TWI633696B - 鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，所述之鋰金屬極板包含集電層、多孔電性絕緣層、離子擴散層及鋰金屬層；其中多孔電性絕緣層包含一具有較大孔洞的絕緣結構層與一具有較小孔洞的多孔抑制層，且絕緣結構層係設置於集電層的一表面，而多孔抑制層則係設置於與集電層不相鄰的絕緣結構層的另一表面上。藉由多孔抑制層的孔洞尺寸，以限制其下方的鋰金屬的生長，避免鋰突觸不斷向上生長而發生穿刺的情形，以提高鋰金屬電池的安全性。

Description

鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池

本發明是關於一種電極板，特別關於一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池。

現有以鋰為活性材料的電池系統係具有工作電壓高(3.6V)、能量密度大(120Wh/kg)、重量輕、壽命長及環保性佳等優點，在以鋰為活性材料的電池系統中，充電式金屬鋰電池是最早發展的鋰電池系統，雖然具有很高的能量密度，但由於金屬鋰的化性很強、易與電解質反應，造成金屬鋰電池有不穩定和安全性的問題。基於安全性的考量，近年來，多改以研發較為新型的充電式鋰高分子電池的，其係以高分子電解質取代原本有機溶劑以做為電池內的電解液，大大提高了鋰電池在使用上的安全性。

對於電池系統而言，除了過去對於安全性的高度要求外，為了提供電子產品能具有更長的操作時間，電池系統的使用壽命又再次成為電池系統研發的重要議題，故許多電池系統的研究方向，係由追求電池系統的安全性轉向電池系統的壽命。而由過去以鋰電池系統的發展進程來說，雖然金屬鋰電池系統在過去因為安全性的因素而被中斷，但不可否認的是，由於金屬鋰電池系統的活性材料係直接採用金屬鋰，故與其他離子鋰電池系統或鋰高分子電池系統相較，金屬鋰電池系統所提供的能量密度係大於該些鋰化合物的電池系統。

惟，金屬鋰係為一種非常活潑的金屬，若非在適當的儲存環境或是良好的操作環境下，金屬鋰本身係相當容易發生激烈的氧化還原反應。也因此，在實際的應用上，金屬鋰電池若能有效地克服其使用時的安全性疑慮並降低其在製程或儲存時的 困難性，其實是非常符合現行可攜式的智慧型電子產品的需求。

有鑑於上述，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，以有效克服上述之該等問題。

本發明之目的在提供一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，藉由一多孔電性絕緣層中的絕緣結構層，俾使鋰金屬電池中的鋰金屬電池中的鋰金屬可在特定的區域中析出。

本發明之目的在提供一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，藉由一多孔電性絕緣層中的多孔抑制層，俾使鋰金屬電池中在充電下所形成的鋰金屬樹枝狀結晶，被限制在特定高度下生長，同時由於因為多孔抑制層之機械應力存在關係，進而限制垂直生長高度，迫使鋰金屬樹枝狀結晶往水平方向成長，使得絕緣結構層的穿孔空間被沈積的鋰金屬相當程度的利用，而不會發生鋰金屬樹枝狀結晶刺穿電性絕緣層，藉以避免內部短路的問題，同時也因機械應力的限制，藉以避免因樹枝狀結晶往垂直方向持續增長而將電池厚度做明顯的增加。

本發明之目的在提供一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，藉由在多孔電性絕緣層結構內部設置有離子擴散層，離子擴散層內有顆粒狀結構或纖維狀結構材料與孔洞分布，其中鋰金屬電池中的鋰金屬可以在離子擴散層的孔洞內進行沈積與剝離，同時沈積過程中鋰金屬更可以依附於離子擴散層的顆粒狀結構或纖維狀結構形成保護鋰金屬表面的(SEI)，由於鋰金屬沈積與剝離的尺寸變化(15~20um)相對於固態電解質界面的厚度(10~50nm)差別太大，若無支撐則每次沈積與剝離都會相當的破壞固態電解質界面，而破壞固態電解質界面則需要損耗可逆容量(鋰離子濃度)，因此本發明設計離子擴散層內的顆粒狀結構或纖維狀結構材料成為支撐固態電解質界面在鋰金屬沈積與剝離的結構材料，或是更甚者，部分顆粒狀或纖維結構材料直接參與此固態電解質界面的形成，進而支撐固態電解質界面，並使鋰金屬沈積 (plating)與剝離(striping)過程減少持續生成固態電解質界面進而減少可逆容量的損失。

