑 I 1 0 該 分 隔 的 陽 極 與 陰 極 漿 料 可 jOL TO 括 地 指 電 極 漿 料 或 第 一 和 i 訂 第 二 電 極 漿 料 0 1 I 將 該 等 電 極 漿 料 施 用 至 分 隔 ΓΤΤ3 器 較 佳 為 上 述 之 真 空 塗 1 I 佈 非 m 造 聚 合 物 氈 片 (聚合物飽和之分隔器） 0 漿 料 的 疵 用 1 1 dJ 無 限 制 藉 由 鑣 造 9 m 綱 印 刷 J 噴 霧 或 電 解 沈 澱 等 等 1 線 完 成 0 Jj 本 發 明 的 结 合 方 法 係 藉 由 於 溶 劑 濃 縮 或 進 料 大 氣 中 硬 _ I 化 該 等 電 極 漿 科 來 進 行 0 該 溶 劑 濃 m 或 進 料 大 氣 包 括 濃 度. 1 I 局 於 -一 般 大 氣 中 所 發 現 的 濃 度 之 溶 劑 蒸 氣 0 該 大 氣 為 一 般 i 1 空 氣 C* 1 實 際 上 分 隔 器 較 佳 固 定 在 一 能 夠 讓 真 空 拉 過 其 表 面 1 I 的 固 體 撐 體 S 例 如 真 空 鼓 表 面 或 平 床 真 空 表 面 該 第 —' 電 1 | 極 漿 料 然 後 塗 敷 至 分 隔 γΤΠ 器 的 第 —. 側 以 形 成 一 個 分 隔 器 — 第 1 1 15 - 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 412879 五、發明説明（if) 一電極漿料结構。接著將該分隔器一第一電極漿料结構封 入或部份封入於一個溶劑蒸氣保留装置内，例如一個箱子 ，容器或允許溶劑蒸氣濃縮或進料大氣的瞬間形成之其他 附件。分隔器的漿料塗佈側暴露於蒸氣物保留裝置的内部 及分隔器的無漿料塗佈側暴露於外面的大氣中。將該漿料 塗佈之分隔器放置在蒸氣物保留装置內κ至於該漿料為顚 倒懸·浮。當該電極漿料硬化時，蒸發的溶劑累積在蒸氣保 留裝置中產生溶劑蒸氣濃縮或進料大氣。當固化持缄時， 溶劑通過所成形的電極與分隔器複合物其且進人外面大氣 時容器的溶劑濃縮大氣終於與外面的大氣平衡。 茌第一個電極漿料硬化後，正常約5至3 ϋ分鐘，接著 將該分隔器-第一電極结構固定在鼓真空表面或平床真空 表面且以第二電極漿料塗佈在第二分隔器側。接著將該结 構封人或較佳為部份地封人蒸氣物保留装置中。分隔器一 第一電極结構的第二霄極漿料塗佈側暴兹於容器的内部， 第一電掻側暴露於外面大氣且第二電極漿料為自分隔器一 第一電極结構顚倒懸浮。該接结合方法如上發生。 該结合方法Μ如在正常空氣中硬化所經過的時間比較 具有增加的電極漿料硬化之總經過時間為特徵。此於溶劑 蒸氣湄縮或充電大氣的乾燥方法允許均勻乾燥，得到具有 比藉由風乾所獲得的電極更密集濃度活性物質的電極。圖 7與8為分隔器與電極複合物的掃描電子顯微照片。 該等前述方法藉由在該等電極與分隔器之間無邊界结 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（2Ι0Χ 297公釐} (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 Α7 Β7 合的形成允許電極區與分隔器區的接合，其可从不同的方 法表現特徴。 首先，參照圖1，該複合分隔器-電極Η可以具有三 個區，一個陰極區15，一緬陽極區16，與一個分隔器區20 為特徵。將該分隔器區與電極區的通界合併造成—個無縫 單元结構。該陰極區與陽極區包括各自的電極活性物質。 該分隔器區可包括多孔性孅維氈Μ，較佳Κ塗料聚合物塗 佈與浸潰。將陰極區15，陽極區16，與分隔器區20無縫接 合在一起且存在於電極與分隔器複合物10内。因為塗層的 混人*所Κ腸極，陰搔與分隔器區之間無界面存在。然而 ，該等區保留分段官能性。該電掩區在電池持讀的充電與 放電期間能夠可逆地接受和給與雞子；分隔器區在充電與 放電期間保持可浸透性Κ離子遷移且提供適當的電極區的 隔離以防止短路。該複合電極一分隔器可進一步Μ整體或 無縫為特徵。無缝表示沒有界面存在於含電極之聚合物與 塗佈聚合物的分隔器之間；將塗層溫人。對照上，習知的 ®池在不同的塗層之間具有真的界面，如在電搔與分隔器 薄）=!的層壓板中。 第二，一個複合單元電極與分隔器结構係彫成為其特 徵在其中埋置電極活性物質與聚合物氈片之聚合物基質。 當將電極漿料塗敷至分隔器的聚合物塗佈之部份，存在於 電極漿料中的溶劑部份地溶解該聚合物塗層，结果藉由溶 解使分隔器表面的聚合物基質重新排列，Μ至於該等電極 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填β本頁) 訂 線 經濟部智祛財產局員工消費合作社印製 412879 A7 B7 五、發明説明（/^) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 聚合物愛成分隔器聚合物塗層的聚合物分子散置於其中。 電極與分隔器區接合處的聚合物基質因此是不能從複合物 中任何一點的聚合物基質辨別的。 將電極與分隔器區並列於複合電極一分隔器中。這表 示電極區與分隔器區是互相緊鄰著排列。分隔器區與電極 區可Μ具有畏度與寬度為特徵。將電極區與分隔器區配置 Κ使其沿箸其長度與寬度接觸。正如同並列該等區，並列 該等區的元件。將電極活性物質配置Κ便與分隔器的長度 與寬度接觸。 該等上述說明顯琨電極聚合物和飽和分隔器之聚合物 相间。電極聚合物與分隔器聚合物可為不同的*只要它們 可溶解於同樣的溶劑中。在聚合物是不同的實例中，结合 Κ分隔器表面之聚合物基質的重新排列為特徵，所Μ電極 聚合物被分隔器聚合物均勻地散置其中。因為將聚合物敗 佈在原漿料一分隔器界瓸所Κ形成一個無Μ接合物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 和其他结合技術相對照，本發明的接合方法產生單一 密度之彈性電極的形成，如由電子顯微照片所證明的，具 有沿著電極的整個長度與寛度與分隔器緊密混入接觸。在 溶劑濃縮大氣中硬化避免在正常空氣中硬化之相關問題。 該等問題包括電極容易在電極一分隔器界面產生龜裂與分 離。當硬化藉由風乾發生時，溶劑快速地從槳料表面蒸發 。這導致在電極表面上產生密實乾爍的”蒙皮η和電極在其 表面的縮收。接著將內部電極（蒙皮層下的區域）於較慢的 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（2ΙΟX 297公釐） 412879 A7 B7 經濟部晳慧財產局員工消费合作社印製 f --- 五、發明説明 1 ) 1 1 速 度 乾 燥 曹 得 到 個 應 力 梯 度 0 此 由 於 乾 燥 收 m 之 應 力 梯 1 1 | 度 導 致 電 極 捲 曲 f 且 相 醖 的 捲 曲 應 力 専 致 靠 近 與 分 隔 器 之 1 1 電 極 界 面 的 電 極 龜 裂 〇 該 等 龜 裂 導 致 電 極 與 分 隔 器 之 間 接 請 先 1 Ί 觀 閱 I 觸 的 損 失 } 因 而 危 及 電 池 的 效 力 0 這 由 察 於 循 環 期 間 電 讀 背 1 面 I 極 風 乾 而 分 隔 器 己 分 離 得 到 支 持 0 此 外 > 當 風 乾 時 手 動 的 冬 1 I 剝 離 試 驗 顯 示 出 __. 