TWI725654B

TWI725654B - 鋰電池結構及其極層結構

Info

Publication number: TWI725654B
Application number: TW108145043A
Authority: TW
Inventors: 楊思枬
Original assignee: 輝能科技股份有限公司; 英屬開曼群島商輝能控股股份有限公司
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-04-21
Also published as: TW202123524A

Abstract

本發明係揭露一種鋰電池結構及其極層結構，鋰電池結構係包含兩電池單元，且兩電池單元以其負極材料層面對面來設置，且負極集電層藉由具有穿孔的導電基板以及絕緣層所構成，藉由絕緣層覆蓋於其中一表面，並沿著穿孔延伸至另一表面的穿孔之開口周緣，避免鋰離子集中地沉積在導電基板的開口附近，配合兩負極材料層面對面的設置，有效控制鋰突觸形成的位置，提高電池整體的安全性，並延長電池的使用壽命。

Description

鋰電池結構及其極層結構

本發明係有關於一種鋰電池，特別是一種兩同極性層相對應(face to face)設置的鋰電池結構，藉以控制鋰突觸生長的區域，以提升電池使用的安全性。

對於習知的鋰電池而言，最難以解決的問題就是當電池內部電化學反應的過程中，因為負極極板的集電層(通常是銅箔)在趨近於鋰相對電位0伏特的狀態下，在集電層的表面上會不斷地進行鋰離子的沉積反應，而導致大量的鋰突觸形成。鋰突觸的形成不但損耗了電池內部鋰離子的量，而使電容量在循環使用後逐漸地降低，更因為鋰突觸的樹枝狀結晶結構，容易造成其尖刺狀的末端穿刺隔離層的情形，一旦隔離層的結構發生破損，即會導致電池發生內部短路或甚至發生爆炸的情形。

針對上述瓶頸，較為常見的解決方法之一為在電解質中使用添加劑，根據不同的添加劑，俾以達到降低鋰離子發生沉積反應的機率。例如，降低鋰離子形成鈍性層(SEI layer)反應的活化能，以使更多的鋰離子能趨向形成鈍性層而不進行沉積反應，或提供特定官能基以生成鋰中間物，藉以干擾鋰離子的沉積反應。另外，亦可藉由使用特定的負極活性材料，例如：鋰鈦氧化物(LTO)，以避免負極活性材料在充電的過程中處於鋰相對電位0伏特的狀態，則可避免鋰離子在負極極板進行沉積反應。惟，上述的各方法雖然會對鋰離子的沉積反應造成一些阻礙，不過影響的程度仍有限，且以電解質中加入添加劑的方法來說，因為添加劑的使用通常會伴隨著一些副反應的發生，雖然可減少鋰離子進行沉積反應，然而其中部分的副反應會導致電池內部電化學反應的效率降低。另外，當負極極板的活性材料改採用鋰鈦氧化物時，因為鋰鈦氧化物的電位比鋰高出約1.5伏特，在使用現有的正極材料時，電池放電電壓將減少至約2.4V，在鋰鈦氧化物的理論電容與石墨相當的前提下，採用鋰鈦氧化物的電池所提供的能量密度反而會被犧牲。

有鑑於上述，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種具有兩同極性層相對應設置的的嶄新鋰電池結構，以在維持高能量密度的前提下，並克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種鋰電池結構，其中兩同極性活性材料層是相對應設置，以將鋰突觸侷限於此兩相對應的同極性活性材料層間，避免鋰突觸刺穿隔離層。

本發明之另一目的在提供一種鋰電池結構，其具有兩個相對應設置的導電基板，該導電基板具有數個設置有活性材料的導電區與覆蓋有絕緣層的表面絕緣區，以及數個充滿電解質的穿孔。

本發明之再一目的在提供一種鋰電池結構，藉由兩負極活性材料層面對面設置，配合絕緣層的形成的位置，除了藉此可控制鋰突觸生長的位置，以降低鋰突觸形成在穿孔內並朝向隔離層方向生長，有效減少鋰突觸刺穿隔離層的機率，同時，由於將鋰突觸生長的位置大多控制於兩同極性活性材料層相對的位置上，藉此可有效地利用鋰突觸作為補充鋰源，使得電池內部鋰離子的耗損量將可降低，進一步可增加電池循環使用次數。

