锂离子聚合电池可用各种不同的方法制造。在美国专利第5,536,278 号中，一事先准备好的电解质薄膜被加热并叠合至第一电极上。第二电 极接着被叠合至经叠合的第一电极上。
在美国专利第5,778,515号中，形成一电极薄膜和一隔离薄膜，接 着在至少其中一片的薄膜表面上使用预叠合溶剂后被叠合。
在美国专利第6,024,773号中,一隔离薄膜在两面涂上胶合树脂溶 液，以便于将电极与分离电极的隔离薄膜相结合。
在美国专利第5,348,824号中，以非结晶质组成的聚合物以薄膜的 形式，直接经溶态挤压(melt extruded)成型于锂电池的正极上。
在所有形成薄板及薄膜的过程之中，隔离材料的成份受限于形成薄 膜及以电极叠合的过程时需要具有令人满意的机械强度的聚合物。当加 入微粒物质后使得聚合物机械强度进一步下降时，聚合物中的微粒物质 在聚合物上的运用，在很大程度上，几近于不可能。而在经溶态挤压的 聚合物中，孔隙率是难以控制的，而且普遍偏低。
这些以及其他的缺点在使用本发明之后都被克服了。

本发明涉及锂离子聚合电池及其制造方法。两层不同的聚合材料以 非薄板的型式提供，用以分离及结合电池中邻接的阳极和阴极(电极)。 这些层包含了增加层的孔隙率的颗粒材料。不同的聚合材料需有特定的 可溶性要求，这将会在下文中说明。
电池拥有至少一个阳极以及至少一个跟每个阳极呈相反间隔关系的 阴极。两层不同的多孔分离剂/连结剂处在每个阳极和阴极中间以维持其 间隔并将每个阳极连结至每个阴极上。非水电解质填满了分离剂/连结剂 的孔隙。每个分离剂/连结剂由聚合物及颗粒材料所构成。第一分离剂/ 连结剂是以聚合物P1及颗粒材料M1所制造而成；第二分离剂/连结剂是 以聚合物P2及颗粒材料M2所制造而成。聚合物及颗粒材料必须有可溶性 而使得P1可溶于溶剂S1、P2可溶于溶剂S2、P1不可溶于溶剂S2、P2不 可溶于溶剂S1、M1不可溶于溶剂S1、以及M2不可溶于溶剂S2。
较佳的电池结构是棱柱型(堆积的)以及圆柱型(缠绕的)。实行制 造过程经由三种制造方法。在所有的方法中，内含有溶入聚合物的溶剂 的第一分离剂/连结剂，被涂布在电极上，此种方式使得单独的第一分离 剂/连结剂层将会存在于整个电池中的每个阳极和阴极之间。接着干燥第 一分离剂/连结剂。第二分离剂/连结剂在这三种方法的每一种中都以不 同的方式提供制备，然而第二分离剂/连结剂中的聚合物在电极形成堆积 的形式时至少要在部份溶解的状态下，以使得第二分离剂/连结剂通过溶 剂S2的蒸发而干燥时，电极能够粘结成棱柱型或是圆柱型。
在第一个方法中，电极在第二分离剂/连结剂在未完全干燥且微粘的 状态下被堆叠起来。
在第二个方法中，电极被堆叠起来，并在其中只夹入第一分离剂/连 结剂，而第二分离剂/连结剂则在渗入电极之间后被干燥。
在第三个方法中，电极被堆叠起来，并在其间夹入干燥状态的第一 分离剂/连结剂和第二分离剂/连结剂；接着溶剂S2渗入于电极之间以便 于溶解最少一部份的聚合物P2使得电极干燥时能够结合在一起。
在所有的三个方法之中，最后的电池制造过程，包括了提供非水的 电解质以填充分离剂/连结剂的孔隙以及包装电极和电解质。
图示简单说明
为了使此发明能够被更快的被了解，文中所提及的部份会对应于附 图进行解释：
图1是本发明中的电池部份垂直剖面，显示了相交替间隔的阳极和 阴极以及由分离剂/连结剂所形成的中间层，该电池具有棱柱型结构；
图2是本发明中电池的概要图示，该电池具有圆柱状结构；
图3a、3b、3c系用于本发明中棱柱电池(prismatic battery)的 第一制造方法所执行的制造步骤图；
图4a、4b、4c系为显示于图3a-3c中用于本发明中棱柱电池的第一 制造方法所执行的制造步骤图，其另一种替代的步骤；
图5a、5b、5c、5d以及5e系用于本发明中棱柱电池的第二制造方 法所执行的制造步骤图；