本發明之目的在提供一種鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，藉由離子擴散層以在採用液態或膠態電解液的系統中，離子擴散層內的顆粒狀與纖維狀結構材料可以協助電解液依附其表面，並進而在鋰金屬沈積與剝離過程中，因為鋰金屬的體積佔據與釋放，而使電解液順利移入與移出離子擴散層的孔洞空間，這同時有助於持續維持良好的鋰金屬與電解質介面完整性，進而減少沈積介面電阻增加程度與介面過電壓之形成並大幅改善沈積厚度不均問題。

為達上述之目的，本發明係提供一種鋰金屬極板，其係包含一集電層、一多孔電性絕緣層、至少一離子擴散層及一鋰金屬層，其中多孔電性絕緣層包含一絕緣結構層及一多孔抑制層。

本發明尚提供一種鋰金屬電池，其係包含一鋰金屬極板、一正極極板、一電性絕緣層以及一封裝膠框，其中鋰金屬極板係包含一集電層、一多孔電性絕緣層、一離子擴散層及一鋰金屬層，其中多孔電性絕緣層包含一絕緣結構層及一多孔抑制層。

藉由本發明所揭露的鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，係可利用多孔電性絕緣層與離子擴散層，俾使鋰金屬可在特定區域析出，且不會發生刺穿鋰金屬電池中的電性絕緣層，故不會發生內部短路的問題。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10a、10b、10c、10d、10e‧‧‧鋰金屬極板

102‧‧‧集電層、第一集電層

104‧‧‧多孔電性絕緣層

104a‧‧‧絕緣結構層

104b‧‧‧多孔抑制層

106‧‧‧鋰金屬層

108‧‧‧離子擴散層

H1‧‧‧第一穿孔

H2‧‧‧第二穿孔

AD1‧‧‧第一黏著層

AD2‧‧‧第二黏著層

20‧‧‧電性絕緣層

30‧‧‧正極極板

302‧‧‧第二集電層

304‧‧‧正極活性材料層

40‧‧‧封裝膠框

50‧‧‧鋰金屬電池

第1圖係為本發明之一種鋰金屬極板的截面結構示意圖。

第2圖係為本發明之另一種鋰金屬極板的截面結構示意圖。

第3圖係為本發明之再一種鋰金屬極板的截面結構示意圖。

第4圖係為本發明之又一種鋰金屬極板的截面結構示意圖。

第5圖係為本發明之又一種鋰金屬極板的截面結構示意圖。

第6圖係為本發明之鋰金屬電池的截面結構示意圖。

如第1圖所示，其係分別表示本發明所揭露之鋰金屬極板的截面結構示意圖。所示之鋰金屬極板10a係包含一集電層102、一多孔電性絕緣層104、至少一離子擴散層108及一鋰金屬層106，且多孔電性絕緣層104係包含一絕緣結構層104a及一多孔抑制層104b；其中，多孔電性絕緣層104的絕緣結構層104a係設置於集電層102的一表面上，由於絕緣結構層104a具有至少一個第一穿孔H1，故可使得集電層102的部分表面可藉由第一穿孔H1而顯露出，在此顯露出的表面上，則係為設置鋰金屬層106的位置，在第一穿孔H1內，除了設置在集電層102表面上的鋰金屬層106外，更在第一穿孔H1內部設置有離子擴散層108，其係可與鋰金屬層106直接地或間接地接觸，抑或是未與鋰金屬層106接觸，離子擴散層108可完全填入第一穿孔H1內、或部分地填入在第一穿孔H1內，但完全不超出絕緣結構層104a，因此也不會穿入至多孔抑制層104b，也完全不會填入至多孔抑制層104b的第二穿孔H2內。當然，絕緣結構層104a更可具有多個第一穿孔H1，因此，在每個第一穿孔H1中，係依照上述結構的方式設置鋰金屬層106與離子擴散層108，其態樣係如第2圖所示。

