TWI644471B - 用以生產用於電池應用之隔離膜的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用以生產用於電化學裝置之電絕緣隔離膜的方法及裝置。此方法包括提供具有一正面和一背面的一可撓性基板，以及施加包括陶瓷材料的一多孔塗層至可撓性基板的正面與背面中的至少一者，其中施加多孔塗層包括在感應加熱的一坩堝中將一金屬汽化。

Description

用以生產用於電池應用之隔離膜的方法及裝置
本揭露之實施例是有關於一種薄膜形成方法、和一種用以形成薄膜在可撓性基板上之裝置。本揭露之實施例特別是有關於一種塗佈一隔離膜(separator)的方法、以及一種裝置，該裝置用以將一含金屬材料汽化，並將包含汽化的含金屬材料之一多孔塗層(例如是氧化鋁(AlOx)和/或氧化矽(SiOx))沉積於用於電池應用之一隔離膜。
一電分離器(electrical separator)可以例如是被描述為在電池中使用的隔離膜(separator)、及其中在電極須彼此分離的同時保持離子導電性(ion conductivity)的其他設備。
傳統上，一隔離膜包含一薄、多孔且電絕緣的物質，其具有高度的離子孔隙率(ion porosity)、良好的機械強度以及對於用於系統(例如是電池的電解液)中的化學品和溶劑的長期穩定性。在電池中，隔離膜應使陰極與陽極完全電絕緣。除此之外，隔離膜應該是永久彈性的，並且遵循系統中的運動，該些運動不只由外部負載(external load)所引起，也由電極隨著離子的結合與排放之「呼吸」所引起。
一般而言，隔離膜對於使用其之系統的壽命和安全性方面的決定至關重要。舉例來說，可重複充電的電池之發展在很大程度上受合適的隔離膜材料之開發所影響。
電池系統，諸如高能量電池或高性能電池，係用於各種應用中，其中重要的是具有最大量的可用電能。高能量電池或高性能電池例如是用於包含可攜式電子裝置、醫療、交通運輸、電網連接的大型能量儲存器、可再生能源的儲存器、和不斷電供電系統(uninterrupted power supply,UPS)的應用中。
一般而言，用於高能量電池或高性能電池的隔離膜可具有如下特性：非常薄以確保滿足低特定空間要求且最小化內部電阻、具有高孔隙率(porosity)以確保低內部電阻、以及輕量化以達成電池系統的低比重。
在許多應用中，例如是在全電動車輛(fully eletric vehicle)所用的牽引電池(traction battery)中，大量的能量係需要的。此些應用中的電池經常是以諸如鋰或鋰化合物的反應性金屬(reactive metal)為基礎，並且在完全充電的狀態下儲存大量的能量，此種能量不能以不受控制的方式釋放。此些電池應用具有特殊的安全性要求，特別是此些電池應用之隔離膜必須符合非常高的標準以防止故障。
有鑑於此，在此所述之實施例的一個目的，在於提供一種方法及裝置用以生產更安全的用於電池應用之隔離膜，特別是用於高能量電池或高性能電池之隔離膜。
根據本揭露之一方面，提出一種用以生產用於電化學裝置之電絕緣隔離膜(electrically insulating separator)之方法。此方法包括提供具有一正面及一背面的一可撓性基板，以及施加包括陶瓷材料的一多孔塗層至可撓性基板的正面與背面中的至少一者，其中施加多孔塗層包括在感應加熱的一坩堝中將一金屬汽化(evaporating)。
此外，提出一種蒸鍍裝置，該蒸鍍裝置用以沉積包括陶瓷材料的一多孔塗層於一可撓性基板的表面上。此蒸鍍裝置包括：一退捲模組，退捲模組用以提供一卷的可撓性基板；一塗佈鼓，安排成用以導引可撓性基板往一蒸鍍腔室；一氣體導入裝置，安排成用以可控制地導入一反應氣體至蒸鍍腔室；以及一重捲模組，用以重新捲繞(re-wind)可撓性基板，其中，蒸鍍腔室包含用以將一金屬汽化之感應加熱的至少一坩堝。
本揭露的其他方面、優點及特徵可顯見於附屬項、描述說明以及所附圖式。
100‧‧‧蒸鍍裝置
101‧‧‧裝卸載腔室
102‧‧‧蒸鍍腔室
107‧‧‧氣體導入裝置
108‧‧‧電漿源