图6a、6b、6c以及6d系为显示于图5a-5e中用于本发明中棱柱电 池的第二制造方法所执行的制造步骤的替代步骤；
图7a、7b、7c、7d以及7e系用于本发明中棱柱电池的第三制造方 法所执行的制造步骤图；
图8a、8b、8c、8d以及8e系为显示于图7a-7e中用于本发明中棱 柱电池的第三制造方法所执行的制造步骤的替代步骤；
图9是本发明完整制造的电池的概要图示；
图10a、10b以及10c系用于本发明中圆柱电池的第一制造方法所执 行的制造步骤图；
图11系用于本发明中圆柱电池(cylindrical battery)的第二制 造方法所执行的制造步骤图；
图12a、12b以及12c系用于本发明中圆柱电池的第三制造方法所 执行的制造步骤图；
图13系为显示在本发明中经由方法1所制成的棱柱电池上的第一组 测试条件的图示；
图14是表示使用图13中的条件执行测试结果的图示；
图15是表示同样运用于本发明中经由方法1所制成的棱柱电池与显 示于图13中不同的第二组测试条件的图示；
图16是表示使用图15中的条件执行测试结果的图示；
图17-24就通过第一方法所制造的棱柱电池而言，系显示第三组测 试条件与相对应的结果，，但是使用了和图13-16中的电池中不同的分离 剂/连结剂；
图25系显示在通过本发明方法1制得的电池上所执行的第四组测试 条件图，但是使用不同于前述方法1实施例中的分离剂/连结剂；
图26是表示在图25中所示的条件下执行测试的结果图示；
图27系显示在通过本发明方法2制得的缠绕型电池上所执行的第伍 组测试步骤图；
图28是表示在图27中所显示的条件执行测试的结果图示；
图29系显示在通过本发明方法3制得的圆柱(缠绕)电池上所执行 的第六组测试条件图。

本发明的电池是可充电的，其中具有至少一个阳极和一个阴极(电 极)且彼此之间呈间隔关系，而液态的电解质处在其间，使得离子在阳 极和阴极之间能够自由的穿梭。为了能够实际运用，棱柱型的电池是由 多数个呈间隔关系的阳极和阴极所组成，并以液态电解质占据其间。两 种可能的锂离子电池结构分别叙述如下：1)具有基本扁平的阳极和阴极 的电池，并以交替间隔的顺序堆积而成，作为“棱柱”电池，以及2)具 有单一细长的阳极及单一细长的阴极的电池，堆积并然后将其缠绕成线 圈型态，通常环绕一核心，一般作为“圆柱”电池。
为了维持间隔的关系和避免阳极和阴极之间的接触与短路，以及， 为了将阳极和阴极连接至一个不需要用于支撑的外部装置的结构中，结 构上具有高度的孔隙率的两层分离剂/连结剂被装置在每个阳极和阴极之 间。此两层都以隔离层和连结层的方式作用而且在其间的孔隙中都包含 了电解质。
参考图1，一个棱柱状安排顺序的实施例，阳极30以交替的方式和 阴极32堆叠在一起。该阴极可由任何已知的阴极结构所构成，比如一个 铝箔在其表面上形成了一正极活性材料层，诸如复合锂氧化物(complex oxides of lithium)像LiCoO2.。其他的活性材料层可由锂锰氧化物 (lithiated manganese oxide)、锂镍氧化物(lithiated nickel oxide) 以及其组合物所构成。该阳极可以由任何已知的阳极结构所构成，例如 说铜箔在其上形成了一层含碳材料如碳质石墨。其他电极的实施例包括 了金属锂、锂、锂合金、铝、以及锂夹插材料(lithium intercalation materials)诸如碳、石油焦(petroleum coke)、活化碳、石墨、以及 在现有技术中的碳的其他形式。其他基底箔可以由金、镍、铜合金、以 及镀铜材料构成。
第一分离剂/连结剂34以及第二分离剂/连结剂36，分别由颗粒材 料及聚合物P1和P2所制成，填充在阳极和阴极之间的间隔中。
在图2中，显示了圆柱型排列的阳极和阴极，其具有阳极38、阴极 40以及处在阳极和阴极间的间隔中的两个分离剂/连结剂层34a和36a。 阳极和阴极材料可与那些就棱柱排列型式所描述的材料相似。