本發明之另一目的在提供一種鋰電池結構，其中兩同極性活性材料層之間設置有一離子導引層，此離子導引層可由可含吸離子傳遞材料的基材與離子傳遞材料所組成，基材內有顆粒狀結構或纖維狀結構材料，以及由該些顆粒狀結構或纖維狀結構材料所建構出高表面積孔洞，該些高表面積的孔洞透過電解質對孔洞結構表面的依附性均勻連續導引至此些同極性活性材料層，提升離子交換的效率，並且鋰金屬可以在離子導引層的孔洞內進行沉積與溶解，同時沉積過程中鋰金屬更可以依附顆粒狀結構或纖維狀結構形成保護鋰金屬表面的鈍性層，減少可逆容量的損失。

為達上述之目的，本發明係提供一種鋰電池結構，其係包含第一與第二電池單元，每一電池單元係包含有第一集電層、第一活性材料層、第二活性材料層以及第二集電層，其中第一集電層係包含有具有複數個穿孔的導電基板以及絕緣層所構成，絕緣層設置於導電基板第一表面，並沿著穿孔的側壁面覆蓋，延伸至第二表面之穿孔的開口周緣，第二表面上剩餘未受到絕緣層覆蓋的區域則供第一活性材料層設置，再依序設置第二活性材料層以及第二集電層，且其中第一與第二電池單元係以第一活性材料層面對面的設置。因此，藉由第一活性材料層面對面的設置，將鋰突觸侷限於其間生長，藉此控制鋰突觸生長的位置；再者配合絕緣層延伸至開口周緣，以更進一步降低鋰突觸形成在孔洞內且朝向隔離層方向繼續生長的機率，解決因鋰突觸的形成而導致電池的內部短路、安全性降低的問題。

另一方面，離子導引層設置於第一與第二電池單元之第一活性材料層之間，並延伸至導電基板的穿孔，不僅可藉以導引電解質至第一活性材料層來提升離子交換的效率；同時更可進一步成為支撐固態電解質界面在鋰金屬沉積與溶解的結構材料，使鋰金屬沉積與溶解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。

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‧‧‧第一電池單元

10b‧‧‧第二電池單元

12‧‧‧封裝結構

121‧‧‧第一封裝體

1211‧‧‧改質矽膠層

1212‧‧‧改質矽膠層

1213‧‧‧矽膠層

122‧‧‧第二封裝體

123‧‧‧第三封裝體

13‧‧‧離子導引層

14‧‧‧固態電解質離子導引層

20‧‧‧極層結構

21、31‧‧‧第一集電層

211、311‧‧‧導電基板

2111、3111‧‧‧穿孔

2112‧‧‧第一表面

2113‧‧‧第二表面

212、312‧‧‧絕緣層

22、32‧‧‧第一活性材料層

23、33‧‧‧隔離層

24、34‧‧‧第二活性材料層

25、35‧‧‧第二集電層

第1圖為根據本發明之一實施例之鋰電池結構的剖面圖。

第2A圖為根據本發明之一實施例之鋰電池結構的第一集電層的立體圖。

第2B圖為第2A圖的A-A方向的剖面圖。

第2C圖為根據本發明之一實施例之極層結構的剖面圖。

第3圖為根據本發明之另一實施例之鋰電池結構的剖面圖。

第4圖為第3圖的鋰電池結構的封裝體的局部放大圖。

第5圖為根據本發明之又一實施例之鋰電池結構的剖面圖。

第6圖為根據本發明之又一實施例之鋰電池結構的剖面圖。

第7圖為根據本發明之又一實施例之鋰電池結構的剖面圖。

第8圖為根據本發明之一實施例之鋰電池結構的第一集電層的底面示意圖。

請參閱第1圖，係為本發明之一實施例所提供之鋰電池結構的剖面圖，鋰電池結構係由兩個電池單元所組成，分別為第一電池單元10a與第二電池單元10b，其中第一電池單元10a包含有第一集電層21、第一活性材料層22、隔離層23、第二活性材料層24、第二集電層25，而第二電池單元10b包含有第一集電層31、第一活性材料層32、隔離層33、第二活性材料層34、第二集電層35。