110‧‧‧退捲模組
111‧‧‧可撓性基板
112‧‧‧導引滾子
113‧‧‧退捲方向
114‧‧‧重捲方向
120‧‧‧塗佈鼓
130‧‧‧重捲模組
140‧‧‧汽化裝置
150‧‧‧線上監測系統
170‧‧‧樞軸裝置
180‧‧‧張力模組
190‧‧‧真空裝置
200‧‧‧放大部分
210‧‧‧電漿
211‧‧‧多孔塗層
220‧‧‧控制系統
230‧‧‧汽化方向
240‧‧‧電源
300‧‧‧方法
310、320、330、340、350、360、370‧‧‧步驟
為了能夠理解本揭露上述特徵的細節，可以參照典型實施例，得到對於簡單總括於上之本揭露更詳細的敘述。所附圖式是關於本揭露的實施例，並敘述如下：
第1圖示出依照在此所述之實施例的用以沉積包括陶瓷材料的多孔塗層至一可撓性基板的表面上的一蒸鍍裝置之示意圖。
第2圖示出第1圖中的蒸鍍裝置之部分放大圖。
第3圖繪示依照在此所述之實施例的用以生產用於電化學裝置之一電絕緣隔離膜的方法之示意圖。
以下將對於本揭露的各種實施例進行詳細說明，其一個或多個範例如圖式所示。在以下對於所附圖式的描述中，相同的元件符號代表相同的元件。一般而言，僅對於個別實施例的差異作描述說明。每個範例係提供用於說明解釋，並非用以限制本揭露。所繪示出或描述之一實施例的部分特徵，可用於其它實施例或和其他實施例結合使用以進一步產生另一實施例。所述內容意欲涵蓋此種修改和改變。
如在此所使用者，術語「電化學裝置(electrochemical device)」可以理解為意味著電化學能量儲存器，其可以是可充電的或不可再充電的。在這方面，本揭露不區分術語「蓄電池(accumulator)」與「電池(battery)」之間的差異。在本揭露的內文中，以下將術語「電化學裝置(electrochemical device)」和「電化學電池(electrochemical cell)」用作為同義詞。電化學電池例如也涵蓋了電容(capacitor)。在於此所述的實施例中，電化學電池可以被理解係為能量儲存器的最小功能單元。在工業實務中，多個電化學電池可以頻繁地串聯或並聯連接以增加儲存器的總能量容量(total energy capacity)。在本文中，參考多個電化學電池。因此，工業上設計的電池可具有單個電化學電池或多個並聯或串聯連接的電化學電池。
作為基本功能單元的電化學電池通常包括具有相反極性的兩個電極，即負(陽)極和正(陰)極。兩個電極藉由佈置在電極之間的隔離膜彼此絕緣，以防止發生短路。電池係由電解液填充，亦即離子導體，其為液體、呈凝膠狀、或有時為固態。隔離膜係為可離子滲透的，並且在充電或放電循環中，允許陽極與陰極之間的離子交換。
舉例來說，在鋰離子電化學電池中，隔離膜通常由微孔聚乙烯和聚烯烴所製成。在充電和放電循環的電化學反應期間，鋰離子透過隔離膜中的孔隙在電化學電池的兩個電極之間傳輸。高孔隙率可增加離子導電度。然而，當例如是在循環過程中形成鋰的樹枝狀結晶(dendrites)而使電極之間發生短路，一些高孔隙率的隔離膜可能會受電性短路所影響。為了防止電化學電池故障，隔離膜的組成和生產方式係相當重要。
根據在此所述的實施例，可生產出非常薄的隔離膜。因此，首先可以降低無益於電化學電池的活性之電化學電池的組份比例。接著，厚度的減少同時帶來離子導電度的增加。根據在此所述之實施例之隔離膜，允許例如電池組(battery stack)的密度增加，以致相同的體積可以儲存更大量的能量。一般而言，根據在此所述之實施例，限制電流(limiting current)的密度亦可類似地透過電極面積的擴增而增加。
根據在此所述之實施例之生產用於電化學電池之電絕緣隔離膜的方法，可用以生產與電化學電池分離的隔離膜，亦可用以生產直接整合於電化學電池中的隔離膜，例如像是具有一體成型隔離膜(integrated separator)之鋰離子電池。在一體成型隔離膜的應用中，可以在電化學電池的電極上直接形成單層隔離膜或多層隔離膜。