較 低 的 接 合 強 度 0 意 事 1 項 ί 漿 料 可 K 塗 敷 在 各 種 構 型 之 分 隔 器 〇 m 如 Ϊ 可 沿 著 其 再 填 1 之 全 部 長 度 與 π 度 電 極 漿 料 塗 佈 分 隔 器 Η 0 後 所 得 到 本 頁 的 複 合 電 極 — 分 隔 器 可 分 割 成 所 爾 要 的 尺 寸 0 或 者 1 可 將 I 1 電 極 漿 料 塗 敷 在 分 隔 器 Η 的 一 系 列 的 Μ Μ 漿 料 塗 層 的 區 域 I i 隔 離 之 分 隔 區 域 0 此 種 構 型 可 允 許 折 曲 所 得 的 電 池 或 允 許 1 訂 從 支 撐 之 分 隔 器 片 分 剳 出 較 小 的 霄 池 而 沒 有 與 切 割 活 性 物 1 質 相 關 的 考 盧 0 i 1 本 發 明 二 次 電 池 结 構 可 Κ 具 有 赝 泛 種 類 形 狀 和 尺 寸 的 1 1 m 件 製 造 〇 因 為 該 複 合 物 保 留 高 度 彈 性 所 Μ 電 池 組 件 可 ! 線 埋 置 在 欲 強 化 之 物 件 的 非 常 结 構 中 0 因 為 大 量 的 再 充 電 循 Jl I 瑁 電 容 * 電 池 的 使 用 期 常 常 能 長 於 強 化 的 物 ί牛 本 身 之 使 用 1 Ί 期 〇 1 本 發 明 另 外 的 優 點 將 顯 示 於 下 列 的 實 例 中 0 I 實 例 1 I 椹 據 本 發 明 方 法 如 下 製 造 一 種 分 離 器 ♦ 4 從 賣 主 購 得 — 1 1 種 基 質 非 继 造 聚 乙 烯 織 維 片 (W eb D y η ant i c S， ΡΧ0074) C: 製 1 1 造 商 的 材 料 規 格 包 括 2 . 5密耳的厚度尺寸與不超過0 .1 毫 米 1 1 - 19 - 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） A7 B7 412879 五、發明説明（/ίΊ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的微孔大小。產物被製造成一面具有粗链的（無壓延的）表 面與另一面具有平滑的（壓延的）表面。材料的密度憑經驗 決定為28克/平方公尺。 聚合物塗佈步驟是在約25英时畏乘6英时寬片段的纖 雄片上進行。製備一種塗枓混合物，其含有1 9克 K y n a r ® 2 S (Π (範圍5 - 3 (U )品脾之聚偏二氟乙烯共聚物* 3 3克（範圍 1U-353S)己二酸二丁酷（當作增塑劑）*與135毫升（餘量）的 試劑级丙將共聚物與丙酮測量於一個密封容器内，搖 動約5分鐘，然後使其靜置一小時Μ溶解該共聚物。接著 加人增塑劑，將容器再密封起來並搖動約一分鏡1然後使 其靜置丨5分鐘Κ達成平衡。 將約.(J (] 4 ”厚的背紙Η放置在细網目篩子上端，其有 200 X 200網目構型的篩子，定位在具有5i X 23 1/8英 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 时孔洞之穿孔一般真空歧管的真空盤的上端。接著將纖維 Η之片段放置在真空桌上且將祖撻面朝下放置在背紙上。 將過量的塗料混合物（約1 Q毫升）散佈在真空化織維薄Η上 且與以6密耳間隙之鋪塊平滑分佈覆蓋於表面上。真空乾 燥後反轉薄片，將塗料温合物塗敷穿過8密耳間至粗糙面 。乾燥後再次反轉薄Η，將塗料.混合物塗敷穿過3密耳間 隙至原來第一或平滑側而覆蓋先前的塗料塗層。最後在乾 燥之後再一次反轉薄Η，將塗料溫合物穿過3密耳間隙塗 敷至第二或粗糙側而覆蓋先前的塗料塗層。塗層重量約為 1 ϋ 5克/平方公尺，與2 . 5密耳的基質厚度及約4 . 5密耳的 -2Π- 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 412879 at B7 五、發明説明（1 ) 塗層厚度。表4顯示出Variac設定對所產生的真空值（每 平方英时幾磅或毫升的水錕）之關係。該等值作圖於圖6 中 。 如下將如此製造的分隔器合併於固態鋰離子電池中： 陰極包括Ei5百分比的分敗在賈質上與分隔器共聚塗層相以 的組成物之基質中的L i Ni ΰ 2 ( F M C )。該塑性電極也a枯5 . 5 吞分比的炭黑（S u p e r - P品牌）Μ改進導電率。將陰極材料 的漿料塗敷到分隔器的一側且乾煥，同時懸浮之上側下至 溶劑蒸氣進料室中直到丙_ (溶劑）敗逸。標準配方#見表 3。 陽極包括6 5百分比的於與陰極類以的漿料之石墨（由 大阪瓦斯製造之M C Η Β 2 5 2 8 )·並將其Μ相似的方式塗敷在 分隔器的反側及乾燥。接著將該單元结構故置在豳浴中Μ 除去增塑劑|接著Μ真空乾燋方法除去殘餘的_。 接著乾燥，將窠電器與適當的萡鉛連接至陽極（飼）與 陰極（鋁）。然後所完成的單一结合電池结構放置於一個彈 性鋁化塑膠外殼中，然後外骰被横向密封箔鉛與二側。然 後將此預装配件放置於一個無水份與氧的室内*其中將預 定數量的電解質（1 . 2毫升至1 . 4毫升）分配入預装配件内。 該電解質組成物為碳酸乙二醏，碳酸二甲酯與1萁萁的Li ΡΗό 。完全的電解質可由商業上購得。接著分配電解貫， 將預装配件的開口密封Μ防止氧或水份進入及電解質損失 。接著從無水份與氧的室内移出，使電池在室溫中和將電 -2 1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填Ϊ?本頁) ν^τ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明説明 ) 丨 1 I 解 質 暎 收 進電 極與 分 隔 器 的 壓 力 下 靜 置 16小 時 0 1 1 1 使 用 A r b ] .η循 環 器 在 此 電 池 上 進 行 下 列 的 測 試 0 將 電 I 1 池 於 固 定 1 1毫 安培 m 流 之 調 整 循 環 充 電 至 最 高 至 12小 時 或， 請 先 閱 I 直 到 達 4 15伏 特的 電 壓 終 點 0 將 4 , 15伏 特 電 勢 持 m 保 持 另 讀 背 1 Ί： 面 外 二 小 時 。体 息十 分 鐘 後 * 將 電 池 於 1 4 毫 安 培 降 放 fin 电 至 1 . 5 之 注 意 I 伏 特 0 事 項 1 ] 電 再 1 於 第 二及 随後 的 循 環 中 陁 用 於 14 毫 安 培 之 流 高 至 填4 11)小 時 或 直到 達到 4 u伏 特 的 電 壓 終 點 〇 將 此 4 · 15伏 特 電 買 ·—-· 1 | 势 再 次 持 續保 持另 外 二 小 時 0 休 息 十 分 鐘 後 將 電 池 於 14 1 1 | 毫 安 培 放 電降 至2. 