而就材料與結構而言，集電層102的材料可為金屬或任何導電的材質所構成者，一般常見的有銅、鎳、鋼，或其組合合金，在結構上，集電層102可以為實心的層狀結構，也可以為多孔的層狀結構。基於電容量的要求與設計，鋰金屬層106的厚度可介於0.3~5微米之間。多孔電性絕緣層104則至少必須為其表面不具電子導電性的材質所構成的結構，所述的多孔電性絕緣層104包含了絕緣結構層104a與多孔抑制層104b，因此，就結構上而言，當絕緣結構層104a及/或多孔抑制層104b為單層結構體時，其構成的材料則係為絕緣材料，可例如為絕緣高分子材料、絕緣陶瓷材料、絕緣玻璃材料、絕緣玻璃纖維材料、或上述材料之任意組合， 其中絕緣高分子材料可為聚醯亞胺、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚胺酯、聚丙烯酸、環氧樹脂或矽膠，絕緣玻璃纖維材料可為FR4等級的玻璃纖維材料，常見的材料可為FR4環氧樹脂玻璃纖維材料，而當絕緣結構層104a及/或多孔抑制層104b為多層結構體時，其構成的材料除了上述的絕緣材料之外，亦可為包覆有上述材料的任何材質，或是覆蓋有上述絕緣材料的任何材質。

另外，離子擴散層108的結構為多孔的結構，其係可為高分子材料、陶瓷材料、玻璃材料、纖維材料或上述材料之組合所構成，離子擴散層108的的多孔結構係可為粒子堆積所構成的孔洞、或纖維狀材料所構成的孔洞，其中粒子狀材料係可為陶瓷顆粒，高分子顆粒與玻璃顆粒，纖維狀結構材料可為高分子纖維材料或玻璃纖維材料，且更可將離子擴散層108的顆粒狀與纖維狀結構材料之表面改質為帶有正或負電荷的表面，舉例來說，帶有正電荷的離子擴散層108表面，係可有效減少表面電雙層產生，因此可減少鋰離子在遷移時所產生的極化現象，而帶有負電荷的離子擴散層108表面則可使鋰離子分布更為均勻。

請同時參閱第2圖與第3圖所示，在第2圖中，鋰金屬極板10b的第一穿孔H1與第二穿孔H2的孔徑可分別為一致的，換言之，所有的第一穿孔H1的孔徑可以為單一尺寸，所有的第二穿孔H2的孔徑可為單一尺寸，其態樣如第2圖所示，或者是第一穿孔H1與第二穿孔H2的孔徑可分別為不同的，換言之，第一穿孔H1的孔徑可以是多種尺寸的，第二穿孔H2的孔徑可以是多種尺寸的，所述的鋰金屬極板10c的態樣則如第3圖所示，而在實際的應用上，具有單一尺寸的第一穿孔H1的絕緣結構層104a，係可搭配具有單一尺寸的第二穿孔H2的多孔抑制層104b，也可搭配具有不同尺寸的第二穿孔H2的多孔抑制層104b，反之，對於具有不同尺寸的第一穿孔H1的絕緣結構層104a也可依照不同的電池設計需求，而搭配不同結構的多孔抑制層104b，但無論上述何種結構的組合，所述的第二穿孔H2的孔徑係必須小於第一穿孔H1的孔徑。對絕緣結構層104a來說，當其僅具有一個第一穿孔H1時，第一穿孔 H1的尺寸係不大於電池有效的活性區域，而當絕緣結構層104a具有多個的第一穿孔H1時，無論第一穿孔H1的孔徑為單一尺寸或非單一尺寸時，孔徑尺寸的分布範圍係不小於50微米，對多孔抑制層104b來說，當第二穿孔H2的孔徑為單一尺寸時，由於鋰金屬述之結晶的尺寸係大於1微米，孔徑尺寸的分布範圍係不大於1微米，當第二穿孔H2的孔徑非為單一尺寸時，孔徑尺寸的分布範圍係不大於1微米。

另外，除了上述的孔徑尺寸外，絕緣結構層104a的開孔率係介於40%~99.5%之間，其中所述的高開孔率態樣的實現必須搭配相當具有細窄封裝邊緣的鋰金屬極板(未顯示此態樣)，多孔抑制層104b的開孔率係介於25%~80%之間，且絕緣結構層104a的厚度係介於15~40um之間，多孔抑制層104b的厚度係介於1~25微米之間，而整體的多孔電性絕緣層104的厚度係介於16~65微米之間。