参考图1，介于每个阳极和阴极之间的系两层分离剂/连结剂，34和 36，其维持着每个阳极和阴极的分离并作为一种粘结剂来固定阳极和阴 极在原位置上。不需在电极上使用外加的装置就可维持电池的结构。分 离剂/连结剂以液体的方式应用于电极上，其应用方法会在下述中说明。 液体的分离剂/连结剂通过将聚合物溶入溶剂之中制备而成，以得到聚合 溶液，并接着加入颗粒材料。举例来说，PVC(聚氯乙烯)溶解于THF(四 氢呋喃)中。若聚合物P1溶解于溶剂S1中，以及聚合物P2溶解于溶剂S2 中，则本发明需要P1可溶于S1而不可溶于S2中，以及P2可溶于S2而不 可溶于S1中。举例来说，P1可以是PVC；S1可以是THF；P2可以是 PEO(聚氧化乙烯)；S2可以是甲醇。聚合材料可以大略的分成亲水性 和疏水性。下列表呈现了可能可以符合上述要求地使用的组合方式。此 表格并未包含所有可能的组合。任何表格I所列的亲水性聚合材料可以 与任何表格II中所列的疏水性聚合材料互相搭配使用。
表格I(亲水性) 聚合物 溶剂 PEO(聚氧乙烯) 甲醇 PPO(聚氧丙烯) 甲醇 聚碳酸酯 甲醇/三氯甲烷 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯) 乙醇 PVP(聚乙烯基吡咯烷酮) 甲醇
表格II(疏水性) 聚合物 溶剂 PE/PP(聚乙烯/聚丙烯) 庚烷 PVC(聚氯乙烯) 四氢呋喃 聚苯乙烯 四氢呋喃 PAN(聚丙烯腈) DMF(二甲亚砜) PAN(聚丙烯腈) DMSO(二甲亚砜)
由表I或表II选出用于第一及第二分离剂/连结剂的聚合物/溶剂组 合且能够符合上述的可溶性要求也是可能的。
就如以上所讨论的，要使锂离子电池能够运作，电解质需要处在电 极之间，使得离子能够自由的在电极间移动。为了提供每个分离剂/连结 剂的多孔性，将颗粒材料在运用到电极以前加入到溶解的聚合物中。较 佳的颗粒材料为硼硅酸盐玻璃纤维。其他材料可包括颗粒材料，诸如： 氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化硼、氧化铝、氧化硅的氧化物 粒子；合成或天然沸石；诸如硼硅酸盐、钙硅酸盐、铝聚硅酸盐(aluminum polysilicates)的硅酸盐类；诸如：木头粉末的纤维材料；以及诸如微 珠(microbeads)、中空的微球(hollow microspheres)、薄片的玻璃材 料；或者纤维型式的颗粒材料如聚酯纤维、尼龙纤维、人造丝纤维、醋 酸纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚苯并 咪唑纤维、硅酸硼玻璃纤维，以及木纤维。
一个液体分离剂/连结剂应用于电极上的实施例是：0.5gm的PVC溶 于20gm的THF，其中加入了9.5gm的硼硅酸盐。于一较佳的具体实施例 中，该硼硅酸盐被制备成球磨处理约24小时的玻璃纤维。在经过球磨的 过程之后，纤维会呈粉末状态。
第二个液体分离剂/连结剂应用于电极上的实施例是：1gm的PEO溶 解在30gm的甲醇中，其中加入了5gm的硼硅酸盐。
依上述制备，运用在电极上，接着再干燥的分离剂/连结剂，制造了 一多孔层，其中的颗粒材料之上涂布了聚合物，并且连结到电极的表面 上。所使用的材料的溶剂在干燥过程之中基本上完全蒸发，当聚合物在 溶剂蒸发之时收缩后，在涂覆有聚合物的粒子之间留下空隙。在后来的 制造步骤之中，液态电解质被提供来用于填满在电极之间每个分离剂/连 结剂层之间的空隙
由图3a到12c显示了执行本发明中制造锂离子电池三种不同的方法 中各种不同的步骤。棱柱型电池首先被描述，之后是圆柱型电池。