5伏特< 1 1 該 等 作圖 (圖1 a 3 a 與4a) 顯 示 在 從 充 電 到 休 息 的 轉 1 訂 整 期 間 之 最小 電壓 降 指 示 低 内 電 阻 其 大 部 份 可 歸 因 於 i I 分 隔 器 之 ffi異 多孔 性 〇 電 荷 曲 線 的 平 媛 斜 度 指 出 C/ 1 0速 度 J 1 | 因 子 與 預 計的 容量 值 是 一 致 的 Ο 在 每 個 電 池 的 電 容 曲 線 中 1 1 (圖2b 3b ，與 4b) 顯 示 當 進 行 重 複 的 充 Μ / 放 電 循 瑁 時 T 1 線 最 初 的 95 ffl A小 時輸 入 及 92 H A小 時 輸 出 ， 與 後 來 的 充 電 / 放 Jl I 電 效 率 再 現及 重複 地 達 到 9 7百 分 比 (比 較 急 遽 放 電 最 大 值 - 1 I 高 度 與 平 緩充 電最 大 值 高 度 )^ 圖 5 顯 示 進 — 步 充 電 / 放 1 1 電 循 環 沒 有電 容損 耗 0 [ 1 簧 m 2 ] 1 本 分 猫器 rrn τητ 的例 行 操 作 9 及 將 該 等 分 隔 器 進 行 於 不 平 常 1 I 的 實 驗 室 應力 顯示 非 常 低 的 故 障 率 j 其 諳 示 基 質 混 物 埋 1 1 I 置 在 固 體 、持 讀塑 膠 片 中 賦 予 -一 於 層 化 结 構 之 分 隔 器 中 未 1 1 / - 22 - ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） 412879 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明) ί 1 I 観 察 到 的 強 度 0 為 了 測 試 此 假設 本 發 明 的 分 隔 器 Η 進 行 1 1 | 於 伸 強 度 與 撕 裂 強 度 的 標 準 測試 0 該 等 測 試 在 紙 張 I 業 中 i j 被廣泛地使用於決定紙張的品質 0 請 先 f 閱 1 在 撕 裂 試 Μ 中 將 材 料 之矩 形 堆 固 定 在 m 擺 的 路 媒 讀 背 ί j 面 中 'j 鍾 擺 敲 擊 m Η 於 材 枓 的 縱向 切 □ 且 撕 裂 薄 Η m. 擺 之 注 I 的 能 量 損 失 為 樣 品 之 抗 撕 m 性的 測 量 ύ 本 試 驗 將 m 示 樣 品 意 事 項 1 之 施 用 於 單 一 點 之 抗 撕 裂 力 當 分 隔 器 Η 放 置 Η 塗 佈 Jrm 电 極 再 ύ 1 漿 料 時 這 m 成 一 個 重 要 的 製造 考 S 0 在 使 用 1 6 ϋ ί)克_擺 本’ 頁 的 埃 爾 門 多 夫 (Elemenderf)抗撕試驗器上使用 T A Ρ Ρ I 測 驗 1 1 步驟T 4 1 4進行該撕裂試驗 0 撕裂 強 度 與 拉 伸 強 度 的 结 果 分 1 1 別 顯 示 於 表 1 與 表 2 0 1 訂 表 1 提 出 基 質 缴 維 (揉品1 ) 由 不 使 用 真 壤 透 的 1 I m 塑 膠 所 製 造 之 分 隔 器 (樣品2 ) 根 據 本 發 明 真 空 方 法 1 1 所 製 造 的 分 隔 器 (樣品3 )的撕裂試驗结果 0 结 果 顯 示 樣 口 ΓΓΠ 1 t 3 之 撕 裂 強 度 (W力（克 )表示）戲劇性地增加 0 结 果 指 出 i 線 非 真 空 製 造 的 m 造 分 隔 ΓΤΤ3 器 的 機械 方 向 (MD)撕裂與横 向 (CD) 撕 裂 有 適 度 的 it 加 (2 X與控制組比較）及Κ真空製造的分隔 1 器 大 量 的 増 加 (4X與控制組比較） 因 此 說 明 αα 單 一 薄 Η 的 撕 1 裂 強 度 顯 著 增 加 0 ] 表 2 顯 示 拉 伸 強 度 試 驗 的结 果 0 在 此 試 驗 中 材 料 藉 1 由 其 末 端 拉 扯 且 測 量 在 其 拉 伸至 斷 裂 之 前 的 距 離 此 試 驗 l 1 具 有 評 估 材 料 在 處 理 期 間 將 如所 經 驗 忍 受 張 力 0 结 果 指 出 1 1 應 用 真 空 的 分 隔 器 優 於 那 些 鑛造 在 缴 維 基 質 上 的 分 隔 ΓΤΠ 器 0 1 1 - 2 3- 1 i 本紙張尺度適用中國國家標华（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879
五、發明説明（VM 這表示分隔器捲可被位伸以確定材料於電極塗佈期間適當 的定位。而且，因為破損是與拉力無關而為一絕對值，但 是與拉伸差異有關，可使用拉伸容忍度去品質管理CQ C)該 等方法控制，而非猜測與本方法的每一個步驟相關之拉力 的磅數。使用了 A P P I測驗步驟T 4 進行拉伸試驗。 表 1 樣品1D 讀取;52-ply MD之撕裂 大小 CD之撕裂 大小 撕裂 gf MD 撕裂 gf CD 撕裂係數 iuN sq i/g MD 撕裂 係數 CD 樣品1 平均值 12.7 15.1 6.4 7.6 2.3 2.7 標準值 1.3 0.3 最大值 14.0 15.0 最小值 11.0 15.0 樣品2 平均值 24.0 31.7 12.0 15.9 2.4 3.2 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210'乂297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再祯寫本頁)
A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 B7 五、發明説明（ 標準值 0.7 3.3 最大值 25.0 37.0 最小值 23.U Ζ7.0 揉品；J 平均值 48.1 52.S 24.1 26.4 3.2 3.5 漂準值 2.7 2.6 最大值 51.0 55.0 最小值 44.0 48.0 表 2 樣品ID 拉伸 磅/英 拉伸 % TEA J/平方公尺 拉伸係數 N-M/克 樣品1 平均值 1.27 6.21 1Q.02 S. 15 -25- (請先閲讀背面之注意事項再填"本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 B7