在於此所述之實施例中，隔離膜可以包括陶瓷材料，此材料係為非導電或導電性甚差的金屬氧化物之中至少一者，所述金屬為鋁、矽，鉛、鋯、鈦、鉿、鑭、鎂、鋅、錫、鈰、釔、鈣、鋇、鍶及其組合。雖然矽通常被視為準金屬，但在本揭露的內文中只要提及金屬就應包括矽。一般而言，根據在此所述的實施例，對於具有強鹼性電解液的電化學電池，可透過選擇特別抗鹼的輸入材料(input material)對隔離膜進行優化。舉例來 說，可以使用鋯或鈦代替鋁或矽作為無機組成物以形成多孔塗層。多孔塗層將接著包括氧化鋯或氧化鈦代替氧化鋁或氧化矽。
根據在此所述的實施例，沉積於可撓性基板上之多孔塗層可具有在從約為25nm(奈米)至約為300nm之範圍內的厚度，例如是100nm至200nm。具有此厚度的隔離膜在電化學電池中允許非常高的能量密度。根據在此所述之實施例的蒸鍍裝置，與傳統的隔離膜塗佈技術例如浸塗法(dip-coating)相比，可允許非常高的塗佈速率。塗佈速率通常可根據要沉積於基板上之陶瓷材料的厚度和類型作改變。
根據在此所述的實施例，電絕緣隔離膜可選擇性地包括選自以下群組的一聚合物材料：聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚酯(polyester)、聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(polyimide)、聚烯烴(polyolefin)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose)、聚丙烯酸(polyacrylic acid)、聚乙烯(polyethylene)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚苯醚(polyphenyl ether)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene))、聚乳酸(polylactic acid)、聚丙烯(polypropylene)、聚丁烯(polybutylene)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚苯乙烯(polystyrene)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl meth acrylate))、聚甲醛(polyoxymethylene)、聚碸(polysulfone)、苯乙烯-丙烯腈(styrene-acrylonitrile)、丁苯橡膠(styrene-butadiene rubber)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate)、苯乙烯馬來酸酐(styrene maleic anhydride)、及其組合。亦可以使用例如在鋰基電化學電池中的強還原條件下安定的任何其它聚合 物材料。根據在此所述之實施例，對於具有強鹼性電解液的電化學電池，可透過選擇特別抗鹼的輸入材料對隔離膜進行優化。舉例來說，隔離膜可以包括聚烯烴(polyolefin)或聚丙烯腈(polyacrylonitrile)代替聚酯(polyester)。
在於此所述的實施例中，聚合物材料可具有高熔點，例如大於200℃。包含高熔點聚合物材料之隔離膜對於具有快速充電循環的電化學電池是有益的。由於根據在此所述的實施例之包含高熔點聚合物材料之隔離膜的高度熱穩定性，配置此種隔離膜的電化學電池並非那麼地熱敏性(thermal sensitive)，且能夠承受由於快速充電引起的溫度上升而不會產生對隔離膜的不利影響或損壞電池。此種電化學電池可以具有明顯更快速的充電循環，這對於電動車輛而言非常有益，其可以在相當短的時間內充滿電。