在第一方法的第一步骤中，图3a，阳极30一侧涂上第一分离剂/连 结剂34然后干燥。应用于以下所有的实施例中较佳的涂布方法，是在制 备分离剂/连结剂时，混合聚合物、溶剂、以及颗粒材料，然后连续搅拌 混合物约8-12小时。搅拌须直到悬浮的聚合物及颗粒材料达到均质为止。 搅拌的时间长度由聚合物种类和颗粒材料决定。接下来实行分离剂/连结 剂的制备，棒涂法，利用金属网控制厚度。涂层的厚度控制在10和200μ m之间，较佳的厚度是控制在30到60μm之间。随着不同厚度金属网的 使用，使得涂层的厚度得以控制。然而，其他可导致相似均匀涂层结果 的方法也可使用。在目前制造的第一方法中，对下列的第一分离剂/连结 剂34的涂布进行干燥以蒸发溶剂。然而，在此一制造阶段是不需要完全 干燥的。
在第一方法的第二步骤中，图3b，阴极32涂布了以上述方法制备 而成的第二分离剂/连结剂36。然而，此涂层并未完全干燥。当第二分离 剂/连结剂36，至少仍然在阴极32上呈半干的微粘状态时，涂布有干燥 的第一分离剂/连结剂于其上的阳极30，以阴极32层叠其上如同图3c所 示。以便于结合堆积成层的电极。重复此过程以达到所需的层数。
第一和第二分离剂/连结剂的聚合物P1和P2分别(图3a-3c)具有上 述的溶解度限制。既然聚合物P1不可溶于聚合物P2的溶剂S2，因此聚 合物P1当在图3c所表示的步骤之中与聚合物P2液体(至少半干)相接 触时不溶解。因此P1在均匀层上保持固态而且因此保证了电极间的隔离。 此外第二分离剂/连结剂层36，包含了聚合物P2，加入到电极之间的分 离处。就如图3c中可见的那样，阳极30结合到第一分离剂/连结剂层34 上，第一分离剂/连结剂层34结合到第二分离剂/连结剂层36上，以及 第二分离剂/连结剂层36结合到阴极32上。不需额外的支撑装置就可以 维持电池的结构。额外的相交替的阳极和阴极可以以相似的方法加入， 以制造具有选择的尺寸和性能的电池。在装配完需要的电极数后，装配 好的零件在真空下120℃作8小时的干燥。用在各个电极上的涂层覆盖了 需要与邻接电极相对的区域。电极中未涂布的部份延长到堆叠块状的一 边，如图1所示，就如现有技术所熟知的，以后来的装配步骤以电的方 式相连接。
如图3a-3c所示的这两个分离剂/连结剂层的具体涂布程序以及相关 的安排顺序并不是唯一的。任何可以在阳极和阴极间产生第一分离剂/连 结剂层和第二分离剂/连结剂层的程序都是可以接受的。然而，在组装过 程中，第一分离剂/连结剂层必须被涂布和干燥，而第二分离剂/连结剂 层必须至少要在堆叠电极时保持微粘的半干状态。
一替代的第一制造方法如图4a到4c所示。在图4a中两个阳极30 两面都被涂布第一分离剂/连结剂34后干燥。在图4b中一阴极32被涂 上第二分离剂/连结剂层36。在最后的步骤中，图4c中，阳极30及阴极 32在第二分离剂/连结剂仍然微粘半干时堆叠在一起。额外的层可以使用 相似的方式附加于其上。
上述步骤(图3a-3c)，及后续完成电池制造的步骤包括了：
1)在电极的一侧(如：阳极)涂布第一分离剂/连结剂层34；
2)将第一分离剂/连结剂层34干燥；
3)在另一相反电极的一侧(如：阴极)涂布上第二分离剂/连结剂层 36；
4)在第二分离剂/连结剂层36仍然在半粘微干状态下堆叠电极；
5)就所选定的电极数而以相似的方法添加额外的阳极和阴极；
6)将电极的完全堆叠物加以干燥；
7)提供电极所希冀的电连结；
8)将电解质渗入电极堆叠物中的两种分离剂/连结剂层的孔隙之间；
9)将堆叠好的电极放入适当的容器中并将其密封。
为了避免水气存在于密封的容器之中，步骤8和9较佳在干燥室中 进行。下面所讨论的电解质，是非水性的，而水汽的存在在电池的操作 中是不利的。
在上面的及接下来的实施例中，在第一分离剂/连结剂中的颗粒材料 百分比(以重量来计)在50％到98％之间；在第二分离剂/连结剂中的颗 粒材料百分比(以重量来计)在50％到98％之间。在第一分离剂/连结剂 中较佳百分比是在80％到97％之间。在第二分离剂/连结剂中较佳百分比 是在70％到92％之间。
