專利名稱：一種電能供應(yīng)單元及其陶瓷隔離層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種電能供應(yīng)單元，應(yīng)用于各種電子裝置的供電，特別是指一種具可承受高溫的陶瓷隔離層、且維持電子絕緣性并增加離子導(dǎo)電度的電能供應(yīng)單元。
背景技術(shù)：
隔離層(膜)在鋰電池中扮演關(guān)鍵性的角色，其介于正、負(fù)極層之間，以防止電極產(chǎn)生物理性的接觸，且其允許自由離子可于其間通過，電子則被隔絕以防止短路發(fā)生。其必須對于電解液或是電極材料具有化學(xué)以及電化學(xué)穩(wěn)定性；并且必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，使其能忍受電池于組裝過程中的高張力強(qiáng)度，并維持兩極層之間的間距。就結(jié)構(gòu)上而言，隔離層需具有足夠的孔隙度來吸收電解液，以維持較高的離子導(dǎo)電度(1nic Conductivity)。然而，隔離層會增加電子阻抗，以及占據(jù)電池中可利用的空間等不利于電池表現(xiàn)的因素；因此，隔離層的選擇在電池表現(xiàn)上(如能量密度、功率密度，循環(huán)效能以及安全性等)扮演著重要的角色。目前商用隔離層材質(zhì)多為聚烯烴(Polyolefin)，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)為主，然而PE的熔點(diǎn)約為130° C，而PP的熔點(diǎn)約為160° C，當(dāng)電池內(nèi)部溫度高過材質(zhì)的熔點(diǎn)時(shí)，隔離層(膜)會熔化收縮導(dǎo)致極板接觸短路，同時(shí)引發(fā)極層與電解液間的劇烈放熱反應(yīng)，造成電池爆炸。因此，近年來紛紛朝向陶瓷材質(zhì)的隔離層(膜)來加以開發(fā)，倚重陶瓷材料較佳的耐高溫以及潤濕性的特性。實(shí)際應(yīng)用上主 要有兩種型態(tài)，首先第一型，如美國專利公告第5，342，709號專利，系直接以陶瓷顆粒為主要材料的陶瓷隔離層，取代習(xí)知聚烯烴的隔離層；另一方面，第二型的部份，如美國專利申請案公開第2008/0138700號專利，系先將陶瓷顆粒涂布于PET、PEN、PI等薄膜上而形成陶瓷隔離層。然而，不論上述哪一種型態(tài)的陶瓷隔離層，都面臨到難以克服的缺失。首先以第一型為例，從制程上來說，系將陶瓷顆粒藉由接著劑黏著于極層上，因接著劑系統(tǒng)(binder system)與極層的接著劑系統(tǒng)相近,故溶劑(solvent)系統(tǒng)也會相近,在涂布后蒸干溶劑時(shí)，因接著劑系統(tǒng)相近而會于接口間排列重整、產(chǎn)生交纏現(xiàn)象，并形成介面孔洞，而此些孔洞將是好的離子通道，但是因?yàn)槿軇┯诙虝r(shí)間內(nèi)蒸干，很容易因蒸干速度不一，而于部份區(qū)域產(chǎn)生較大的孔洞(較大的貫通孔)，而造成微短路現(xiàn)象，使得電池的電子絕緣性降低；因此，由于此接口狀態(tài)難以有效掌控，因此短路率一直難以有效降低。再者，以上述第二型為例，目前最常見的接著劑有聚二氟乙烯(Polyvinylidenefluoride ;PVDF)、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯(PVDF-HFP)，然而不論是PVDF或是PVDF-HEP，其與PET、PEN、PI等薄膜的接著效果并不佳，陶瓷顆粒很容易剝離無法成膜；再者，此型態(tài)的PET、PEN、PI等薄膜上具有孔洞供離子導(dǎo)通(一般為貫通孔較多)，然后再藉由陶瓷隔離層涂布于其上來完成電子絕緣，因此一般厚度相較于第一型會較薄。同樣的，因?yàn)槿軇└稍飼r(shí)速度不均，很有可能會產(chǎn)生較大孔洞，影響其電子絕緣的特性；若是要增加電子絕緣性，則必須將黏著劑的比重提高，但是一旦比重提高，又會影響離子導(dǎo)電度，難以有效取得平衡點(diǎn)；再者，若是要提高陶瓷顆粒的量來增加離子導(dǎo)電度，勢必也必須同步增加接著劑的量方能有效黏著，因此一般陶瓷顆粒的含量比重?zé)o法提高，最高僅約為40%左右，故整體耐熱性較差；同時(shí)，離子導(dǎo)電度亦較差。為了解決此一離子導(dǎo)電度的問題，習(xí)知亦有于黏著劑中增添有塑性劑或是非溶劑的溶液，于形成隔離膜后再利用物理或是化學(xué)的方式加以去除，而能在隔離膜內(nèi)保留孔洞供離子通過，以增加離子導(dǎo)電度。同時(shí)，因陶瓷顆粒一般含水性高，要去除此一吸附水時(shí)，溫度至少得加熱到190° C以上，但是一般接著劑的熔點(diǎn)并不高，譬如PVDF約為170° C、PVDF-HEP約為120-150° C ;因此，一旦加熱到190° C以上來去水，則接著劑會熔化，使得陶瓷隔離層內(nèi)部的孔洞分布狀態(tài)會改變，使得電荷轉(zhuǎn)移變差，而影響電池的性能。而若是以上述塑性劑等方式所形成的孔洞，則也會因?yàn)榻又鴦┤刍?，將孔洞予以填補(bǔ)，使得離子導(dǎo)電度無法有效提升。再者，若是于操作過程中達(dá)到此一高溫狀態(tài)，則將使接著劑熔化、隔離層崩解，使電池發(fā)生短路、故障或是爆炸等安全性的問題。