五、發明説明（D 最小值 1.15 3.62 4.75 7.41 最大值 1.33 8.07 13.61 3.54 標準值 0.05 1.34 2.69 0.30 樣品2 .平均值 1.66 67.3S 145.67 5.97 最小值 1.15 46.76 92.24 5.36 最大值 1.33 81.犯 13.G1 6.56 標準值 1).05 10.67 30.18 ϋ_36 樣品3 平均值 1.53 85.85 161.90 3.61 最小值 1.47 78.76 143.66 3.47 最大值 1.60 92.33 186.62 3.73 標準值 0.05 4.81 14.27 0.13 -2 6- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（2[0X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 A7 B7 五、發明説明（/) 表 3 標準陰極 材料 重蠆％ 重量- A c e t 重量％ L i N i〇2 31.80 146.50 6 6.38 炭黑 2.65 12.20 5.53 K y n a r 4.86 2 Z . 4 0 10.15 DBA 8.60 39.60 17.84 丙嗣 52.09 0 . 0 D 0.00 100.00 220.70 100,00 標準陽極 材料 重量％ 重量-A_c e t 重量％ HCKB 35.85 179.65 6 6.77 (請先Μ讀背面之注意事項再填艿本頁) '^τ 線 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 412879 A7 B7 五、發明説明（>4 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 炭黒 1.99 0.97 3.70 K y n a r 5.48 2 7.44 1 U . 1 9 DBA 10.40 5 2 . 1 ϋ 19.36 丙嗣 4 6.29 0 . ϋ ϋ 0.00 l Q ϋ . (] U 2 6 9. 1 fi 100.00 標準分隔器 材料 重量％ 重量-A c e t 重量％ K y n a r 11.88 2 Z . 4 ϋ 3 6.13 DBA 20.83 3 9.60 63 . S7 丙嗣 67 . 5 ϋ 0.00 0.00 100.00 62.00 100.00 (請先K1讀背面之注意事項再填??本頁) 0 -" 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 412879 五、發明説明（/j ) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表 4 覆蓋包含彈性模凝Η的桌子 V a r i a c Ρ S ί πι ίπ Η g 1 ΰϋ 1.48 7 7. Βϋ 1.26 65 3ϋ 1 . 0S 56 70 0.69 4 6 6ϋ 0.71 37 50 0.56 2 9 40 0.42 22 30 0.28 14 -29- (請先閱讀背面之注意事項洱填筠本頁) # 訂 線、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Μ規格（210X297公釐） 1 41S879 A7 B7五、發明説明（4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 覆蓋包含未 塗佈網DYNAMICS P X 0 0 7 4的桌子 V a r i a c P S I i in H g 10 0 0.80 4 1 90 0.7S) 3 6 80 0.60 3 1 7 0 0.51 ΖΊ eo IK 42 11 50 0.33 17 40 0.2 5 13 30 0.17 3 簧洌3 本發明的複含電極與分隔器之横截面藉由掃描電子顯 微法U1 ΰ 〇)分析。該複合電極與分隔器係如說明書及簧例 (請先閱讀背面之注意事項再衹舄本頁)
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I 412879 A7 B7 五、發明説明（y"|) 1與實例2所述製造。 用新Xacto刀小心切割横截面樣品，然後使用雙面等 電膠帶安裝K L G針狀樣品柱上。接地K小量導電碳塗料進 ~步增強，該塗料用Μ連接短管表面和樣品。在安装期間 必須小心以確定感趣的横截面區域推出樣品短管的逢緣Κ 提供濟楚的視野。為了觀察，將痣品安裝在臺子上，該# 子預傾斜至9 ϋ度以提供横截面的直接視野而不需進一步傾 斜S Κ Μ。不需要進一步的處理（亦即，無導電塗科，等等） 就可Μ看到樣品。 在L E (J 3 8 2場放射S Ε Μ中観看樣品，該S Ε Μ能夠將電壓 從丨）.5伏特加速至3 ϋ伏特，操作距離從1萆米至3 0毫米， 與放大倍數從2 ϋ X至S Q 0，ϋ ϋ ϋ X。該谲表具有用於二次電子 影像（S E i )，反向散射電子圖像（B S Ε )，反向敗射電子K i k -u c h i圖形（B S ϋ K P )與能里分散光譜學（E D S )的檢驗器。為了 此研究*只使用E T S EI檢測器，因為這樣產生最詳细肜 面圖。所有的樣品成像於5伏特的加速電壓。操作距離於 8毫米至1 2犖米間的範圍。圈像放大倍數為10 0 X。 所得到顯微照片顯示於圖7中。在中間的電子密集白 &结構為具有聚合物填滿空洞之多孔性非嫌造氈片_:非纖 造氈片的上下區域為藉由接合含電極活性物質的聚合物漿 料"S聚合物塗佈之分隔器所形成的電極區。在含有電極活 性物質的電極區與非織造氈片聚合物塗科（分隔器區）之間 沒有可辨識的界面存在。 -31- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (讀先聞讀背面之注意事項再填将本頁) #‘ 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4128V9 A7 B7 五、發明説明（7;&) 與的在顆在的情片，間區 器端。狀，Η 事氈 二之器 隔上片球度氈件造第物隔 分 Η 氈集密造 二織。合分 合徴造密子織明非合聚與 複顯織子電非証人整的區 之。非電的為察進全 質極 3 行的的少域觀移完物 |电 例進洞質較區此遷的性於 實 3 空基，的 .，子區活茌 m 例滿物暗間域粒極極存 0)簧填合較子區性電電面 50如物聚。料器活與含界 U 像合佈 子性隔極器與有 數成聚遍粒活分電隔層沒 倍與有散性極示致分塗 ， 大製具分活電表導示物此 放備是之極數且法表含因 高。層方電多層方，聚。 較圖色下的與塗合曆的在 為面白片-區片SI接塗片存 8 截集氈極氈表，物氈面 4 圖的密造電造物一合造界。 例極子 _ 為織合第聚继有間 實電電非料弗聚:的非沒之 (請先閱讀背面之注意事項再填转本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 i 六、申請專利範圍 1. 一種複合分隔器及電極，其包括： —電極區，在該電極區持繮充電與故霄期間，該電極區 能夠可逆地接受與給與雛子； 一分隔器區，在該電極區的充電與放電期間*該分隔器 區具有滲透性Κ雜子遷移； 一種聚合物基質，該電極區與該分隔器區藉由該聚合物 基質接合以形成之一種摂合物；該分隔器區與該電極區 並列於該複合物中。 2. 棍據申請專利範圔第1項的複合分隔器及電極，其中該 電極區進一步包括選自鋰插入物質和含鋰金鼷氧化物的 電極活性物質。 3. 