本发明中制造电池的第二方法表示于图5a至5e中。在第二方法中 的第一步骤，图5a，阳极30涂布了第一分离剂/连结剂34后干燥。在步 骤2中，图5b，阴极32涂布了第一分离剂/连结剂34后干燥。步骤1和 步骤2随着所选择的阳极和阴极数而重复进行。在步骤3中，图5c，所 制备的阳极和阴极以松散的方式堆叠着，而使得第一分离剂/连结剂34 的单一层出现于相交替间隔的阳极30和阴极32之间。在步骤4中，图 5d中，第二分离剂/连结剂36，渗透到干燥层34以及相对的未涂布的电 极表面之间的空隙中。该步骤可以以浸入液体或以任何其他的方式来进 行。图5e显示了完成的装配，其具有有相交替间隔的阳极30及阴极32， 且在该阳极和阴极之间有一层由每个分离剂/连结剂34及36介于其中。 在第一分离剂/连结剂34及36中的聚合物P1和P2的必要条件，就如上 述，在本方法中特别重要，这是为了使得在干燥状态下具有聚合物P1的 第一层能够不溶以及应用在步骤5a和5b中时能够维持它一致的厚度。
图6a-6d显示了使用第二方法的另一制造方式。在图6a中，在阳极 30的两边涂布第一分离剂/连结剂34后干燥。以同样的方式制备多个额 外的阳极。在步骤二中，图6b，将制备好的阳极和未涂布的阴极以交替 的方式松散地堆叠。在第三步骤中，图6c，将松散堆叠的电极用第二分 离剂/连结剂渗入，以便在每个干燥的第一分离剂/连结剂层34和未涂布 的阴极32表面之间加入第二分离剂/连结剂，就如图6d所示。同样的制 造过程，举例来说，可通过涂布阴极和以未涂布的阳极来堆叠加以使用。
上述步骤(图6a-6d)，随着完成电池制造的后续步骤包括了：
1)在电极(如：阳极)两侧涂布第一分离剂/连结剂层34；
2)将第一分离剂/连结剂层34干燥；
3)以交替的方式用未涂布的电极(如：阴极)将涂布的电极松散地 堆叠；
4)以第二分离剂/连结剂36渗入松散堆叠的电极中；
5)干燥电极堆叠物；
6)提供电极以希冀的电连结；
7)将电解质渗入电极堆叠物的两层的孔隙中；
8)将堆叠好的电极放入适当的容器中并密封。
步骤7和步骤8在干燥室中执行会较佳。
在本发明中第三个制造电池的方法如图7a-7e所示。在图7a中，阳 极30两侧涂布第一分离剂/连结剂34后干燥。在第二步骤中，图7b，阴 极32两侧涂布第二分离剂/连结剂36然后干燥。然后阳极和阴极则以交 替的方式堆叠，就如图7c中所示。在下一个步骤中，以将堆叠物浸入溶 剂S2的方式将第二分离剂/连结剂36的溶剂S2渗入到堆叠好的电极之 中，以溶解至少一部分的聚合物P2，就如图7d所示。在最后一个步骤， 图7e，干燥该堆叠好的电极，以使电极能够互相连结在一起。该完成的 电极堆具有一层第一分离剂/连结剂以及一层第二分离剂/连结剂于每个 阳极和阴极之间。
图8a-8e表示了第三制造方法的替代方法。在图8a中，阳极30两 侧涂布了第一分离剂/连结剂34后干燥。然后，第二分离剂/连结剂36 涂布在第一分离剂/连结剂的上面然后干燥。
图8b表示了不具有任何分离剂/连结剂的涂层的阴极32。在图8c中， 数个经涂布的阳极和未经涂布的阴极以交替的方式堆叠着。在下一个步 骤中，图8d，该堆叠好的电极浸入到溶剂S2中，使得至少一部份的第 二分离剂/连结剂36溶解。接着，在最后的步骤中，图8e，该装配被干 燥藉此使得每个阳极和阴极相连结。
图7a-7e中的步骤及完成电池制造的后续步骤包括了：
1)在电极(如：阳极)的两侧涂布第一分离剂/连结剂34；
2)在不同的电极(如：阴极)的两侧涂布第二分离剂/连结剂36；
3)对多个阳极30和阴极32重复步骤1和步骤2；
4)将多个经涂布的电极堆叠；
5)渗入聚合物P2的溶剂S2；
6)干燥电极堆叠物；
7)提供电极以希冀的电连结；