首先就第一集電層21、31的部份來予以說明，請參閱第2A、2B圖，第2A圖為本發明之實施例之鋰電池結構的第一集電層立體圖，第2B圖為第2A圖的A-A方向的剖面圖。第2A與第2B圖係以鋰電池結構中的第一電池單元10a的第一集電層21來做說明，第一集電層21包含有導電基板211以及絕緣層212，導電基板211之材料係可選自銅、鎳、鐵、鋅、金、銀、鈦、以上任意組合或不與鋰發生合金化反應之材料，導電基板211具有平行相對應的第一表面2112與第二表面2113，導電基板211上具有複數個穿孔2111，穿孔2111貫穿並連通導電基板211的第一表面2112與第二表面2113，絕緣層212覆蓋於導電基板211的第一表面2112，並沿著穿孔2111延伸至第二表面2113之穿孔2111的開口附近的表面，如以第2B圖所繪示，絕緣層212覆蓋於導電基板211的第一表面2112，並沿著穿孔2111而覆蓋於穿孔211的側壁面，且沿著穿孔2111於第二表面2113的開口邊緣覆蓋，來形成第一集電層21。

絕緣層212、312構成的材料則係為電性絕緣材料，例如為電性絕緣高分子材料、電性絕緣陶瓷材料、電性絕緣玻璃材料、電性絕緣玻璃纖維材料、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、聚氨酯、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。

而第一活性材料層22則設置於第一集電層21之第二表面2113、且未受到絕緣層212覆蓋的區域，而可使第一活性材料層22直接與第一集電層21接觸，來構成極層結構20，請參閱第2C圖。一般來說，第一活性材料層22係為鋰金屬或是鋰系金屬的負極活性材料，可以採用塗覆或是貼合的方式來形成，再者，也可為碳層、氧化矽層、或是上述至少兩種負極活性材料混合。而第二電池單元10b的第一集電層31之結構概略與第一電池單元10a的第一集電層21相同，同樣藉由具有穿孔3111的導電基板311以及絕緣層312所構成，在此不重複贅述。

接續回到第1圖，由圖中顯示，第一電池單元10a的隔離層23設置於第一集電層21的上方，接著依序設置第二活性材料層24、第二集電層25，相同地，第二電池單元10b的隔離層33設置於第一集電層31的下方，再接著依序設置第二活性材料層34、第二集電層35。而兩第一集電層21、31之間設置有離子導引層13，且離子導引層13更延伸進入第一電池單元10a的第一集電層21之穿孔2111、以及第二電池單元10b的第一集電層31之穿孔3111內。

離子導引層13可以區分為僅由可傳遞離子的離子傳遞材料所組成，或者是由一可含吸離子傳遞材料的基材與離子傳遞材料所共同組成。

當該離子導引層是由一可含吸離子傳遞材料的基材與一離子傳遞材料所共同組成時，此離子傳遞材料本質上(主體)可以選自於液態電解質、膠態電解質、離子液體、離子液體電解質、介面調整材(其詳細說明容後詳述)或其組合，上述這些材料都是屬於可形變或者是可被含吸的材料。離子傳遞材料也可更包含有少量的氧化物固態電解質，此處的少量是指體積或質量上遠小於主體材料，此部份說明容後詳述；左右兩側利用封裝結構12來予以封裝，配合上、下以第一電池單元10a的第二集電層25、第二電池單元10b的第二集電層35來構成完整的封裝結構。