根據在此所述之實施例，本揭露之隔離膜可具有在從10%至90%之範圍內的孔隙率，例如在從40%至80%的範圍內。多孔的隔離膜提供電解液一滲透途徑，並減少電解液的滲透時間(electrolyte penetration time)。如在此所理解的孔隙率係有關於可及性(accessibility)或開放孔隙(open pore)。一般而言，孔隙率可透過本領域技術人員所熟知的方法來確定，例如透過水銀孔隙率測定法(method of mercury porosimetry)，或者可以透過所使用之材料的體積和密度並假設所有孔隙係為開放孔隙來計算出孔隙率。
第1圖示出用以沉積包括陶瓷材料的一多孔塗層至一可撓性基板111的表面上之一蒸鍍裝置100之示意圖。蒸鍍裝置100包括一裝卸載腔室101，用以將可撓性基板111裝載進入蒸鍍裝置100或將可撓性基板111從蒸鍍裝置100卸載。根據在此所述之實施例，裝卸載腔室可以在可撓性基板111的處理期間保持在真空下。提供一真空裝置190，例如是一真空泵，以將裝卸載腔室101抽成真空。
根據在此所述的實施例，裝卸載腔室101包括一退捲模組110與一重捲模組130。一退捲的可撓性基板111可提供在退捲模組110。可撓性基板111在處理期間可被退捲(箭頭113)並由一個或多個導引滾子112導引至塗佈鼓120。經處理之後，可撓性基板111可被捲繞(箭頭114)於重捲模組130中的一重捲滾子上。
視情況地，根據在此所述的實施例，裝卸載腔室101可以包括張力模組(tension module)180，舉例來說，其包括一個或多個張力滾子。在於此所述的實施例中，裝卸載腔室101還可包括一樞軸裝置(pivot device)170，例如是一樞軸臂(pivot arm)。樞軸裝置170係配置成用以可相對於重捲模組130移動。
在於此所述的實施例中，蒸鍍裝置100包括一蒸鍍腔室102，金屬可在蒸鍍腔室102中汽化。可以使用同一個將裝卸載腔室101抽成真空之真空裝置190將蒸鍍腔室抽成真空。根據在此所述之另外的實施例，蒸鍍腔室亦可具有與裝卸載腔室的真空裝置分離之一真空裝置。
第1圖中所示的蒸鍍裝置100更包括可用以將金屬汽化的一汽化裝置140。根據在此所述的實施例，汽化裝置可以是一個或多個感應加熱的坩堝。感應加熱的坩堝可以例如被配置成用以在一真空環境中，透過射頻感應加熱(radio frequency induction-heating)，特別是透過中頻感應加熱(medium frequency induction-heating)，來將金屬汽化。在於此所述之另外的實施例中，金屬可提供在可換式坩堝中，例如是在一個或多個的石墨容器中。一般而言，根據在此所述的實施例，可換式坩堝可以包括圍繞坩堝的一絕緣材料。可以纏繞一個或多個感應線圈在坩堝與絕緣材料的周圍。根據在此所述的實施例，該一個或多個感應線圈可以是水冷式。在使用可換式坩堝的地方，電線不需供給至蒸鍍裝置。可換式坩堝可預先放置金屬， 且可以定期替換或填充。一般而言，批次提供金屬具有精確掌控所汽化之金屬的量的優點。
與使用電阻加熱坩堝以將金屬汽化之傳統汽化方法相比，使用感應加熱的坩堝允許在坩堝本身內部產生加熱過程，取代藉由透過熱傳導的外部熱源。感應加熱的坩堝具有坩堝所有的側壁被非常快速且均勻地加熱之優點。金屬的汽化溫度可相較傳統的電阻加熱坩堝之方式更受精確控制。根據本揭露的實施例，使用感應加熱的坩堝時不需將坩堝加熱至金屬的汽化溫度以上，這允許金屬的汽化更受控制且更有效率，以便沉積於可撓性基板上的多孔塗層更均勻。精確控制坩堝的溫度亦可藉由降低汽化中金屬飛濺的可能性，預防/減少基板上多孔塗層中的針孔(pinhole)及貫穿孔(through-hole)之缺陷。隔離膜中的針孔與貫穿孔之缺陷可能會使電化學電池發生短路。
根據在此所述的實施例，感應加熱的坩堝可以例如被一個或多個感應線圈(圖中未繪示)圍繞。感應線圈可以是根據在此所述之實施例之感應加熱的坩堝的一個組成部分。在於此所述之又另外的實施例中，感應線圈和感應加熱的坩堝可以被提供為獨立分開的零件。分開提供感應加熱的坩堝與感應線圈分開，允許易於維護蒸鍍裝置。