8)将电解质渗入经堆叠的电极的两层的孔隙中；
9)将堆叠好的电极放入适当的容器中并密封该容器。
步骤8和步骤9在干燥室中执行会较佳。
虽然只有在第三制造方法中将第二分离剂/连结剂运用在第一分离剂 /连结剂的上方，相似的方式也可以用在第一方法中。在第一方法中，在 执行下一步之前，第二分离剂/连结剂并未完全干燥。
本发明中制造完成的电池以图示于图9中。堆叠的阳极30，及阴极 32，在每个电极之间有一层分离剂/连结剂34及一层分离剂/连结剂36。 该经堆叠的电极以及分离剂/连结剂层可通过任何上述的方法制备而成， 只要所有的方法能基本上构成相同的电池。电解质，42，填充电极之间 所有分离剂/连结剂层之中的孔隙。导体44及46各自连结所有的阳极和 阴极，延伸出密封的容器48，以作为50和52处的电引线。在现有技术 中有各种不同的连接阳极和阴极的方法。其中一种连结电极的方法(未 显示)是将镍网眼点焊(spot-weld)至延伸出电极堆的电极末端。
多种不同的容器均可由现有技术中得知。有一容器的实施例为一种 铝箔袋，其系以诸如聚合物PE或PP层合于至少一内表面上。
就如上述所讨论的，本发明中的电池可具有圆柱型(缠绕的)结构。 圆柱型或六面体的核心对于缠绕经涂布的电极来说为较佳的。制造棱柱 型电池的三种方法也可以用来制造圆柱型电池。每个方法中的一个实施 例将会在下文中说明。熟习该项技艺者可以发明不同的方法以达到同样 的效果。
在图10a中，一细长的阳极30a两侧涂布了第一分离剂/连结剂34 后干燥。在图10b中，细长的阴极32a两侧涂布第二分离剂/连结剂36。 当第二分离剂/连结剂36仍然至少保持在半干微粘状态时，经涂布的阳 极和阴极以线圈的形式沿着核心滚轧，就如图2所示，然后干燥。干燥 后的圆柱型电池通过两层分离剂/连结剂层相结合而维持着此一型态，而 不需藉助额外的结构。
在本发明中制造圆柱型结构电池的第二方法中，请参照图11的叙述， 电池的制造是通过在细长的阳极30a的两侧涂布第一分离剂/连结剂34 后干燥。在第二步骤中，经涂布的细长阳极与未涂布的细长阴极围绕着 核心滚轧着。第一分离剂/连结剂34和未涂布的细长阴极表面之间的分 离，是通过浸洗的方式使第二分离剂/连结剂36渗入到两者之间。在最 后的步骤中，将被盘绕着的阳极和阴极干燥，以结合每个阳极到每个阴 极上，就如图2中所示。
在本发明中制造圆柱型结构电池的第三方法中，请参照图12a-12c。 在图12a中，细长的阳极30a在两侧涂布第一分离剂/连结剂34后干燥。 在第二步骤中，图12b中所示，细长的阴极32a两侧涂布了第二分离剂/ 连结剂36后干燥。该经涂布的细长阳极和阴极被堆叠后以线圈的型式沿 着核心滚轧着。滚轧后的电极通过某些方式，如浸入，将聚合物P2的溶 剂S2渗入其中，以溶解聚合物P2的至少表面部份而不影响到含有聚合 物P1的第一分离剂/连结剂34。图2中表示了整个含有连续的阳极30a 和连续的阴极32b的完整结构，以及夹在其间由一层分离剂/连结剂34 和一层分离剂/连结剂36。该结构通过干燥的聚合物以线圈形状粘结而不 需要任何外在的结构。其它制造圆柱型电池的程序只要使用此三个一般 制造方法也是可行的。
使用上述三种方法所制造的锂离子电池有许多的优点胜于使用目前 已知程序制造的电池，如使用由聚合物所构成的连续的薄膜或薄片。本 发明的优点举例如下：
1)许多不同的聚合物可用于分离层或结合层而不需考虑其机械性 质。在使用聚合物形成的连续薄膜制造的电池中，只有某些拥有某些机 械性质的聚合物可被使用。
2)以前在连续的聚合物薄膜上所注重的″针孔″问题在本方法之中是 不需要被特别重视的。即使″针孔″出现在其中一层中，第二层也会防止 阳极和阴极之间的接触。
3)本发明中的电池不需要外部结构来固定电极的位置。聚合材料层 固定了电极。因此，没有需要使用增加电池厚度和重量的钢的情形。