封裝結構12的配置係依據第一集電層21、31的型態變化，如圖1中所繪示，第一電池單元10a的第一集電層21、以及第二電池單元10b的第一集電層31的側面向兩側延伸，因此會將封裝結構12分隔為三個區段，分別為位於第一電池單元10a的第二集電層25與第一集電層21之間的第一封裝體121、第一電池單元10a的第一集電層21與第二電池單元10b的第一集電層31之間的第二封裝體122、以及第二電池單元10b的第一集電層31與第二集電層35的第三封裝體123，第一封裝體121、第二封裝體122、以及第三封裝體123皆為環繞的框形結構，來封圍於第一電池單元10a與第二電池單元10b的側面。除了前述單層結構外，為了使封裝結構12之封裝效果更佳，於本發明另一實施中，封裝結構12的第一封裝體121、第二封裝體122、以及第三封裝體123分別可具有三層結構，請參閱第3圖及第4圖，以其中第一封裝體121為例，上下兩層為改質矽膠層1211、1212，而中間為矽膠層1213，兩側的改質矽膠層1211、1212可為矽膠中藉由調整加成型矽膠與縮合型矽膠之組成比例、或是添加譬如環氧樹脂或壓克力酸來予以改質，使其適合黏接不同材料(也就是第二集電層25、第一集電層21與中間的矽膠層1213)，藉此設計則可使其介面間的接著力提高，同時，使得整體外觀的完整性更高，生產良率亦提高。再者，亦較能阻絕水氣的滲入，對內則可因矽膠為主體來予以阻擋極性溶劑與塑性劑的侵害，使整體封裝結構更加完備。其餘第二封裝體122、以及第三封裝體123也是相同的設計，在此不重複贅述。

接續請參閱第5圖，於封裝結構12外可更包含有一外封裝體15，藉由內外雙層的封裝架構，使得提供之鋰電池結構阻水、氧氣的效果更佳。外封裝體15可採用與封裝結構12相同或是相異的材質。

請繼續參照第1圖，第一電池單元10a的第一活性材料層22與第二電池單元10b的第一活性材料層32係皆朝內且面對面設置，換句話說，也就是第一電池單元10a的第一集電層21未受到絕緣層212覆蓋的區域係相對於第二電池單元10b的第一集電層31未受到絕緣層312覆蓋的區域設置。一般說來，以鋰電池而言，第一活性材料層22、32與第一集電層21、31為負極，而第二活性材料層24、34與第一集電層25、35為正極；因此，第一集電層21、31利用絕緣層212阻擋電子接觸到接近於開口附近的表面，故可在電化學反應過程中避免鋰離子沉積，配合同時第一活性材料層22與第二電池單元10b的第一活性材料層32本質上面對面設置(face-to-face)，更可將所產生的鋰突觸控制於兩第一活性材料層22、32之間，降低鋰突觸穿過孔洞而發生穿刺隔離層23、33的情形。同時，由於將鋰突觸生長的位置大多控制於第一活性材料層22、32相對的位置上，藉此可有效地利用鋰突觸作為補充鋰源，使得電池內部鋰離子的耗損量將可降低，進一步可增加電池循環使用次數，再者也可以藉由該些已成形的鋰突觸來產生抑制的應力，避免更多鋰突觸的形成。

於此實施例中，第一電池單元10a的第一活性材料層22與第二電池單元10b的第一活性材料層32面對面設置的距離可為5-100微米(μm)。

再者，藉由絕緣層212、312的電性絕緣特性，係可使電子在電化學反應的過程中不會接觸到開口周緣附近的表面及/或孔洞內的側表面，故可以有效地降低鋰離子沉積的量，並控制鋰離子沉積的位置，俾使鋰突觸不會沿著穿孔2111、3111向隔離層23、33方向生長，降低電池內部因鋰突觸形成而導致的內部短路、安全性降低等問題。

此外，可含吸離子傳遞材料的基材可以為可含吸離子導引材料的多孔結構，且材質可為高分子材料、陶瓷材料、玻璃材料、纖維材料或上述材料之組合所構成，且其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、高分子顆粒或玻璃顆粒。纖維狀結構材料可為高分子纖維材料或玻璃纖維材料，且更可將該基材內的顆粒狀與纖維狀結構材料的表面改質為帶有正或負電荷的表面。舉例來說，當孔洞的表面帶有正電荷，係可有效減少表面電雙層的產生，因此可減少鋰離子在遷移時所產生的極化現象；而當基材內孔洞的表面帶有負電荷時，則可使鋰離子分布更為均勻。