另一方面，若是完全采用耐熱性較高的高分子，譬如為環(huán)氧樹脂(Epoxy)、壓克力樹脂(Acrylic Acid)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile ；PAN)等,其黏著性佳且亦可耐高溫，然而其結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)式架橋(cross-linking)，結(jié)構(gòu)中的孔洞分布不利于離子通過，使離子導(dǎo)電度變差，而難以應(yīng)用于電池單元內(nèi)。故，因上述種種問題，目前陶瓷隔離層相當(dāng)難以實(shí)際應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)，大多只是將其以薄膜方式設(shè)置于極層或是隔離層上。有鑒于上述，本發(fā)明遂針對上述習(xí)知技術(shù)的缺失，提出一種電能供應(yīng)單元及其陶瓷隔離層，以有效克服上述的該等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種電能供應(yīng)單元及其陶瓷隔離層，其藉由陶瓷顆粒與接著劑加以形成陶瓷隔離層，且接著劑采用雙接著劑系統(tǒng)，藉由線性高分子與架橋高分子加以形成，使得接著劑既能忍受陶瓷顆粒加熱去除吸附水時(shí)的高溫而不熔化，而不會造成陶瓷隔離層的崩解、或是與極層之間介面孔洞(離子通道)因高溫而使其消失或減少；再者，亦承受操作時(shí)的高 溫，提高電能供應(yīng)單元的安全性。同時(shí)因采用雙接著劑系統(tǒng)，使得陶瓷顆粒比例可以提升，且由陶瓷顆粒與雙接著劑系統(tǒng)所形成的孔洞的結(jié)構(gòu)與分布適當(dāng)，使電子絕緣性以及離子導(dǎo)電度取得較佳的平衡、進(jìn)而提升電能供應(yīng)系統(tǒng)的電性能力。本發(fā)明的又一目的在于提供一種電能供應(yīng)單元及其陶瓷隔離層，由于雙接著劑系統(tǒng)中線性高分子與架橋高分子，因此能同時(shí)兼具黏著以及離子通道的特性，同時(shí)，亦可提高陶瓷顆粒的比重，大幅提高耐熱性。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
一種電能供應(yīng)單兀，包含有:一第一電極基板，該第一電極基板包含一第一集電層及一第一活性材料層，該第一集電層具有相對的一第一側(cè)面與一第二側(cè)面，該第一活性材料層設(shè)于該第一集電層的該第一側(cè)面；一第二電極基板，該第二電極基板包含一第二集電層及一第二活性材料層，該第二集電層具有相對的一第一側(cè)面與一第二側(cè)面，該第二活性材料層設(shè)于該第二集電層的該第一側(cè)面；以及一陶瓷隔離層，夾設(shè)于該第一電極基板與該第二電極基板之間，系由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由一雙接著劑系統(tǒng)加以黏著形成，且該雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子。
其中該陶瓷顆粒系選自微米級與奈米級二氧化鈦、三氧化二鋁、二氧化硅、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合。其中該雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯、聚四氟乙烯、壓克力酸膠、環(huán)氧樹脂、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及上述組合。其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為選自環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂、聚丙烯腈及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子。其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為聚酰亞胺及其衍生物的梯狀架橋高分子。其中該聚酰亞胺占該雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為0.01% 60%。其中該第一電極基板的該第一集電層與該第二電極基板的該第二集電層系皆以該第二側(cè)面鄰接于該陶瓷隔離層。其中該第一集電層與該第二集電層具有復(fù)數(shù)個微孔洞。其中該第一電極基板與該第二電極基板系以該第一活性材料層與該第二活性料層鄰接于該陶瓷隔離層。其中該陶瓷隔離層的一側(cè)還具有一隔離薄膜。其中該隔離薄膜系為絕緣材料所構(gòu)成，至少包含聚亞酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、玻 璃纖維或液晶型高分子。其中該隔離薄膜上更供至少一電子組件予以設(shè)置。其中該隔離薄膜的另一側(cè)還具有另一陶瓷隔離層。一種電能供應(yīng)單元，包含有:一基板，其具有復(fù)數(shù)個微孔洞，該些微孔洞內(nèi)填塞有復(fù)數(shù)陶瓷顆粒，并藉由一雙接著劑系統(tǒng)加以黏著，且該雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子；一第一集電層，其設(shè)置于該基板的一側(cè)，并具有對應(yīng)于該基板的復(fù)數(shù)個微孔洞； 一第二集電層，其設(shè)置于該基板的另一側(cè)，并具有對應(yīng)于該基板的復(fù)數(shù)個微孔洞；一第一活性材料層，系位于該第一集電層外側(cè)；以及一第二活性材料層，系位于該第二集電層外側(cè)。