4)分离剂/连结剂层的厚度可以很薄，由于机械强度和针孔的问题不 再是注重的重点，因此可以制造非常薄的电池。
5)大多数的制造过程可以在干燥室外执行。现有技术的电池制造的 聚合物薄膜，通常是在干燥室中处理以防止薄膜中水气的吸收，因为其 在制造完成后是难以移除的。在本发明中只有最后的步骤是在干燥室中 实行的。
6)相较于具有薄板形式的聚合物薄膜的电池，在薄板各面上有聚合 物层以提供薄膜和各个电极之间的结合，而本电池在聚合物材料层之间 拥有较少的界面。不完美的界面会导致电阻的增加。
7)由于分离剂/连结剂层充分地填满了电极间的整个间隔，该液态电 解质以海棉般的方式被吸收，而且充分包含在分离剂/连结剂之中，因此 也不需要额外的液态电解质了。
8)本方法可以被用在任何已知的电极材料之上。
9)由于两个分离剂/连结剂层紧密地连结在电极表面上，达到了电极 表面绝佳的可湿性。
10)电池是固体结合的结构，而且实质上在阳极和阴极之间没有空隙 存在。
11)和在传统薄片分离剂薄膜表面上进行结合相比较，两层分离剂 /连结剂之间的结合效果较佳。
在本发明的三种制造方法所制造的电池上执行实验测试。测试条件 以及实验结果以图解方式表示在图13到图29之中。
在所有具有棱柱形式的实验中，阴极箔片尺寸为4cm×3.8cm，在 每片箔片表面上活性的阴极材料涵盖区域为3cm×3.8cm。阳极箔片尺 寸为4cm×4cm，在每片箔片表面上活性的阴极材料涵盖区域为3cm× 4cm。
在所有的实验中，阴极箔片为涂布阴极活性材料LiCoO2的铝。应该 要注意的是，其他的阴极材料也是可能的。阳极箔片为涂布碳质石墨的 阳极活性材料的铜箔。相似的，其他阳极材料也是可能的。
实施例1是使用第一种制造方法制成的电池来进行。第一分离剂/连 结剂制备的方式是：溶解0.5gm的PVC于20gm的THF中，然后加入9.5gm 如上述制备而成的玻璃粒子，并加以搅拌直到得到如上述中所需的均质 性为止。第二分离剂/连结剂制备的方式是：溶解1gm的PEO在30gm的 甲醇中，然后加入5gm的玻璃粒子。此一混合物要搅拌到同样所需的均 质性为止。
使用棒涂法将第一分离剂/连结剂运用在阴极的两侧上到大约50μm 的厚度之后，以蒸发THF的方式干燥。然后第二分离剂/连结剂运用在阳 极的两侧上，使用棒涂法，到大约50μm的厚度。在甲醇溶液完全蒸发 之前，该阳极和阴极如图1中堆叠起来。电极堆叠物是由11个阴极和10 个阳极所组成。镍网眼在延伸出来的阳极侧以及延伸出来的阴极侧之上 点焊，以作为电池的电流连结处。电极堆在真空之下以120℃作8小时的 干燥，然后包在由聚合物层合的铝箔袋中。液态电解质，(1M LiPF6在 EC/DMC重量比例1∶1)加入到电池包(battery pack)中然后封包。 电解质成份EC/DMC是碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯。然后因此而制成的电池 在测试之前要在一吨的压力下压十分钟。在干燥室中执行添加电解质以 及封包的步骤。
检验放电容量的实验分析执行方式如下，并以图解方式叙述于图13 中：
1)在第一次电力循环中电池充电后便以.15A的电流放电，之后重 复充电后放电的循环10次。充电的条件为：.3A的固定电流充到4.2V， 然后固定电压在4.2V直到电流小于.15A。放电的条件为.3A的固定电 流放电直到电压为2.8V。.3A的电流导致在约两小时内达到完全充电或 完全放电。如此的充电/放电率与C/2的C-rate有关。在图13中，并未 显示第一充电/放电循环。电流(安培)通过C线表示，而电压(伏特) 通过V线表示。水平轴表示测试时间，以秒为单位。放电容量的结果如 图14所示。水平轴表示了循环数而垂直轴表示了放电容量，以mAh为单 位。每个循环的放电容量大约为550mAh.