因基材具有因有顆粒狀結構或纖維狀結構材料所形成的孔洞，使得電池中的鋰金屬離子可以在基材的孔洞內進行沉積與溶解，除此之外，在鋰離子沉積的過程中，鋰金屬離子更可以依附於基材的顆粒狀結構或纖維狀結構，以形成保護鋰金屬表面的固態電解質界面(SEI)。由於鋰金屬離子沉積與溶解的尺寸變化為15~20μm，固態電解質界面的厚度為10~50nm，相較之下，兩者差別太大。若固態電解質界面無任何支撐，則每次鋰離子進行沉積與溶解都會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，本發明的基材的顆粒狀結構或纖維狀結構材料，可成為支撐固態電解質界面在鋰金屬沉積與溶解的結構材料，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，並使鋰金屬離子在沉積與溶解過程中，減少持續生成SEI，進而減少可逆容量的損失。

同時，藉由基材的顆粒狀與纖維狀材料結構表面的依附性(表面張力)，可將電解質均勻且連續地引導至第一活性材料層22、32，俾使離子交換的效率能夠提升。且因為基材的表面更可經過表面處理以使其帶有電荷(正或負都可)，除了可有助於電解質的均勻分布外，若基材中顆粒狀材料結構或纖維狀結構上多帶正電荷，則可以協助減少第一集電層21、31表面因鋰離子遷移而產生的極化；若基材中顆粒狀材料結構或纖維狀結構多帶負電荷，則會使鋰離子分布更為均勻，同時也有利於鋰突觸不定向地生長。

再者，考量離子導引層13的材質，本質上為絕緣材料而能防止正負極集電層相互接觸的短路問題，也可將隔離層23、33予以省略，請參閱第6圖所示。

接續，係針對當離子導引層13僅由可傳遞離子的離子傳遞材料所組成的實施例進行說明。第7圖為根據本發明一實施例的鋰電池結構的剖面圖，第7圖的實施例沿用第1圖的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或相似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明，關於省略的部份的說明可參考前述實施例，於此不贅述。第7圖與第1圖的不同處在於，離子導引層是無前述的基材且離子傳遞材料的主體為形變能力較差(也就是抗應力強度較強)的無機固態電解質(舉例來說可以是氧化物固態電解質或者是硫化物固態電解質)。此種離子導引層於圖中以無機固態電解質層14表示，配合第一集電層21、31外側表面皆為絕緣層212、312所覆蓋，因此，當電池彎折時，不會有正負極集電層相互接觸而產生短路的問題，因而可將隔離層23、33予以省略。於另一實施例中，為使電解質分布更為均勻與降低無機物固態電解質間的界面高阻抗問題，無機固態電解質離子導引層14中更可包含少量的液態電解質、膠態電解質、離子液體、離子液態電解質或上述材料之任意組合。此外，第7圖的封裝體12中的第一封裝體121、第二封裝體122以及第三封裝體123亦可分別為單層或三層結構，該三層結構與第4圖的實施例的三層結構相同，相關敘述請參照第4圖，於此不再贅述。

其中，考量無機固態電解質顆粒間接觸面不良所衍生的高界面阻抗問題，因此，可於無機固態電解質顆粒外部包覆一接面調整材，或者於無機固態電解質顆粒之間設置有接面調整材，使無機固態電解質之間可透過接面調整材來形成面到面的離子傳遞途徑。接面調整材可由一可供鋰離子在材料內部移動的聚合物基材與一可解離鋰鹽並且作為增塑劑的添加材所混合而成。

可供鋰離子在材料內部移動的聚合物基材是指自身(原材料狀態或者說在電化學反應初期)不具有鋰離子，但可以傳遞鋰離子的材料，舉例來說可選自於不含有鹽類的線性結構材料，如PEO。或者是除了可供鋰離子移動傳遞外，更因自身是交聯型態能夠增加成膜機械強度的材料，例如例如聚乙二醇雙丙烯酸酯(Poly(ethylene glycol)diacrylate(PEGDA))、聚乙二醇雙甲基丙烯酸酯(Poly(ethylene glycol)dimethacrylate(PEGDMA))、聚乙二醇甲基醚(Poly(ethylene glycol)monomethylether(PEGME))、聚乙二醇雙甲基醚(Poly(ethylene glycol)dimethylether(PEGDME))、聚氧化乙烯/2,(2-甲氧乙氧)-乙基縮水甘油基醚共聚物(poly[ethylene oxide-co-2-(2-methoxyethoxy)ethyl glycidyl ether](PEO/MEEGE))。或者是超分支聚合物(Hyperbranched polymers)系列，例如聚雙(三乙二醇)苯甲酸酯(poly[bis(triethylene glycol)benzoate])。聚腈(Polynitriles)系列，如聚丙烯腈(Polyacrylonitrile(PAN))、聚甲基丙烯腈(poly(methacrylonitrile)(PMAN))、聚(N-2-氰乙基)乙胺(poly(N-2-cyanoethyl)ethyleneamine)(PCEEI))。