其中該基板系為絕緣材料所構(gòu)成，至少包含聚亞酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、玻璃纖維或液晶型高分子。其中該基板的該些微孔洞系藉由貫通孔、蟻孔或是多孔性材料來構(gòu)成。其中該陶瓷顆粒系選自微米級與奈米級二氧化鈦、三氧化二鋁、二氧化硅、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合。其中該雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯、聚四氟乙烯、壓克力酸膠、環(huán)氧樹脂、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及上述組合。其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為選自環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂、聚丙烯腈及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子。其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為聚酰亞胺及其衍生物的梯狀架橋高分子。其中該聚酰亞胺占該雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為0.01% 60%。
一種陶瓷隔離層，適用于一電能供應(yīng)單元，藉以隔離該電能供應(yīng)單元的兩極層，達(dá)到電子隔離與離子導(dǎo)通，由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由一雙接著劑系統(tǒng)加以黏著形成，且該雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子，且該架橋高分子于該雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為 0.01% 60%。其中該陶瓷顆粒系選自微米級與奈米級二氧化鈦、三氧化二鋁、二氧化硅、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合。其中該雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯、聚四氟乙烯、壓克力酸膠、環(huán)氧樹脂、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及上述組合。其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為選自環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂、聚丙烯腈及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子。

其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為聚酰亞胺及其衍生物的梯狀架橋高分子。采用上述方案后，本發(fā)明藉由陶瓷顆粒與接著劑加以形成陶瓷隔離層，且接著劑采用雙接著劑系統(tǒng)，藉由線性高分子與架橋高分子加以形成，使得接著劑既能忍受高溫而不熔化，不會造成陶瓷隔離層的崩解、或是與極層之間介面孔洞(離子通道)因高溫而使其消失或減少。同時(shí)，因采用雙接著劑系統(tǒng)，使得陶瓷顆粒比例可以提升，且由陶瓷顆粒與雙接著劑系統(tǒng)所形成的孔洞的結(jié)構(gòu)與分布適當(dāng)，使電子絕緣性以及離子導(dǎo)電度取得較佳的平衡、進(jìn)而提升電能供應(yīng)系統(tǒng)的電性能力。


圖1A、圖1B為本發(fā)明較佳實(shí)施例的電能供應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)剖面示意 圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的電能供應(yīng)單元的另一實(shí)施例的示意 圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的電能供應(yīng)單元的又一實(shí)施例的示意 圖4A、圖4B為本發(fā)明所揭露的圖3的實(shí)施態(tài)樣的變化例示意圖。標(biāo)號說明
基板20微孔洞21
電能供應(yīng)單元3陶瓷隔離層31
陶瓷隔離層31’第一電極基板32
第一集電層321微孔洞3213
第一活性材料層322 第一側(cè)面323 第二側(cè)面324第二電極基板33
第二集電層331微孔洞3313
第二活性材料層332 第一側(cè)面333 第二側(cè)面334隔離薄膜41
電子組件42。
