高安全长寿锂电池技术.pdf

高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 060 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw 高安全長壽命鋰電池技術 Long Cycle Life Lithium ion Battery Technology with High Safety 羅仁志 J C Lo 鄭錦淑 C S Cheng 陳立群 L C Chen 工研院材化所 MCL ITRI 副研究員 隨著鋰離子電池應用市場的成長 電池的安全性及長時間使用壽命日趨重要 因此如何兼顧鋰 電池之安全設計與高溫性能 為國際各大廠亟欲達成的目標 本文將針對隔離膜的專利布局 全球鋰電池安全技術發展 以及高溫長壽命技術進行介紹與分析 As the development of market in lithium ion battery the safety issue and cycle life of batteries become more important The battery manufactories pay much attention to the safety design of battery and its high temperature performance Through this article the patent map of separator techniques of lithium ion battery safety and long cycle life technology at high temperature have been systematically intro duced and analyzed 關鍵詞 Key Words 鋰離子電池 Lithium ion Battery 隔離膜 Separator 高溫長壽命 Long Cycle Life at High Temperature 前 言 由 於目前傳統能源的短缺 造成能源 使用上成本的增加 且伴隨著環境 污染問題日益嚴重 因此開發替代能源顯 得日益重要 由於鋰離子電池具有高能量 密度 高功率密度及長壽命等優點 且可 隨著應用端而有不同的電池設計 從 3C 可 攜式電子產品到電動車技術 皆可使消費 者於生活中取得便利性 然而 由於鋰金 屬材料特性非常活潑 因此當電池發生局 部短路時 容易造成燃燒爆炸等危害 從 2006 年開始 全球電池產業就陸續發生鋰 電池過熱 起火等事件 包含戴爾公司 DELL 日本國際大廠新力 SONY 諾基 亞 NOKIA 及 IBM 等公司 每家公司損失 及賠償金額均超過上億元 因此 國際上 針對鋰離子電池之安全特性 皆投入大量 的研究資源 此外 動力鋰電池之高溫循 環壽命亦為鋰電池發展的重要課題之一 為了釐清和了解電池發生短路時的現象 藉而提升鋰離子電池之安全性 國際鋰電 池大廠及研究單位對於鋰電池之安全及長 壽命技術紛紛提出解決之方案 本文將針 對鋰電池隔離膜設計及高溫長壽命技術進 行詳盡之解析與探討 隔離膜設計與專利布局 一般常見之隔離膜 Separator 主要是由 高分子物質所組成 由於具有電子絕緣特 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 061 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw 性及微孔性 Microporous 結構 因此可避免 電池內部正負極因接觸所造成的短路現象 同時亦容許電解液中離子的流動不受拘束 為了維持電池的安全性 當過熱現象發生 時 隔離膜必須能即時熔融閉孔 進而阻 斷鋰離子的傳導 防止正負極持續反應而 產生熱爆走 Thermal Runaway 隔離膜本身 並不參與電池之電化學反應 因此面對電 解液及電極材料時 隔離膜需具備高度化 學與電化學穩定性 此外 隔離膜之結構 及特性 例如膜厚度 孔隙率 孔洞尺寸 對於電解液的滲透率 Permeability 及可濕性 Wettability 等 皆會影響鋰電池之能量密 度 內阻 放電速率 循環壽命及安全性 能的表現 以電動車用鋰電池之隔離膜為 例 由於大電流充放電的需求 使得隔離 膜需具備厚度薄 孔隙率高及孔洞尺寸大 的特性 以利鋰離子於正負極間的傳導流 動 然而當電池過熱時 卻會因隔離膜機 械強度不足而致使膜尺寸較易捲縮 使得 正負極接觸而發生內短路現象 Internal Short Circuit 因此 如何依據鋰電池的用途選擇 合適之隔離膜 為目前鋰電池發展重要的 課題之一 依據結構及組成 鋰電池隔離膜可概分 為三大類 泝微孔性高分子膜 Microporous