另一方面，接面調整材中可更混合有一離子供應材料與一結晶抑制材，離子供應材料可以是鋰鹽，舉例來說如雙三氟甲基磺醯亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟代磺醯亞胺鋰(LiFSI)、四氟硼酸鋰(LiBF4)或六氟磷酸鋰(LiPF6)，來增加鋰離子的濃度；而結晶抑制材可選自於更具有降低結晶性效果的材料，例如聚乙基丙烯酸甲酯(Poly(ethyl methacrylate)(PEMA))、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)(PMMA))、聚氧乙烯(poly(oxyethylene))、聚氰基丙烯酸酯(poly(cyanoacrylate)(PCA))、聚乙二醇(Polyethylene glycol(PEG))、聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol)(PVA))、聚乙烯醇縮丁醛(Polyvinyl butyral(PVB))、聚氯乙烯(Poly(vinyl chloride)(PVC))、聚氯乙烯-聚乙基丙烯酸甲酯(PVC-PEMA)、聚氧乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PEO-PMMA)、聚丙烯腈甲基丙烯酸甲酯共聚物(Poly(acrylonitrile-co-methyl methacrylate)P(AN-co-MMA))、聚乙烯醇-聚偏二氟乙烯(PVA-PVdF)、聚丙烯腈-聚乙烯醇(PAN-PVA)、聚氯乙烯-聚乙基丙烯酸甲酯(PVC-PEMA)。聚碳酸酯(Polycarbonates)系列，例如聚環氧乙基乙烯基碳酸酯(poly(ethylene oxide-co-ethylene carbonate)(PEOEC))、多面體矽氧烷寡聚物(Polyhedral oligomeric silsesquioxane(POSS))、聚碳酸乙烯酯(Polyethylene carbonate(PEC))、聚碳酸丙烯酯(poly (propylene carbonate)(PPC))、聚乙基縮水甘油醚碳酸酯(poly(ethyl glycidyl ether carbonate)(P(Et-GEC))、聚叔丁基縮水甘油醚碳酸酯(poly(t-butyl glycidyl ether carbonate)P(tBu-GEC))。環狀碳酸酯(Cyclic carbonates)系列，如聚碳酸三甲烯酯(poly(trimethylene carbonate)(PTMC))。聚矽氧烷(Polysiloxane-based)系列，如聚二甲矽烷(Polydimethylsiloxane(PDMS))、聚二甲矽烷環氧乙烷共聚物(poly(dimethyl siloxane-co-ethylene oxide)P(DMS-co-EO))、聚乙烯氧基矽氧烷(Poly(siloxane-g-ethyleneoxide))。聚酯(Polyesters)系列，如乙烯己二酸酯(ethylene adipate)、乙烯丁二酸酯(ethylene succinate)、乙烯丙二酸酯(ethylene malonate)。再者，如聚偏二氟乙烯共六氟丙烯(Poly(vinylidenedifluoridehexafluoropropylene)(PvdF-HFP))、聚偏二氟乙烯(Poly(vinylidenedifluoride)(PvdF))、聚己內酯(Poly(ε-caprolactone)(PCL))。