具體實(shí)施例方式為清楚揭露本發(fā)明所揭露的電能供應(yīng)單元及其陶瓷隔離層，以下將提出數(shù)個實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)特征，更同時(shí)佐以附圖使該些技術(shù)特征得以彰顯。請參考圖1A及圖1B所示，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的電能供應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。電能供應(yīng)單元3包含陶瓷隔離層31、第一電極基板32、以及第二電極基板33，第一電極基板32包含第一集電層321及第一活性材料層322，第一集電層321具有相對的第一側(cè)面323與第二側(cè)面324，且第一活性材料層322設(shè)于第一集電層321的第一側(cè)面323。第二電極基板33包含第二集電層331及第二活性材料層332，第二集電層331具有相對的第一側(cè)面333與第二側(cè)面334，第二活性材料層332設(shè)于第二集電層331的第一側(cè)面333。陶瓷隔離層31夾設(shè)于第一電極基板32與第二電極基板33之間，就相對位置而言，可米用第一電極基板32的第一活性材料層322與第二電極基板33的第二活性材料層332來鄰接于陶瓷隔離層(見圖1A)、或是第一電極基板32的第一集電層321的第二側(cè)面324與第二電極基板33的第二集電層331的第二側(cè)面334鄰接于陶瓷隔離層31 (見圖1B)的兩種實(shí)施態(tài)樣。陶瓷隔離層31系由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由雙接著劑系統(tǒng)(dual binder system)加以黏著形成，且 雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子(linear polymer)與架橋高分子(cross-linking polymer),其中架橋高分子占整體雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比約為0.01% 60%。陶瓷顆粒選自微米級與奈米級二氧化鈦(Ti02)、三氧化二鋁(A1203)、二氧化硅(Si02)、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合，而雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯(Polyvinylidene fluoride ;PVDF)、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯(PVDF-HFP)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene ;PTFE)、壓克力酸膠(Acrylic Acid Glue)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile ;PAN)、羧甲基纖維素鈉(carboxymethyl cellulose ;CMC)、丁苯橡膠(styrene-butadiene ;SBR)、聚丙烯酸甲酯(polymethylacrylate)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚乙烯卩比咯燒酮(polyvinylpyrrolidone ；PVP)及上述組合。因采用陶瓷顆粒作為主體，因此整體陶瓷隔離層31的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，足以支撐第一電路基板32以及/或第二電路基板33，且亦具有電子絕緣的效果，防止兩側(cè)的電子導(dǎo)通。再者，因?yàn)椴捎秒p接著劑系統(tǒng)，同時(shí)包含有線性高分子以及架橋高分子，藉由架橋高分子較高的黏著特性，配合線性高分子的搭配，使得黏著結(jié)構(gòu)不致于剛性過高而易斷裂，可將兩側(cè)的第一電極基板32以及第二電極基板33黏著的相當(dāng)牢固，維持電能供應(yīng)單元3的穩(wěn)定性與安全性；同時(shí)，也因?yàn)榇穗p接著劑系統(tǒng)的特性，相較于習(xí)知采用單一線性高分子作為接著劑來說，可以將陶瓷顆粒的比重予以拉高，甚至超過60%或是90%以上，使得整體陶瓷隔離層的耐熱性與熱穩(wěn)定性更佳，且陶瓷顆粒占陶瓷絕緣層比例提高，因大多孔洞多由陶瓷顆粒堆積所產(chǎn)生的孔洞，故孔洞分布變佳，同時(shí)由于高分子含量下降，而由此產(chǎn)生的干涉離子移動的障礙也同時(shí)減少，而使得離子導(dǎo)電度提高。而架橋高分子的部份,其可為環(huán)氧樹脂(Epoxy)、壓克力樹脂(Acrylic Acid)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile ；PAN)及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子，由于此些架橋高分子所形成的架橋結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)狀(network)，整體結(jié)構(gòu)較為密實(shí)，配合線性高分子后，孔洞分布仍會較不利于離子通過，同時(shí)增加離子移動的立體干涉，因此，離子導(dǎo)電度仍會稍差于一般隔離膜；但也因上述原因，使得陶瓷隔離層中大型貫通孔存在的機(jī)會與比例因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)式架橋高分子的存在而下降，進(jìn)而使電子絕緣性有所提高。