再請同時參照第4圖與第5圖所示，係為本發明所揭露之鋰金屬極板的截面結構示意圖。與上述態樣不同的是，在第4圖的鋰金屬極板10d中，集電層102與多孔電性絕緣層104中的絕緣結構層104a之間，設置有第一黏著層AD1，其因在於集電層102與多孔電性絕緣層104係屬異質性的介面，因此第一黏著層AD1在材料上的選取係可選自於熱固型高分子材料、熱塑型高分子材料或兩者之組合的材料，其中，熱固型高分子材料可選自於矽膠、環氧樹脂、壓克力樹脂及上述材料之組合，熱塑型高分子材料則可選自於聚乙烯、聚丙烯、熱塑性聚醯亞胺、熱塑型聚氨酯...等材料，同時，若採用液態或膠態電解液系統，則此所述的第一黏著層AD1最好是不被電解液影響而減少黏著力的材料，例如矽膠、聚乙烯、聚丙烯、熱塑性聚醯亞胺...等，俾以可在長時間接觸液態或膠態電解液系統的情況下，仍可將金屬的集電層102與非金屬的絕緣結構層104a緊密地黏著；此外，若絕緣結構層104a與多孔抑制層104b非一體成型之結構者，其鋰金屬極板10e的態樣則係如第5圖所示，在絕緣結構層104a與多孔抑制層104b之間，更可藉由 第二黏著層AD2以將絕緣結構層104a與多孔抑制層104b彼此黏合，所述的第二黏著層AD2的材質係可與第一黏著層AD1的材質相同。當然，上述的第一黏著層AD1與第二黏著層AD2亦可同時採用，但其材質雖然都可以是以上的候選材料，但不一定需要相同，然而，為了達到薄化的目的，第一黏著層AD1的厚度應盡量控制在1~30微米之間，第二黏著層AD2的厚度則應盡量控制在1~30微米之間，以避免增加離子在鋰金屬極板10d、10e中遷移的距離，同時維持整體電池能量密度。相似於上述，在液態電解質系統或膠態電解質系統中，第二黏著層AD2在材料的選取上亦傾向於選取不與電解液(尤其是極性有機溶劑)反應的材質，例如但不限於矽膠、聚乙烯、聚丙烯、熱塑性聚醯亞胺...等，避免因為與電解液長時間的接觸而發生溶解、膨潤裂化等反應。

接續，在第6圖中係顯示本發明所揭露之鋰金屬電池的截面結構示意圖。鋰金屬電池50係包含鋰金屬極板10b、正極極板30(包含第二集電層302及正極活性材料層304)、電性絕緣層20與封裝膠框40，鋰金屬極板10b與正極極板30對應設置，電性絕緣層20則係夾設在正極極板30與鋰金屬極板10b之間，封裝膠框40環設在鋰金屬極板10b的第一集電層102與正極極板30的第二集電層302內側表面的周緣，俾使完全密封鋰金屬電池50，且大部分的封裝膠框40在正投影方向上，係不超過鋰金屬極板10b及/或正極極板30的邊緣，也就是說，大部分的封裝膠框40係設置在鋰金屬極板10b的第一集電層102及/或正極極板30的第二集電層302的邊緣內側，而非外露於第一集電層102及/或第二集電層302的邊緣。上述的說明係指大部分的封裝膠框40的態樣，舉例來說，在特定的態樣下，由於第一集電層102與第二集電層302的尺寸並不相同，例如可為第一集電層102稍微大於第二集電層302的態樣，因此仍會有部分的封裝膠框40外露於第一集電層102及/或第二集電層302的邊緣。

其中，電性絕緣層20必須具有離子導通的能力，且係可為高分子隔離層、具有塗層的高分子隔離層、陶瓷隔離層或 為固態電解質。當鋰金屬電池50為液態電解質系統、膠態電解質系統或混合式的電解質系統時，所述的電性絕緣層20可為高分子隔離層、具有塗層的高分子隔離層或陶瓷隔離層，當鋰金屬電池50為固態電解質系統時，則電性絕緣層20係直接為固態電解質層。