於在此所述之實施例中，蒸鍍裝置可以包括一電源240(如第2圖所示)。電源240可以連接至感應線圈。根據在此所述的實施例，電源240通常係為一交流電源，配置成用以提供低電壓但高電流及高頻率的電力。可以例如透過包含一諧振電路(resonant circuit)來增加反應功率。根據在此所述的實施例，除了導電材料之外或替代導電材料地，感應加熱的坩堝可以例如包含鐵磁性材料(ferromagnetic material)。磁性材料可以例如改善電感的加熱過程，且可允許更佳地控制金屬的汽化溫度。
根據在此所述的實施例，蒸鍍裝置100的塗佈鼓120可以將裝卸載腔室101與蒸鍍腔室102分開。塗佈鼓120配置成用以將可撓性基板111導引至蒸鍍腔室102中。一般而言，塗佈鼓係設置於蒸鍍裝置中，以使可撓性基板通過汽化裝置。在於此所述的實施例中，塗佈鼓可以被冷卻。
根據在此所述之實施例的蒸鍍腔室102可以包括電漿源108，配置成用以在汽化裝置140與塗佈鼓120之間產生電漿。例如，電漿源可以是一電子束裝置，配置成透過電子束激發出電漿。根據在此所述的另外的實施例，電漿源可以是一中空陽極沉積電漿源(hollow anode deposition plasma source)。電漿可透過更進一步降低汽化中金屬飛濺的可能性，有助於防止/減少基板上多孔塗層中的針孔和貫穿孔之缺陷。電漿還可進一步激發(excite)汽化金屬的粒子。根據在此所述的實施例，電漿可以增加沉積於可撓性基板上之多孔塗層的密度和均勻度。
第1圖的蒸鍍裝置100，還包括一氣體導入裝置107，安排成用以將反應氣體可控制地導入蒸鍍腔室102。舉例來說，氣體導入裝置可包括一噴嘴以及一配給管(supply tube)，例如與用於提供氧氣至蒸鍍腔室102中的氧氣供應源相連接。
根據在此所述的實施例，氧氣可以例如與汽化金屬反應而在可撓性基板上形成一陶瓷塗層。舉例來說，根據在此所述之實施例之用於電化學電池的隔離膜可以包括氧化鋁(AlOx)和氧化矽(SiOx)中的至少一者。諸如鋁及/或矽之金屬可以透過感應加熱的坩堝汽化，且氧氣可透過氣體導入裝置供應至汽化金屬。根據在此所述的實施例，為了獲得具有大比例之理想配比的Al2O3與理想配比的SiO2中的至少一者的一隔離膜，可以對應調整金屬的汽化速率、氧氣的量、蒸鍍腔室內的壓力、以及電漿密度。
根據在此所述的實施例，蒸鍍裝置可以包括一線上監測系統(inline monitoring system)150，其適於擷取一監測訊號(monitoring signal)，包括關於沉積於可撓性基板上之多孔塗層的均勻度及組成的訊息。於在此所述的實施例中，線上監測系統可以例如包括一光學測量裝置。對於多孔氧化鋁(AlOx)及氧化矽(SiOx)塗層，光學測量裝置可以例如被配置成在約為370nm的波長下進行操作。光學測量裝置的檢測靈敏度可以根據施加至可撓性基板之多孔塗層的類型來調整。
第2圖示出第1圖中的蒸鍍裝置100之一放大部分200。根據在此所述的實施例，蒸鍍裝置100可以包括一控制系統220。控制系統220可以連接至線上監測系統150、氣體導入裝置107、電漿源108以及電源240之中的一者或多者。根據在此所述的實施例，控制系統係配置成響應於線上監測系統的監測訊號以調整提供至蒸鍍裝置的功率、提供至電漿源的功率、反應氣體量、以及由氣體導入裝置導入至蒸鍍腔室之反應氣體的氣流方向(orientation)中的至少一者。
在於此所述的實施例中，氣體導入裝置107可被設置為在約平行於金屬的汽化方向230的方向中提供反應氣體的氣流。根據在此所述的實施例，由氣體導入裝置提供的氣流方向可以根據多孔塗層的均勻度與組成中的至少一者來調整。提供平行於金屬的汽化方向之反應氣體的氣流可確保在反應氣體與汽化金屬之間反應更有效以在可撓性基板111上形成多孔塗層211。將氣體導入裝置107設置成在實質上平行於金屬自汽化裝置140汽化的汽化方向230的方向上導入一反應氣體，亦可以透過能夠更精確地控制與汽化金屬作用之反應氣體的量以助於更佳的控制塗佈過程。
根據在此所述的實施例，電漿210可以被導引在實質上垂直於金屬的汽化方向230的方向上。導引電漿在約垂直於金屬的汽化方向的方 向上可以進一步助於防止汽化金屬任何的飛濺(splash)，且可以減少可撓性基板上之多孔塗層的針孔缺陷。