因此，架橋高分子的部份，亦可采用譬如為聚酰亞胺(polyimide ；PI)及其衍生物的梯狀(ladder)架橋高分子,不同于前述網(wǎng)絡(luò)式架橋結(jié)構(gòu)，梯形的線性架橋結(jié)構(gòu)，將會使陶瓷隔離層31內(nèi)的孔洞分布狀態(tài)非常適合離子導(dǎo)通，同時(shí)由于非網(wǎng)絡(luò)式架橋結(jié)構(gòu)，對于離子移動的干涉下降甚多，甚至孔洞分布比單純使用線性高分子為黏著劑更佳，因此離子導(dǎo)電度可大幅提高，不僅可以實(shí)際應(yīng)用于電能供應(yīng)系統(tǒng)3，同時(shí)相較于一般的隔離膜的離子導(dǎo)電度，亦有所增加，同時(shí)，此梯型架橋結(jié)構(gòu)的高分子(PD又能夠保有相當(dāng)高的電子絕緣特性，使得陶瓷隔離層取得最佳的平衡點(diǎn)；另一方面，因采用雙接著劑系統(tǒng)，亦使陶瓷隔離層31形成于極層上時(shí)，在熟化制程后，架橋高分子結(jié)構(gòu)會降低接口上因去除溶劑時(shí)所產(chǎn)生較大孔洞形成的可能性，以維持有效的電子絕緣特性，并降低微短路率。再者，由于架橋高分子的熱穩(wěn)定性相當(dāng)高，能夠承受陶瓷顆粒加熱去除吸附水時(shí)的高溫而不熔化，同時(shí)對于電能供應(yīng)單元3充/放電過程中的發(fā)熱亦較能忍受，維持高溫狀態(tài)下第一電極基板32與第二電極基板33之間的相對位置，進(jìn)而維持電能供應(yīng)單元3的穩(wěn)定性與安全性。其中，以圖1 B的實(shí)施態(tài)樣來看，為了使兩側(cè)極層的離子能予以導(dǎo)通，第一集電層321與第二集電層331具有復(fù)數(shù)個微孔洞3213、3313。且第一活性材料層322及第二活性材料層332更可有電解質(zhì)分布于其中，其可為液態(tài)電解質(zhì)、膠態(tài)電解質(zhì)或是固態(tài)電解質(zhì)；同時(shí)，因?yàn)樘沾刹牧系恼礉裥?wettability)較佳,對于電解質(zhì)的分布亦有加分效果。請參閱圖2,為本發(fā)明電能供應(yīng)單元的另一實(shí)施例示意圖。其與上述圖1B的實(shí)施態(tài)樣近似，陶瓷隔離層31以基板20取代，而基板20上具有對應(yīng)于第一集電層321與第二集電層331的復(fù)數(shù)個微孔洞3213、3313的微孔洞21 ;因?yàn)榈谝患妼?21、基板20以及第二集電層331具有對應(yīng)的微孔洞3213、21、3313，因此基本上皆為導(dǎo)通狀態(tài)，電解質(zhì)可以輕易地由第一活性材料層322均勻滲入第二活性材料層332，無須花費(fèi)過多的時(shí)間?；?0可為非可撓式電路基板或可撓式電路基板，同時(shí)，因?yàn)榈谝患妼?21與第二集電層331位于基板20兩側(cè)，因此，可藉以直接延伸出邏輯線路區(qū)域，來與外界負(fù)載端進(jìn)行電性連接；基板 20的材料以絕緣性材料為佳，可選自聚亞酰胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、玻璃纖維、液晶型高分子、或是其組合。基板20上的微孔洞21主要是供離子通過，除了貫通孔的態(tài)樣外，亦可采用蟻孔(非直線貫通的態(tài)樣)的型態(tài)，甚至是直接采用多孔性材料來達(dá)成，且微孔洞21內(nèi)填塞有復(fù)數(shù)陶瓷顆粒，并藉由雙接著劑系統(tǒng)加以黏著，且雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子，此部份組成與前述相同，在此不重復(fù)贅述。如前所述，藉由陶瓷顆粒與雙接著劑系統(tǒng)，將使微孔洞21內(nèi)的孔洞分布狀態(tài)更利于離子導(dǎo)通，大幅增加電能供應(yīng)單元3的離子導(dǎo)電度。上述實(shí)施態(tài)樣，基本上較近似于習(xí)知的第一型的態(tài)樣，當(dāng)然，請參閱圖3所示，亦可應(yīng)用于第二型的態(tài)樣，于陶瓷隔離層31—側(cè)增設(shè)有隔離薄膜41，隔離薄膜41的材質(zhì)可為聚亞酰胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、玻璃纖維或液晶型高分子。同時(shí)，隔離薄膜41亦可朝向一方向予以延伸(見圖4 A)，以供電子組件42設(shè)置、承載，然后藉由封裝結(jié)構(gòu)或是其余電性連接的方式來予以連接。再者，隔離薄膜41的另外一側(cè)可還包含有另一陶瓷隔離層31’(見圖4B)。上述電能供應(yīng)單元3的封裝，可藉由習(xí)知的方式來予以封裝，在此不予以贅述。綜合上述，本發(fā)明所揭露的電能供應(yīng)單元系利用陶瓷顆粒與雙接著劑系統(tǒng)所形成的陶瓷隔離層來達(dá)到電子隔離與離子導(dǎo)通。藉由陶瓷顆粒以及雙接著劑系統(tǒng)的特性，而可提供相當(dāng)高耐熱性，因此可維持兩側(cè)極層的相對位置(尤其是高溫下)，確保電能供應(yīng)單元的穩(wěn)定性、安全性以及電性。