上述係為本發明所揭露的主要結構特徵，以下則係說明本發明的反應機制。首先，由於鋰金屬極板中的集電層上依序設置有絕緣結構層與多孔抑制層，且鋰金屬層係設置於絕緣結構層中第一穿孔的底部，也就是外露於第一穿孔的集電層表面上，同時，在第一穿孔中因設置有離子擴散層，故，當鋰離子要進入到鋰金屬極板時，充滿有液態或膠態的電解質的多孔抑制層的第二穿孔，會將鋰離子傳導至離子擴散層的區域，在離子擴散層的區域內有顆粒狀結構或纖維狀結構材料與孔洞分布，其中鋰金屬電池中的鋰金屬可以在離子擴散層的孔洞內進行沈積與剝離，同時沈積過程中鋰金屬更可以依附於離子擴散層的顆粒狀結構或纖維狀結構形成保護鋰金屬表面的固態電解質界面(SEI)，由於鋰金屬沈積與剝離的尺寸變化(15~20um)相對於固態電解質界面的厚度(10~50nm)差別太大，若無支撐則每次沈積與剝離都會相當的破壞固態電解質界面，而破壞固態電解質界面則需要損耗可逆容量(鋰離子濃度)，因此本發明設計離子擴散層內的顆粒狀結構或纖維狀結構材料成為支撐(SEI)在鋰金屬沈積與剝離的結構材料，或是更甚者，部分顆粒狀或纖維結構材料直接參與此(SEI)的形成，進而支撐(SEI)，並使鋰金屬沈積(plating)與剝離(striping)過程減少持續生成(SEI)進而減少可逆容量的損失，同時藉由電解液與離子擴散層的顆粒狀與纖維狀材料結構表面的依附性(表面張力)，可將液態或膠態電解質均勻且連續地引導到位於絕緣結構層底部的鋰金屬層，俾使離子交換的效率能夠提升，且因為離子擴散層的表面更可經過表面處理以使其帶有電荷(正或負都可)，因此除了可有助於電解質的分布外，離子絕緣層中顆粒狀材料結構或纖維狀結構若其上多帶正電荷則可以協助減少集電層表面因電雙層而產生之鋰離子遷移極化，其若多帶負電荷則會使鋰離子 分布更為均勻，同時也有利於鋰金屬不定向地生長。

另外，由於絕緣結構層與多孔抑制層的孔徑設計，俾使鋰金屬可完全在絕緣結構層的第一穿孔內成長，換言之，當鋰金屬析出時，一般而言係沿著垂直方向生長出類似於樹枝狀結晶的鋰金屬，但因為多孔抑制層的第二穿孔孔徑小於鋰突觸的結晶尺寸，因而析出的鋰金屬無法持續往垂直方向生長，進而改向水平方向進行結晶，且同時因為離子擴散層提供良好的結晶條件，故使得鋰金屬更傾向在第一穿孔中析出並沉積，故不易導致刺穿電性絕緣層的問題。

綜上所述可知，絕緣結構層與多孔抑制層由於要能夠提供一定的限制鋰金屬生長方向的能力，故其機械障礙力必須達到一定的強度，也因此，更必須選取具有較高楊氏模數的材料。此外，上述絕緣結構層的第一穿孔的分布密度若提高，則可有助於提高整體鋰金屬電池的結構強度，反之，若絕緣結構層的第一穿孔分布密度較低，則可使得鋰金屬電池整體的結構變得較為柔軟。

與習知技術相比，本發明揭露的鋰金屬極板及其應用之鋰金屬電池，係可藉由不導電的多孔結構層，俾以有效地限制鋰金屬析出的方向與區域，進而可避免鋰金屬電池容易發生鋰析出刺穿的情形，有效提高鋰金屬電池的安全性。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

Claims (27)