根據申請專利範圍第2項的複合分隔器及電極，其中該 鋰插人物質係選自包括合成石墨，天然石墨，石油焦炭 與摻雜焦炭。 4·根據申請專利範_第2項的複合分隔器及電極，其中該 含鋰金屬氧化物是選自包括LiCoOz ，LiNi02及UMnz 〇4 0 5. 根摟申諝專利範園第1項的複合分隔器及電極，其中該 分隔器區進一步包括一種選自包括織造與非继造氈片的 纖雄多孔性撐體。 6. —種複合分隔器與電極，其包括： 一種聚合物基質； 一種埋置於該聚合物基質中的電極活性物質； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） {請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) -n n I 一n n ] _ 412879 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一種埋置於該聚合物基質中的纖維多孔性聚合物氈片， 該缴維多孔性聚合物氈片與該霄極活性物質並列。 7. 根據申請專利雔圃第6項的複合分隔器及電極，其中該 電極活性物質係選自包括含碳物質與含鋰金屬氧化物。 8. 根據申讅專利範圔第7項的複合分隔器及電極，其中該 含碳物質係選自包括天然石墨*合成石墨，石油焦庚與 摻雜焦炭。 3.根據申請專利範圍第7項的複合分隔器及電極*其中該 含鋰金靥氧化物係選自LiCo〇2 ，UNi02及LiMn2 。 10. 根據申諸專利範圃苐6項的複合分隔器及電極，其中該 聚合物基質進一步包括複數聚合物分子，該聚合物分子 均勻地散佈整個該聚合物基質，。 11. 根據申謫專利範圍第6項的複合分隔器及電極，其中該 多孔性纖維氈片係選自包括非绷造與織造聚合物氈片。 12. —種彤成複合電極與分隔器的方法，該方法包括下列步 驟： > 將一種電極漿料塗敷至分隔器；及 使該電極漿料於溶劑蒸氣澴緬大氣中硬化。 13. 棍據申讅專利範圔第12項的方法，其中該電極漿料S括 一種聚合物，一種增塑劑與一種電極活性物質，該聚合 物與該増塑劑溶解於一種溶劑中。 14. 根據申請專利範圍第13項的方法，其中該聚合物為聚偏 二氟乙烯及其相關之共聚物。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .---- - - - - ---- ------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 412879 題 D8 、申請專利範圍 15. 根據申諝專利範_第13項的方法，其中該增塑劑選自包 括通式h OOC(CH2 )NCOOR2之非芳族、脂肪族二醱_ ，其中h與1?2為甲基-，乙基-，两基-，丁基-，或其 组合物，且η為1至約7。 16. 根據申請專利範圔第13項的方法，其中該電極活性物質 係選自包括 UC0O2 ，LiNi02 ，LiMn2 〇4 ，天然石墨 ，合成石墨*石油焦炭與接雜焦炭。 17. 根據申諝專利範圍第13項的方法，其中該電極活性物質 K飽和該聚合物飽和之分隔器的聚合物混合。 18. 根摁申請專利範圃第12項的方法，其中該霣極漿料硬化 以形成一個與該聚合物飽合之分隔器的無鏠结合。 13.—種彤成複合電極與分隔器的方法，該方法包括下列步 驟： 將一種電極漿料塗敷至分隔器；及 使該電極漿科於蒸氣保留装置中硬化。 20. 根據申請專利範圃第19項的方法，其中該電極漿料包括 一種聚合物，一種增塑劑與一種電極活性物質，該聚合 物與該増塑粼溶解於一種溶劑中。 21. 根據申謫專利範圃第2(1項的方法，其中該聚合物為聚偏 二氟乙烯及其相闥之共聚物。 22. 根據申請專利範圍第2fl項的方法，其中該增塑爾選自包 括通式 h 00C(CH2 )NC00R2之非芳族、脂肪族二酯類 ，其中ϋι與R2為甲基-，乙基_，两基_，丁基或其 -3 - 本紙張尺度適用ΐ國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------1 Γ.---1 — --------訂---------線 T'-J (請先閲讀背面之泫意事項再填寫本頁) . 412879 I D8 六、申請專利範圍 組合物，且η為1至約7。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 23.根據申請專利範圍第2 0項的方法，其中該電極活性物質 係選自LiCoOa ，LifiiOz ，LiHn2 (U ,合成石墨，天 然石墨，石油焦炭與接雜焦炭。 24·根據申諝專刹範圍第2 0項的方法，其中該電極活性物質 與飽和該聚合物飽和之分隔器的聚合物混合。 2 5.根據申請専利範圃第19項的方法，其中該電極漿科硬化 K形成一涸與該聚合物飽合之分隔器的無縫结合。 26. —種在能夠吸引真空穿過其表面的固體撐體上肜成一種 複合電搔與分隔器的方法，該方法包括以下步嫌： 固定一個在該撐體上具有第一和第二側的分隔器，藉由 在第一分隔器側之反向吸引真空； 將一種電極漿料塗敷至該分隔器的第二俩；及 使該電極漿料於溶劑蒸氣湄縮大氣中硬化。 27. —種在能夠吸引真空穿過其表面的固體撐體上形成複合 電極與分隔器的方法，該方法包括以下步驟： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將具有第一和第二側的分隔器固定在該撐通上，藉由在 第一分隔器側之反商吸引真空； 將一種電極漿料塗敷至該分隔器的第二側；及 使該電極漿料於溶劑蒸氣保留裝置中硬化。 28. —種二次電池分隔器，其包括 一種由聚合材料製造的雛子遼透性之多孔性彈性片；及 一種埋置在該多孔性彈性片中之Η吠繼維基質核心*該 -4- 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 8388 AKaD 412879 六、申請專利範圍 激維基質更界定複數之被該聚合材料佔據的填隙空位。 23·根據申請專利第28項的二次電池分隔器，其中該多孔性 强性片是單一的。 30.根據申諳專利第28項的二次電池分隔器*其中該基質核 心具有面對陽極接合之第一表面及面對陰極接合之活性 物質，且其中該由聚合材料製成的薄片提供一種覆蓋該 基霣核心的第一表面上之聚合材料層和提供一種覆兹在 該基質核心的第二表面上之聚合材料層。 31·—種可位於陰極與陽極之間的二次電池分隔器，該分隔 器包括： 一種實質上平坦的堪維基質核心，其具有一個第一表面 和一倕背對第一表面的第二表面，該基質核心具有延伸 在第一與第二表面之間的厚度，該基質核心界定複數個 延伸自基質核心厚度之填隙空位，及 一種單一離子狻透性多孔强性聚合片，其具有該 基質埋置其中，該聚合Η佔據基質核心的填隙空位。 32. 根據申請專利第31項的二次電池分隔器*其中聚合物片 提供一種覆蓋基質核心的第一表面上之聚合材科層和提 供一種覆蓋該基質核心的第二表面上之聚合材料層。 