Polymer Membrane 沴無機複材膜 Inorganic Composite Membrane 沊 不 織 布 纖 維 墊 Non woven Fabric Mats 其中微孔性高分子膜由於具有較佳的 電性表現及較為低廉的製作成本 因此廣 泛使用於目前市售的鋰離子電池中 常見 之微孔性高分子膜是由半結晶之聚烯烴 Polyolefin 所組成 成分包括 PP PE PP PE 混 摻 物 HDPE 及 UHMWPE 等 材 質 目前微孔性高分子膜的製作可區分為 乾式製程與濕式製程 不同的製程所生產之 隔離膜孔洞結構亦有顯著的差異 圖一 乾式製程所生產之隔離膜具有較為開放且 正直的孔洞結構 因此適用於高功率密度 的鋰電池 而濕式製程所生產之隔離膜具 有較為扭曲且相互聯結的孔洞結構 能夠 有效抑制樹枝狀鋰金屬的成長 因此適用 於長壽命鋰電池 一般具有熱閉孔功能之 微孔性高分子膜通常是由 PE及 PP所組成之 多層結構 其中 PE 層在電池過熱時會融熔 閉孔 同時阻斷鋰離子的傳輸 進而終止 鋰電池內部化學反應 避免產生熱爆走現 象 而 PP 層則是提供足夠之機械強度 避 免隔離膜因熱收縮 使正負極接觸而產生 短路現象 無機複材膜 亦稱陶瓷隔離膜 是由細 微之無機粒子 如 Al2O3 MgO 與少量接 合劑 如 PVDF HFP 所構成的多孔墊 其 厚度大約為 30 50 m 由於細微的無機粒 子具備高度親水性及高表面積特性 使得無 機複材膜對於非水性電解液擁有絕佳的可 濕性 此外 由於無機粒子有較佳之剛性 使無機複材膜在高溫時能維持尺寸完整 不因受熱收縮而造成內短路 顯示具有高 度熱穩定性 因此可適用於大型鋰電池 例如電動車及動力型手工具的開發使用 a b 圖一 微孔性聚烯烴膜之微結構影像 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 062 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw 不織布隔離膜則是利用化學或物理方 法 將眾多纖維結合在一起所形成之纖維墊 圖二 製造纖維墊所使用之纖維種類 依其本質可分為自然 如纖維素及其經過 化學修飾後之衍生物 與合成 如 PVDF PTFE PA PVC 等 兩種 在隔離膜的 製造過程中 將纖維結合在一起的方法主要 有樹脂接合及熱塑性纖維接合 其中後者 是利用可熱塑的纖維做為接合劑 與主體 纖維混摻形成網狀物 接著利用熱壓的方 式控制熱塑性纖維與主體纖維接合的程度 為目前製作不織布隔離膜常用的接合方法 不織布纖維墊主要用於高分子鋰電池中 做為結構的支撐骨架 由於此類隔離膜具 有較高的孔隙率 60 80 及較大之孔洞尺寸 20 50 m 特性 因此膠態高分子電解質 Gel Polymer Electrolyte GPE 可迅速地潤濕 隔離膜 且填滿其不規則的表面 以提供電 極間必要之離子傳導功能 此外 由於不 織布隔離膜本身具有錯綜複雜之孔洞結構 能有效抑制樹枝狀鋰金屬的形成及成長 因此可增加鋰電池的安全性及循環壽命 目前各家隔離膜製造商及鋰電池生產 商所研發設計之隔離膜的基本構造不外乎 為前述三大種類 經過適當之表面修飾或 改良材質 使隔離膜能夠符合鋰電池操作 所需之規格 此外 由於隔離膜價格占整 體鋰離子電池成本 20 以上 因此如何降 低隔離膜生產成本以增加市占率 即為目 前各廠商亟欲達到的目標 為詳細了解目 前各家隔離膜及鋰電池製造商針對隔離膜 的研發策略及專利布局的狀況 本文將搜 尋最近各廠商所申請及獲證的專利進行分 析和探討 由表一的專利分析顯示 各廠商針對 隔離膜的設計主要區分為隔離膜表面的改 質或塗佈 調整聚烯烴的組成成份 以及 多層聚烯烴組合膜等三大方向 其中 Asahi 公司主要是於隔離膜 PP 或 PE 單面或雙 面塗佈一層或多層多孔性的熱阻層 此熱 阻層主要包含無機粒子填充物及樹脂黏合 劑 無機粒子的選用應為電絕緣性高 且 在鋰離子電池使用過程中具有電化學穩定 特性 一般常使用 Al2O3或 TiO2等無機填 料 而樹脂黏合劑則是使用聚偏氟乙烯 PVDF 或聚乙烯醇 PVA 之類的聚合物 藉 由添加無機粒子及黏合劑於隔離膜表面 增加膜耐熱的程度及強化隔離膜的機械性 質 此外 由於無機填充物對於電解液中 的溶劑有良好的親水性 因此亦可增加隔 離膜的潤濕性 此類耐熱隔離膜目前已有 市售產品 即 Asahi 公司所發表之 Hipore 隔離膜 Celgard 公司則是以多層聚烯烴組 合膜為隔離膜設計的主軸 圖三 使用 PP 層做為提供隔離膜足夠之機械強度 避 免隔離膜因受熱而收縮 當電池欲達到熱 失效溫度之前 隔離膜中 PE層則可提供熱 閉孔 Thermal Shutdown 功能 阻斷鋰離子 的傳導路徑 避免電池過度反應而發生危 險 