另外一方面，由于架橋高分子、尤其是梯狀架橋結(jié)構(gòu)的PI，使得陶瓷隔離層內(nèi)的孔洞分布狀態(tài)非常適合離子通過，因此除了克服習(xí)知陶瓷為基材的隔離層無法達(dá)到離子導(dǎo)電度要求的窘境外，更可于維持電子絕緣性的情況下、大幅提高離子導(dǎo)電度，取得電子絕緣性與離子導(dǎo)電性的最佳平衡，進(jìn)而使電能供應(yīng)系統(tǒng)的效能大幅提升。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。故即凡依本發(fā)明申請范圍所述的特征及精神所為的均等變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的申請專利范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電能供應(yīng)單兀,其特征在于,包含有:一第一電極基板，該第一電極基板包含一第一集電層及一第一活性材料層，該第一集電層具有相對的一第一側(cè)面與一第二側(cè)面，該第一活性材料層設(shè)于該第一集電層的該第一側(cè)面；一第二電極基板，該第二電極基板包含一第二集電層及一第二活性材料層，該第二集電層具有相對的一第一側(cè)面與一第二側(cè)面，該第二活性材料層設(shè)于該第二集電層的該第一側(cè)面；以及一陶瓷隔離層，夾設(shè)于該第一電極基板與該第二電極基板之間，系由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由一雙接著劑系統(tǒng)加以黏著形成，且該雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該陶瓷顆粒系選自微米級與奈米級二氧化鈦、三氧化二鋁、二氧化硅、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯、聚四氟乙烯、壓克力酸膠、環(huán)氧樹脂、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及上述組合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為選自環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂、聚丙烯腈及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為聚酰亞胺及其衍生物的梯狀架橋高分子。
6.如權(quán)利要求5所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該聚酰亞胺占該雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為0.01% 60%。
7.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該第一電極基板的該第一集電層與該第二電極基板的該第二集電層系皆以該第二側(cè)面鄰接于該陶瓷隔離層。
8.如權(quán)利要求7所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該第一集電層與該第二集電層具有復(fù)數(shù)個微孔洞。`
9.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該第一電極基板與該第二電極基板系以該第一活性材料層與該第二活性料層鄰接于該陶瓷隔離層。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該陶瓷隔離層的一側(cè)還具有一隔離薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該隔離薄膜系為絕緣材料所構(gòu)成，至少包含聚亞酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、玻璃纖維或液晶型聞分子。
12.如權(quán)利要求11所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該隔離薄膜上更供至少一電子組件予以設(shè)置。
13.如權(quán)利要求10所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該隔離薄膜的另一側(cè)還具有另一陶瓷隔離層。
14.一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，包含有:一基板，其具有復(fù)數(shù)個微孔洞，該些微孔洞內(nèi)填塞有復(fù)數(shù)陶瓷顆粒，并藉由一雙接著劑系統(tǒng)加以黏著，且該雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子；一第一集電層，其設(shè)置于該基板的一側(cè)，并具有對應(yīng)于該基板的復(fù)數(shù)個微孔洞； 一第二集電層，其設(shè)置于該基板的另一側(cè)，并具有對應(yīng)于該基板的復(fù)數(shù)個微孔洞；一第一活性材料層，系位于該第一集電層外側(cè)；以及一第二活性材料層，系位于該第二集電層外側(cè)。