1. 一種鋰金屬極板，其係包含：一集電層；一多孔電性絕緣層，係鄰設於該集電層，該多孔電性絕緣層包含：一絕緣結構層，設置於該集電層的一表面，該絕緣結構層具有至少一第一穿孔，俾使該集電層的部分該表面由該第一穿孔露出，該表面的其餘部分則被該絕緣結構層覆蓋；以及一多孔抑制層，鄰設於該絕緣結構層，該多孔抑制層具有複數個第二穿孔，該第二穿孔的孔徑係小於該第一穿孔的孔徑；至少一離子擴散層，其係為多孔性的且設置於該絕緣結構層的該第一穿孔內，且完全位於該多孔抑制層的下方而未突出於該些第二穿孔；以及一鋰金屬層，係設置於該集電層露出於該第一穿孔的部分該表面上。
2. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該集電層可為實心結構或多孔結構。
3. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層及/或該多孔抑制層係為單層結構或多層結構。
4. 如請求項3所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層及/或該多孔抑制層的材質係選自於絕緣高分子材料、絕緣陶瓷材料、絕緣玻璃材料及上述材料之組合。
5. 如請求項4所述之鋰金屬極板，其中該絕緣高分子材料的材質係為聚醯亞胺、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚胺酯、聚丙烯酸、環氧樹脂或矽膠，且該絕緣玻璃材料係為FR4環氧樹脂玻璃纖維材料。
6. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層的開孔率係介於40%~99.5%。
7. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層具有複數個該些第一穿孔。
8. 如請求項7所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層的該些第一穿孔係具有相同的孔徑或不同的孔徑。
9. 如請求項8所述之鋰金屬極板，其中該些第一穿孔的孔徑係不小於50微米。
10. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該多孔抑制層的開孔率係介於25%~80%。
11. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該多孔抑制層的該些第二穿孔係具有相同的孔徑或不同的孔徑。
12. 如請求項11所述之鋰金屬極板，其中該些第二穿孔的孔徑係不大於1微米且大於0微米。
13. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該多孔電性絕緣層的厚度係介於16~65微米。
14. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層的厚度係介於15~40微米。
15. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該多孔抑制層的厚度係介於1~25微米。
16. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該鋰金屬層的厚度係介於0.3~5微米之間。
17. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該集電層與該絕緣結構層更藉由一第一黏著層以黏著。
18. 如請求項17所述之鋰金屬極板，其中該第一黏著層的材質係選自於熱固型高分子材料、熱塑型高分子材料及上述材料之組合，且該熱固型高分子材料係選自於矽膠、環氧樹脂、壓克力樹脂及上述材料之組合，且該熱塑型高分子材料係選自於聚乙烯、聚丙烯、熱塑性聚醯亞胺、熱塑型聚氨酯或上述材料之組合。
19. 如請求項17所述之鋰金屬極板，其中該第一黏著層的厚度係介於1~30微米。
20. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該絕緣結構層與該多孔抑制層更藉由一第二黏著層以黏著。
21. 如請求項20所述之鋰金屬極板，其中該第二黏著層的材質係選自於熱固型高分子材料、熱塑型高分子材料及上述材料之組合，且該熱固型高分子材料係選自於矽膠、環氧樹脂、壓克力樹脂及上述材料之組合，且該熱塑型高分子材料係選自於聚乙烯、聚丙烯、熱塑性聚醯亞胺、熱塑型聚氨酯或上述材料之組合。
22. 如請求項20所述之鋰金屬極板，其中該第二黏著層的厚度係介於1~30微米。
23. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該離子擴散層的材質係選自於高分子材料、陶瓷材料、玻璃材料、纖維材料或上述材料之組合。
24. 如請求項1所述之鋰金屬極板，其中該離子擴散層更經過表面處理使其帶電，且該離子擴散層的表面更帶有正電荷或負電荷。
25. 一種鋰金屬電池，其係包含：一鋰金屬極板，其係包含：一第一集電層；一多孔電性絕緣層，係鄰設於該第一集電層，且該多孔電性絕緣層係包含：一絕緣結構層，設置於該第一集電層的一表面，該第一多孔層結構具有至少一第一穿孔，俾使該第一集電層的部分該表面由該第一穿孔露出，該表面的其餘部分則被該絕緣結構層覆蓋；以及一多孔抑制層，鄰設於該絕緣結構層，該多孔抑制層具有複數個第二穿孔，該第二穿孔的孔徑係小於該第一穿孔的孔徑；至少一離子擴散層，其係為多孔性的且設置於該絕緣結構層的該第一穿孔內，且完全位於該多孔抑制層的下方而未突出於該些第二穿孔；以及一鋰金屬層，係設置於該第一集電層露出於該第一穿孔的部分該表面上； 一正極極板，其係包含一第二集電層及一正極活性材料層，該正極極板與該鋰金屬極板對應設置；一電性絕緣層，其係夾設於該正極極板與該鋰金屬極板之間，該電性絕緣層係具有至少一種電解質；以及一封裝膠框，其係環設於該鋰金屬極板的該第一集電層與該正極極板的該第二集電層內側表面周緣以構成密封。
26. 如請求項25所述之鋰金屬電池，其中該電性絕緣層係為離子導通的，且該電性絕緣層係為高分子隔離層、具有塗層的高分子隔離層、陶瓷隔離層或固態電解質。
27. 如請求項25所述之鋰金屬電池，其中大部分的該封裝膠框在正投影方向上係不超過於該鋰金屬極板及/或該正極極板的邊緣。