33. —種製造電池分隔器的方法，包括 Κ一或更多之一種包含一種非芳族溶劑增塑劑和一種溶 劑媒疲的聚合物混合物之塗料塗敷至具有二側之孅維聚 合核心基質之第一側； -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，鐵— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂--------* 線 J、***'^---------- 41281 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 將真空施用至該聚合核心基質的反面K產生聚合物混合 物浸透及浸潰該核心基質的毛细管的空隙； 持續該臭空直到該溶爾媒疲完全地蒸發； 將一個或多個之聚合物混合物塗料施用至該基質的第二 側上； 將冥空施用其反面以產生聚合物混合物進—步浸透及浸 潰該核心基質的毛细管的空隙，旦進一步產生從每個該 基質側之聚合物邊界浸透Μ合併；及 持鑛該真空真到該溶爾媒疲完全蒸發° 34.根據申諝專利第33項的方法，其中將足夠的聚合物混合 物塗敷在該基質的兩面Μ提供一種現蓋該基質核心的第 一表面上之聚合材料層和進一步提供一種覆蓋該基質核 心的第二表面上之聚合材料層。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公釐）
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110690061A (zh) * 2018-10-05 2020-01-14 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 一种电容构建方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1043796A4 (en) * 1997-12-18 2003-05-02 Mitsubishi Electric Corp PRODUCTION OF LITHIUM-ION SECONDARY BATTERIES
JP4385425B2 (ja) * 1999-02-19 2009-12-16 ソニー株式会社 固体電解質電池及びその製造方法
JP2002542574A (ja) * 1999-02-19 2002-12-10 アムテック リサーチ インターナショナル エルエルシー 導電性自立マイクロポーラスポリマーシート
EP1203419A1 (en) * 1999-07-02 2002-05-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Nonaqueous electrolyte lithium secondary batteries
JP3728162B2 (ja) * 1999-12-15 2005-12-21 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
WO2001089022A1 (en) * 2000-05-19 2001-11-22 Korea Institute Of Science And Technology A lithium secondary battery comprising a super fine fibrous polymer separator film and its fabrication method
US6749650B2 (en) * 2001-05-21 2004-06-15 Delphi Technologies Inc. System and method for multilayer fabrication of lithium polymer batteries and cells
US20020170169A1 (en) * 2001-05-21 2002-11-21 Gonzalez Jose E. System and method for multilayer fabrication of lithium polymer batteries and cells using surface treated separators
US8010180B2 (en) * 2002-03-06 2011-08-30 Mako Surgical Corp. Haptic guidance system and method
SE525367C2 (sv) * 2002-11-08 2005-02-08 Nilar Int Ab En elektrod och en metod för tillverkning av en elektrod
DE10336380B4 (de) 2003-08-06 2005-08-25 Carl Freudenberg Kg Ultradünner, poröser und mechanisch stabiler Vliesstoff und dessen Verwendung
US20060257728A1 (en) * 2003-08-08 2006-11-16 Rovcal, Inc. Separators for use in alkaline cells having high capacity
AR045347A1 (es) * 2003-08-08 2005-10-26 Rovcal Inc Celda alcalina de alta capacidad
AU2004300440A1 (en) * 2003-12-10 2005-06-30 Rovcal, Inc. High capacity alkaline cell utilizing cathode extender
AR047875A1 (es) * 2004-06-04 2006-03-01 Rovcal Inc Celdas alcalinas que presentan alta capacidad
CN100553025C (zh) * 2005-01-26 2009-10-21 松下电器产业株式会社 锂二次电池用负极和使用其的锂二次电池及它们的制造方法
TWI338403B (en) * 2005-09-29 2011-03-01 Lg Chemical Ltd Electrode with enhanced performance and electrochemical device comprising the same
EP2201628B1 (en) 2007-08-21 2015-02-18 A123 Systems, Inc. Separator for electrochemical cell and method for its manufacture
US20090081552A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Greatbatch Ltd. Electrochemical cell with tightly held electrode assembly