15.如權(quán)利要求14所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該基板系為絕緣材料所構(gòu)成，至少包含聚亞酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、玻璃纖維或液晶型聞分子。
16.如權(quán)利要求14所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該基板的該些微孔洞系藉由貫通孔、蟻孔或是多孔性材料來構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求14所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該陶瓷顆粒系選自微米級與奈米級二氧化鈦、三氧化二鋁、二氧化硅、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合。
18.如權(quán)利要求14所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯、聚四氟乙烯、壓克力酸膠、環(huán)氧樹脂、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及上述組合。
19.如權(quán)利要求14所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為選自環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂、聚丙烯腈及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子。
20.如權(quán)利要求14所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為聚酰亞胺及其衍生物的梯狀架橋高分子。
21.如權(quán)利要求20所述的一種電能供應(yīng)單元，其特征在于，其中該聚酰亞胺占該雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為0.01% 60%。
22.一種陶瓷隔離層，適用于一電能供應(yīng)單元，藉以隔離該電能供應(yīng)單元的兩極層，達(dá)到電子隔離與離子導(dǎo) 通，其特征在于，由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由一雙接著劑系統(tǒng)加以黏著形成，且該雙接著劑系統(tǒng)包含有線性高分子與架橋高分子，且該架橋高分子于該雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為0.01% 60%。
23.如權(quán)利要求22所述的一種陶瓷隔離層，其特征在于，其中該陶瓷顆粒系選自微米級與奈米級二氧化鈦、三氧化二鋁、二氧化硅、或是烷基化的陶瓷顆粒、堿土族磷酸化合物、堿金族磷酸化合物、堿土族碳酸化合物、堿金族碳酸化合物及上述組合。
24.如權(quán)利要求22所述的一種陶瓷隔離層，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的線性高分子系選自聚二氟乙烯、聚偏二氟乙烯一共一三氯乙烯、聚四氟乙烯、壓克力酸膠、環(huán)氧樹脂、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮及上述組合。
25.如權(quán)利要求22所述的一種陶瓷隔離層，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為選自環(huán)氧樹脂、壓克力樹脂、聚丙烯腈及上述組合的網(wǎng)絡(luò)式架橋高分子。
26.如權(quán)利要求22所述的一種陶瓷隔離層，其特征在于，其中該雙接著劑系統(tǒng)的架橋高分子系為聚酰亞胺及其衍生物的梯狀架橋高分子。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電能供應(yīng)單元，包含第一電極基板，其包含第一集電層及第一活性材料層，第一集電層具有相對的第一側(cè)面與第二側(cè)面，第一活性材料層設(shè)于第一集電層的第一側(cè)面；第二電極基板，其包含第二集電層及第二活性材料層，第二集電層具有相對的第一側(cè)面與第二側(cè)面，第二活性材料層設(shè)于第二集電層的第一側(cè)面；陶瓷隔離層，設(shè)于第一電極基板與第二電極基板之間，由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由雙接著劑系統(tǒng)黏著形成，雙接著劑系統(tǒng)包含線性高分子與架橋高分子。還公開一種陶瓷隔離層，由復(fù)數(shù)陶瓷顆粒藉由雙接著劑系統(tǒng)黏著形成，雙接著劑系統(tǒng)包含線性高分子與架橋高分子，架橋高分子于雙接著劑系統(tǒng)的重量百分比為0.01％～60％。本發(fā)明導(dǎo)電度好，安全性高。
文檔編號H01M2/14GK103247768SQ201210025769
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者楊思枬 申請人: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