上述的可以使鋰鹽解離並且作為增塑劑的添加材可選自於可塑晶體電解質(Plastic crystal electrolytes(PCEs))系列，例如丁二腈(Succinonitrile(SN)[ETPTA//SN；PEO/SN；PAN/PVA-CN/SN])、N-乙基-N-甲基吡咯烷+N,N-二乙基吡咯烷(N-ethyl-N-methylpyrrolidinium,[C2mpyr]+AnionsN,N-diethyl-pyrrolidinium,[C2epyr])、季烷基銨(Quaternary alkylammonium)、正烷基三甲基鏻(n-alkyltrimethylphosphonium,[P1,1,1,n])、十甲基二茂鐵(Decamethylferro-cenium,[Fe(C5Me5)2])、1-(N,N-二甲胺)-2-氨基-三氟甲磺酸乙酯(1-(N,N-dimethylammonium)-2-(ammonium)ethane triflate([DMEDAH2][Tf]2))、Anions=[FSI],[FSA],[CFSA],[BETA]、雙(三甲基)矽基硫酸鋰(LiSi(CH3)3(SO4),Trimethy(lithium trimethylsilyl sulfate))。或者是離子液體，其可選自於咪唑(IMIDAZOLIUM)系列，如雙(三氟甲磺基)醯亞胺(ANION/Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、雙(氟磺基)醯亞胺(ANION/Bis(fluorosulfonyl)imide)、三氟甲磺酸酯(ANION/Trifluoromethanesulfonate)。或是銨(AMMONIUM)系列，如雙(三氟甲磺基)醯亞胺(ANION/Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)。或是吡啶(PYRROLIDINIUM)系列，雙(三氟甲磺基)醯亞胺(ANION/Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、雙(氟磺基)醯亞胺(ANION/Bis(fluorosulfonyl)imide)。或是哌啶(PIPERIDINIUM)系列，如雙(三氟甲磺基)醯亞胺(ANION/Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、雙(氟磺基)醯亞胺(ANION/Bis(fluorosulfonyl)imide)。

接面調整材更可混入有第二摻雜物，此第二摻雜物可以是奈米級的鈍性陶瓷材料(非電解質氧化物)或者是無機固態電解質，也可以是導電材。當第二摻雜物為鈍性陶瓷材料時，可降低聚合物基材與添加材的使用量，並且提高成膜性，作為成膜加強材，在材料上舉例來說二氧化矽，而若是奈米級的無機固態電解質則除了可降低聚合物基材與添加材的使用量外，更可提供一高速離子傳導途徑。此無機固態電解質舉例來說可以是氧化物固態電解質或者是硫化物固態電解質或其它無機固態電解質。舉例來說，離子在此界面調整材內傳輸時，可單純僅選擇調整材進行移動，或者也可以在碰觸到奈米級無機固態電解質時，選擇奈米級無機固態電解質作為移動路徑。

同時，愈靠近第一、第二活性材料層22、32、24、34時，則接面調整材料所佔的體積比越高，如此一來，將可以更有效符合接近活性材料的是低頻傳導需求，高頻的傳導需求是位於遠離活性材料的位置，因此使用較高的固態電解質含量。

此外，在離子導引層僅是由一可傳遞離子的離子傳遞材料所組成的實施態樣時，此離子傳遞材料是由先前所述之接面調整材添加有離子供應材料(例如鋰鹽)所組成。更者可混合有結晶抑制材。

針對第一電池單元10a的第一活性材料層22與第二電池單元10b的第一活性材料層32面對面設置(face-to-face)部份來說，為了更進一步說明，請一併參閱第8圖與第2B圖，第8圖係為本發明之實施例所提供之鋰電池結構的第一集電層的底面示意圖，絕緣層212主要為覆蓋於第一表面2112，並沿著穿孔2111的側壁面延伸至第二表面2113的穿孔2111之開口周緣。因此，第一集電層21的導電基板211之第二表面2113未受到絕緣層212覆蓋的區域，主要為穿孔2111的開口周緣以外的區域，而供第一活性材料層22則設置此區域。藉由第一電池單元10a的第一活性材料層22與第二電池單元10b的第一活性材料層32面對面設置(face-to-face)，來將所產生的鋰突觸控制於其間，且所謂面對面設置主要是使鋰突觸易形成於第一活性材料層22、32之間，並非限定第一電池單元10a的第一活性材料層22與第二電池單元10b的第一活性材料層32的分佈與配置需要完全相同，兩者於相對位置或是配置型態與圖樣上可以有所變化與調整，或是配置上有些許錯位，同樣也可產生控制鋰突觸生長趨勢的效果。

依據本發明所揭露之鋰電池結構可知，本發明採兩負極活性材料層面對面的設置，以有效地控制鋰突觸形成的位置，提高電池整體的安全性，並延長電池的使用壽命。

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。