CN101809801B (zh) * 2007-09-28 2014-03-26 A123系统公司 具有无机/有机多孔膜的电池
CN102388483B (zh) * 2009-01-12 2016-04-06 A123系统有限责任公司 叠层电池及其制备方法
AU2010259173B2 (en) * 2009-04-24 2015-03-19 Applied Nanostructured Solutions Llc CNT-based signature control material
US9111658B2 (en) 2009-04-24 2015-08-18 Applied Nanostructured Solutions, Llc CNS-shielded wires
BRPI1014711A2 (pt) * 2009-04-27 2016-04-12 Applied Nanostrctured Solutions Llc aquecimento de resistência com base em cnt para descongelar estruturas de compósito
US9167736B2 (en) * 2010-01-15 2015-10-20 Applied Nanostructured Solutions, Llc CNT-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
AU2011214120B2 (en) * 2010-02-09 2013-10-24 Bae Systems Plc Rechargeable batteries
KR101818640B1 (ko) * 2010-03-02 2018-01-15 어플라이드 나노스트럭처드 솔루션스, 엘엘씨. 카본 나노튜브 주입된 섬유를 포함하는 전기 장치 및 그의 제조 방법
CA2790205A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-09 Applied Nanostructured Solutions, Llc Spiral wound electrical devices containing carbon nanotube-infused electrode materials and methods and apparatuses for production thereof
US8780526B2 (en) 2010-06-15 2014-07-15 Applied Nanostructured Solutions, Llc Electrical devices containing carbon nanotube-infused fibers and methods for production thereof
EP2629595A2 (en) 2010-09-23 2013-08-21 Applied NanoStructured Solutions, LLC CNT-infused fiber as a self shielding wire for enhanced power transmission line
US9085464B2 (en) 2012-03-07 2015-07-21 Applied Nanostructured Solutions, Llc Resistance measurement system and method of using the same
CN104919639B (zh) * 2013-01-15 2019-02-01 阿莫绿色技术有限公司 聚合物电解质、利用其的锂二次电池及其制备方法
US9923196B2 (en) * 2013-10-03 2018-03-20 Johns Manville Conductive mat for battery electrode plate reinforcement and methods of use therefor
DE102016213223A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinheit für eine Batteriezelle und Elektrodeneinheit
EP3553868B1 (en) * 2017-05-15 2022-09-14 LG Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
JP6992701B2 (ja) * 2018-08-06 2022-01-13 トヨタ自動車株式会社 セパレータ一体型電極の製造方法、及び、セパレータ一体型電極
JP7131472B2 (ja) * 2019-04-25 2022-09-06 トヨタ自動車株式会社 セパレータ付き電極板の製造方法及び電池の製造方法
CN114128029A (zh) * 2019-05-24 2022-03-01 赛尔格有限责任公司 改进的带涂层的电池隔板及电池
WO2020252600A1 (en) * 2019-06-21 2020-12-24 The University Of British Columbia Stretchable electrochemical cell

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4320185A (en) * 1981-01-19 1982-03-16 Mpd Technology Corporation Production of a cell electrode system
US4386987A (en) * 1981-06-26 1983-06-07 Diamond Shamrock Corporation Electrolytic cell membrane/SPE formation by solution coating
US4550064A (en) 1983-12-08 1985-10-29 California Institute Of Technology High cycle life secondary lithium battery
US4654281A (en) * 1986-03-24 1987-03-31 W. R. Grace & Co. Composite cathodic electrode
US4994335A (en) 1988-09-10 1991-02-19 Ube Industries, Ltd. Microporous film, battery separator employing the same, and method of producing them
US5227264A (en) 1991-02-14 1993-07-13 Hydro-Quebec Device for packaging a lithium battery