Celgard公司所設計之多層聚烯烴膜的 圖二 不織布纖維墊之微結構影像 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 063 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw PP PE 圖三 Celgard公司針對多層聚烯烴隔離膜之結構 設計 堆 疊 組 合 有 PE PP PP PE PP PE PP PE PP PE PP 以及 PE PP PE雙層結構等 方式 藉由調整多層膜的材質及組合方式 可改變隔離膜的厚度 孔隙率及穿刺強度 Puncture Strength 一般 PP 含量越多時 隔離膜的穿刺強度亦會增加 相較於 Asahi 及 Celgard 公司所設計之 隔離膜是以 PP或 PE為主體 Degussa公司 所發表之Separion 隔離膜則是將奈米陶瓷材 料 Al Zr Si 塗佈於高分子不織布 PET 的雙面 圖四 可藉由選擇適當之陶瓷材 料來調整隔離膜的孔洞尺寸 此類隔離膜 除了具有良好的可濕性 較佳的滲透率和 機械性質外 由於主體採用的是 PET 不織 布 因此亦具有較佳的熱穩定性 210 C 可適用於電動車用鋰電池芯中 此外 Matsushita 公司隔離膜的設計主 要是在隔離膜與極板之間塗佈一層多孔性 熱阻層 Heat Resistant Layer HRL 其功用 在於避免正負極直接接觸而造成內短路現 象 此熱阻層主要包含絕緣填充物及黏合 劑 其中絕緣填充物以 Al Mg Ti Zr 和 Si 的氧化物為主 而黏合劑主要採用 Asahi KaseiCelgard LLCDegussa Matsushita Battery Industrial LG Chem CPISamsung SDI Invention of Separator for Battery Safety Porous heat resistant layer coating on separator Multilayered polyolefin membrane assembly Polymeric nonwoven having ceramic coating Porous heat resistant layer provide between separator and electrode Gel polymer coating on separator Separator including organic and inorganic compound Alter the Mw or composition of microporous polyolefin Microporous membrane coating on separator Organic Inorganic composite separator Ceramic layer coating on electrode Multilayered polyolefin membrane assembly Alter the Mw or composition of microporous polyolefin Nonwoven separator coating with shutdown particle Modificate the surface of separator Gel polymer coating on separator Modificate the surface of separator Modificate the surface of separator Publication Number JP2007095668 JP2009026733 JP2006321841 JP8138644 JP2008254288 US2007207376 EP1507299 US20070221567 US20070134548 EP1482578 US20050084761 US20060166085 US20060003230 US20050255769 US20050084761 US20080020190 US20080190841 CN100495804 EP1768202 US20060222940 US20060051663 EP1912274 EP1768209 EP1631998 US20090311589 US20090111026 US20080292968 CN1938881 WO0034384 CN100428557 CN101459232 US20080299461 EP2101368 US2002019256 US20030118895 2000 01 2009 12 表一 各家隔離膜製造商之專利細項分析 