第3圖繪示依照在此所述之實施例的用以生產用於電化學裝置之一電絕緣隔離膜的方法300之示意圖。方法300包括提供具有具有一正面及一背面的一可撓性基板之步驟310。根據在此所述的實施例，提供可撓性基板可以包括導引可撓性基板從一退捲模組經過一蒸鍍裝置的塗佈鼓至一重捲模組。
在於此所述的實施例中，該方法還可包括在感應加熱的坩堝中將金屬汽化之步驟320。一般而言，根據在此所述的實施例，鋁及/或矽可透過感應加熱的坩堝汽化。在於此所述的實施例中，該方法更包括施加包含陶瓷材料的一多孔層至可撓性基板的正面與背面中的至少一者之步驟330。
一般而言，根據在此所述的實施例，汽化金屬可與反應氣體反應而在可撓性基板上形成一多孔塗層。在於此所述的實施例中，金屬可以在真空環境中蒸鍍。舉例來說，汽化鋁可以與氧反應以在可撓性基板上形成一多孔氧化鋁(AlOx)層。
根據在此所述的實施例，在感應加熱的坩堝中將金屬汽化還可包括感測金屬汽化時的汽化溫度，並根據所感測的汽化溫度調整提供用於在感應加熱的坩堝中將金屬汽化之功率之步驟340。監測和調整汽化溫度可以改善用以生產電絕緣隔離膜之方法的能量效率(energy efficientcy)，且有助於防止施加至可撓性基板上之多孔塗層的任何針孔缺陷。
在於此所述的實施例中，施加至可撓性基板上之多孔塗層的可具有從約為25nm至約為300nm的厚度，例如是100nm至200nm。
根據在此所述的實施例，在感應加熱的坩堝中將金屬汽化還可包括提供反應氣體(例如為氧氣)至汽化金屬之步驟350。在於此所述的實施例中，反應氣體可以在實質上平行於金屬的汽化方向的方向上提供。
用以生產電絕緣隔離膜的方法300還可以包括在汽化金屬與可撓性基板之間提供電漿之步驟360。電漿可以增加可撓性基板上多孔塗層的密度，並且還可以有助於減少多孔塗層的針孔缺陷。一般而言，根據在此所述之實施例的電漿可以由例如是一電子束裝置或一中空陽極沉積電漿源所提供。多孔塗層的密度可能會受電漿的密度影響。
根據在此所述的實施例，用以生產電絕緣隔離膜的方法300還可以包括監測沉積於可撓性基板上之多孔塗層的均勻度與組成中的其中一者或多者之步驟370。此外，監測多孔塗層的均勻度與組成可以包括檢測多孔塗層中的針孔和貫穿孔缺陷。一般而言，根據在此所述的實施例，監測多孔塗層的均勻度與組成中的至少一者，可以進一步包括調整提供至汽化金屬的功率、提供至電漿的功率、反應氣體量、提供至汽化金屬之反應氣體的氣流方向、以及可撓性基板受導引的例如是從蒸鍍裝置的退捲模組被導引至重捲模組之速率其中的至少一者。
根據在此所述的實施例，沉積於可撓性基板上之多孔塗層的化學計量(stoichiometry)可以例如受金屬的汽化速率以及提供至汽化金屬之反應氣體的量所影響。其他可能影響沉積之多孔塗層的化學計量之方面，可以為蒸鍍腔室內的真空與周圍大氣壓力之間的壓力差。舉例來說，如果多孔塗層包含過多非理想配比(non-stoichiometric)的氧化鋁(AlOx)和/或非理想配比的氧化矽(SiOx)，則可以透過改變氧的量來增加多孔塗層中理想配比的Al2O3及/或SiO2的總量。
本書面敘述使用範例以揭露本揭露，包括最佳模式，並使得本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠實行所述之主題，包括製作和使用任何設備或系統及進行任何涉及的方法。在此所述的實施例提供一種較佳的用以生產一隔離膜之方法及裝置，此隔離膜具有高孔隙率以獲得良好離子導電性、複合孔結構而無/減少針孔或貫穿孔缺陷以抑制短路、優異的熱和機械穩定性，且能夠以低成本生產。雖然各種特定的實施例已被揭露如上，上述實施例中彼此不互斥的特徵可以彼此結合。可專利性範圍係藉由申請專利範圍所定義，並且，如果其他範例具有未異於請求項之用語的結構元件，或者如果其他範例包括與請求項之用語無實質差異之等效結構元件，則該些範例意欲被包含在請求項的範圍內。

Claims (16)