JP2717890B2 (ja) 1991-05-27 1998-02-25 富士写真フイルム株式会社 リチウム二次電池
US5219680A (en) 1991-07-29 1993-06-15 Ultracell Incorporated Lithium rocking-chair rechargeable battery and electrode therefor
US5478673A (en) 1992-10-29 1995-12-26 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
US5571634A (en) 1993-03-05 1996-11-05 Bell Communications Research, Inc. Hybrid lithium-ion battery polymer matrix compositions
US5418091A (en) 1993-03-05 1995-05-23 Bell Communications Research, Inc. Polymeric electrolytic cell separator membrane
US5540741A (en) 1993-03-05 1996-07-30 Bell Communications Research, Inc. Lithium secondary battery extraction method
CA2119959C (en) 1993-03-30 2000-03-14 Soichiro Kawakami Secondary battery
US5362581A (en) * 1993-04-01 1994-11-08 W. R. Grace & Co.-Conn. Battery separator
US5426006A (en) 1993-04-16 1995-06-20 Sandia Corporation Structural micro-porous carbon anode for rechargeable lithium-ion batteries
EP0627776B1 (en) 1993-05-14 1997-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Lithium secondary battery
US5387479A (en) 1993-06-16 1995-02-07 Valence Technology, Inc. Electrodes for rechargeable lithium batteries
US5350645A (en) 1993-06-21 1994-09-27 Micron Semiconductor, Inc. Polymer-lithium batteries and improved methods for manufacturing batteries
US5336573A (en) * 1993-07-20 1994-08-09 W. R. Grace & Co.-Conn. Battery separator
US5427872A (en) 1993-11-17 1995-06-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Dendrite preventing separator for secondary lithium batteries
DE69514711T2 (de) 1994-05-12 2000-05-31 Ube Industries, Ltd. Poröser mehrschichtiger Film
US5656393A (en) * 1994-10-21 1997-08-12 W. R. Grace & Co.-Conn. Flexible electrode, product and process of forming same
US5437692A (en) 1994-11-02 1995-08-01 Dasgupta; Sankar Method for forming an electrode-electrolyte assembly
US5498489A (en) 1995-04-14 1996-03-12 Dasgupta; Sankar Rechargeable non-aqueous lithium battery having stacked electrochemical cells
US5686201A (en) 1994-11-23 1997-11-11 Polyplus Battery Company, Inc. Rechargeable positive electrodes
FR2729009B1 (fr) * 1994-12-28 1997-01-31 Accumulateurs Fixes Electrode bifonctionnelle pour generateur electrochimique ou supercondensateur et son procede de fabrication
JPH10512390A (ja) 1995-01-13 1998-11-24 エス・アール・アイ・インターナシヨナル 有機液体電解質と可塑剤
JP3581474B2 (ja) 1995-03-17 2004-10-27 キヤノン株式会社 リチウムを利用する二次電池
US5705292A (en) 1995-06-19 1998-01-06 Sony Corporation Lithium ion secondary battery
JPH09167618A (ja) 1995-12-19 1997-06-24 Fuji Photo Film Co Ltd 非水二次電池
US5778515A (en) * 1997-04-11 1998-07-14 Valence Technology, Inc. Methods of fabricating electrochemical cells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110690061A (zh) * 2018-10-05 2020-01-14 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 一种电容构建方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999031743A1 (en) 1999-06-24
US6180281B1 (en) 2001-01-30
AU1806399A (en) 1999-07-05

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