在实施例2之中，在与实施例1相同的电池上使用不同的放电电流 率(C-rate for discharging)做第二次放电容量测试。测试的条件以 图解方式说明于图15中。以C/1的放电电流率，也就是.5A的电流，和 C/2的放电电流率，也就是.3A的电流，作十次的充电/放电循环。就如 图13所示，电流(安培)由C线表示而电压(伏特)由V线表示.水平 轴表示时间，单位以秒计。
放电容量的测试结果如图16所示。在每次的循环之中约有520mAh 的放电容量。此次循环所指的是在第一次测试之后于同样的电池上作第 二次的测试，为循环11到循环20。
在实施例3之中，使用第一种制造方法制成的电池作第三次放电容 量测试。所有的制造步骤都和实施例1相同，除了聚合物P1制备的方式 是将.5gm的共聚合物PE/PP(PE含量约60％)溶解于20gm的庚烷之中， 然后混合9.5gm如上述的玻璃粒子。接下来的表III的测试条件将被执 行。
表格  III   试验     循环          充电条件            放电条件     A     1-10     300mA的固定电流充至     4.2V然后固定电压在     4.2V直到电流＜.15A     300mA的固定电流放电直到     电压降至2.8V     B   11-20     ″     500mA的固定电流放电直到     电压降至2.8V     C   21-30     ″     700mA的固定电流放电直到     电压降至2.8V     D   31-60     ″     1A的固定电流放电直到电压     降至2.8V
测试条件以图解方式描述，而且在A、B、C及D测试中的放电容量 在图17-24之中以图解方式表示。于图17、19、21及23中，电流(安 培)以C线表示，电压(伏特)以V线表示。可在图18、20、22和24 中见到各测试结果。
在第四实施例中，电池由第一种制造方法所制成。所有的制造步骤 都与实施例1中相同，除了电极层数以及聚合物是不同的。受测的电池 由五个阴极和四个阳极所构成。第一分离剂/连结剂制备的方式是将0.5gm 的聚苯乙烯溶入20gm的THF(四氢呋喃)之中，然后加入5gm的经球磨 过后的硅酸硼纤维。制备第二分离剂/连结剂的方式是将1gm的PVP溶入 20gm的甲醇之中然后加入9.5gm的经球磨过后的硅酸硼纤维。
测试条件以图解的方式显示于图25中。电池首先以.07安培的电流 充电和放电。在第一次循环之后，电池以.2安培的电流充电(近似于 C-rate的C/1)并固定电压为4.2V，然后以.2安培的电流放电。
五次循环后的测试结果以图解的方式显示于图26。
在第五实施例中，以一个阳极和一个阴极缠绕六面体形核心的电池， 系以第二制造方法制造而成。该阴极的尺寸为3.8cm×25.2cm，其上 的活性材料涂布一边为3.8cm×24.2cm，另一边则为3.8cm×18.2cm。 该阳极的尺寸为4cm×26.3cm，其上的活性材料涂布一边为4cm×25.3 cm，另一边则为4cm×20.3cm。核心是用铜箔制造的。第一分离剂/连 结剂制备的方式是将0.5gm的PVC溶解于20gm的THF(四氢呋喃)之中， 然后加入9.5gm经球磨过后的硅酸硼纤维。在涂布和干燥阴极两侧的第 一分离剂/连结剂之后，阴极和未涂布的阳极被缠绕于核心上。然后经缠 绕的电极浸入含有1gm的PEO、30gm的甲醇以及5gm经球磨过后的硅酸 硼的液体之中约两分钟。自液体取出之后，将该装配放在真空箱中以120 ℃烘干12小时。在干燥箱中，加入了在EC/DMC之中的电解质1M LiPF6， 其重量比例为1∶1。
图27中以图叙述了测试条件。该电池第一次以.15A的电流充电及 放电。然后该电池经过十次的充电及放电的循环，充电时以.3A(近似 于C-rate的C/1)的电流及固定的4.2伏特电压充电，而放电时以.3A 的电流放电。电池的性能以图解的方式表示于图28中。
在第六实施例中，以一个阳极和一个阴极缠绕圆柱体形核心的电 池，系以第三制造方法制造而成。该阴极的尺寸为3.8cm×24cm，其上 的活性材料尺寸一边为3.8cm×23cm，另一边则为3.8cm×21.7cm。 而该阳极的尺寸为4cm×24cm，其上的活性材料尺寸一边为4cm×23 cm，另一边则为4cm×19.2cm。强化玻璃纤维圆柱体作为核心。
阴极两侧涂布一组成物，其系由1gm的PE/PP、40gm的TCE以及5gm 的球磨过后的硅化硼纤维所组成。该阳极的两侧涂布一组成物，其系由1gm 的PEO、30gm的甲醇以及5gm球磨过后的硅化硼纤维所组成。在涂布及 干燥过阳极和阴极的涂层之后，将该阳极和阴极缠绕在核心上。然后将 该装配浸入第二分离剂/连结剂的溶剂甲醇之中，以便至少达到溶解第二 分离剂/连结剂的表层的效果。然后将装配放在真空箱中以120℃干燥12 小时。在干燥完之后，该装配被转移至添加了EC/DMC中的液态电解质的 1M LiPF6(其重量比例1∶1)的干燥箱中。
当特定材料、尺寸、制造步骤等等为了本发明的叙述具体实施例的 目的而提出时，根据以上的教导，在不违反申请人新颖贡献之下，可进 行各种不同的修正；因此在决定本发明目前的范畴时，需参照附加的权 利要求。