  1. 一種用以生產用於電化學裝置之一電絕緣隔離膜的方法，該方法包括：提供一可撓性基板，該可撓性基板具有一正面和一背面；以及施加包括陶瓷材料的一多孔塗層至該可撓性基板的該正面與該背面中的至少一者；其中，施加該多孔塗層包括在感應加熱的一坩堝中將一金屬汽化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在感應加熱的該坩堝中將該金屬汽化更包括感測該金屬汽化的一汽化溫度，並依據所感測的該汽化溫度，調整提供用以在感應加熱的該坩堝中將該金屬汽化之功率。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中所施加之該多孔塗層具有從約為25nm至約為300nm的厚度。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中在感應加熱的該坩堝中將該金屬汽化更包括提供一反應氣體至汽化的該金屬。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，更包括依據該多孔塗層的均勻度與組成中的至少一者，調整提供至汽化的該金屬之反應氣體量及提供至汽化的該金屬之該反應氣體的氣流方向中的至少一者。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該反應氣體包括氧氣。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該金屬包括一元素，該元素係選自於一群組，該群組包含鋁、矽、鉛、鋯、鈦、鉿、鑭、鎂、鋅、錫、鈰、釔、鈣、鋇、鍶及其組合。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，更包括在汽化的該金屬與該可撓性基板之間提供一電漿。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該電漿係由一電子束裝置或一中空陽極沉積電漿源提供。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中係依據該多孔塗層的均勻度與組成中的至少一者，調整提供至該電漿之功率。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，更包括監測施加至該可撓性基板之該多孔塗層的均勻度與組成中的其中一者或多者。
  12. 一種蒸鍍裝置，用以沉積包括陶瓷材料的一多孔塗層於一可撓性基板的表面上，該蒸鍍裝置包括：一退捲模組，用以提供一卷的該可撓性基板；一塗佈鼓，安排成用以導引該可撓性基板往該蒸鍍裝置的一蒸鍍腔室；一氣體導入裝置，安排成用以可控制地導入一反應氣體至該蒸鍍腔室；一重捲模組，用以重新捲繞該可撓性基板；以及一線上監測系統，適於產生一監測訊號，且該監測訊號包括沉積於該可撓性基板上之該多孔塗層的均勻度與組成中的其中一者或多者之訊息； 其中，該蒸鍍腔室包含用以將一金屬汽化之感應加熱的至少一坩堝。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之蒸鍍裝置，更包括一電漿源，該電漿源配置成用以在感應加熱的該坩堝與該塗佈鼓之間提供一電漿。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之蒸鍍裝置，其中該電漿源係為一電子束裝置或一中空陽極沉積電漿源。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之蒸鍍裝置，更包括一控制系統，該控制系統配置成用以響應於該線上監測系統的該監測訊號而調整提供至感應加熱的該坩堝之功率、提供至該電漿源之功率、反應氣體量以及由該氣體導入裝置導入至該蒸鍍腔室之該反應氣體的氣流方向中的至少一者。
  16. 如申請專利範圍第12項之蒸鍍裝置，其中該線上監測系統包括一光學測量裝置，該光學測量裝置配置成用以在約為370nm的波長下進行操作。
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