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 064 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw PVDF 及 Polyacrylonitrile PAN 等聚合物 LG 和 Samsung SDI 公司亦有發表相關隔離 膜設計改良的專利 LG 公司主要是將膠態 高分子 如 PVDF PEG PC 及 PAN 等 聚合物或共聚物 塗佈於隔離膜表面約 40 60 的面積 除了可改善電極與隔離膜 間緊密接觸程度外 亦可提高電解液的滲透 速率 Samsung SDI 公司則是以有機無機複 材隔離膜為發展主軸 透過結合聚合物樹脂 Polyacrylate Polymethacrylate Acrylate methacrylate Copolymer 及陶瓷材料 SiO2 Al2O3 TiO2等 形成複材隔離膜 具有高 溫穩定性及高電解液滲透率等特性 由於隔離膜的本質特性會影響鋰電池 電性及安全性的好壞 且隔離膜價格占電 池製造總成本的比例超過五分之一 因此 各家廠商無不投入資金及人力進行改良研 發 期望能夠兼顧價格與性能表現 以提 升鋰離子電池於儲能市場的占有率 國際鋰電池安全技術發展趨勢 美國 Argonne 國家實驗室提出電動車的 發展 針對在不同正負極材料上之壽命 Life 動力 Power 能量 Energy 及安全 Safe 等重要特性 如表二所示 一般來 說 正極材料在電池發生熱失效時 扮演 著重要的因子 因此提出當正極材料釋出 較少氧氣時 則有較安全的特性 若以常 見的正極材料就安全特性來比較 有以下 的排序 鋰鐵磷材料 LiFePO4 鋰錳氧材 料 LiMn2O4 鋰鎳鈷錳材料 LNCM 鋰鎳 鈷鋁材料 LNCA 鋰鈷氧材料 LiCoO2 因 此 美國 Argonne 國家實驗室以功能性添加 劑LTFOP做為電池安全性提升的方式 其化 學結構如圖五所示 此添加劑可穩定 SEI的 生成 並降低與材料之間的反應熱 此外 美國 Jet Propulsion Laboratory JPL 實驗室提 出以下三大方式來提高電池的安全性 Ceramic MaterialPET Non woven Mat 圖四 Degussa 公司所發表之Separion 隔離膜 結構示意圖 Couple Life Power Energy Safety NCA CarbonMn Spinel CarbonFe Phosphate CarbonNMC Carbon 表二 不同材料鋰離子電池在電動車應用上的各項特性 P F F F F O O O O Li 圖五 美國國家實驗室改善鋰離子電池安全特性 之添加劑 LTFOP 化學結構式 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 065 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw 泝層狀結構的正極材料 以 xLi2MnO3 1 x LiMO2之層狀結構為主 其與 LNCA和 LNCM 111 比較材料的穩定性 以微差掃描 熱卡計 Differential Scanning Calorimeter DSC 比較 發現其確實可穩定材料之結構性 沴以塗層結構於正極表面 穩定鋰電 池材料在充放電過程中 材料結構之變異 性 主要以金屬氧化鋁 Al2O3 為主 沊功能性添加劑 以難燃性添加劑為 主 如磷酸三乙酯 Triethyl Phosphate 三 苯基磷酸酯 Triphenyl Phosphate 磷酸三丁 酯 Tributyl Phosphate 等 因此 當鋰電池熱失效而引起燃燒爆 炸問題 主要是因為電池內部短路引起電 池的異常發熱 內部化學物質產生連鎖反 應而釋出大量的反應熱 除了上述提到美 國研究單位針對鋰電池提高安全之方式外 其他國際各大電池廠也有利用改善隔離膜 的方式 以避免內部正負極短路 但是當 電池溫度瞬間超過 140 C時 隔離膜來不及 有閉孔功能 即發生熔解 因此電池中的 電解液遇熱裂解 揮發 進而使正極材料 之金屬氧化粉體裂解 並釋出大量的助燃 氧氣而產生化學反應熱 所以無法解決當 鋰電池之安全性提高時之需求 而工研院 提出當電池的隔離膜失效的瞬間 奈米高 分子 STOBA 材料可在極板表面架橋形成一 層絕緣膜 降低與隔絕鋰離子的傳導 避 免後續的接連熱失效反應發生 因此將 STOBA 添加於鋰離子電池中 可將鋰電池 之熱失效保護機制增加至三道 包含傳統 的第一道安全迴路保護 PTC與 CID 第 二道保護 隔離膜 及第三道 STOBA材料 端之保護 此奈米 STOBA高分子鋰電池材 料在安全上已與傳統商用的鋰電池有明顯 的鑑別度 能抑制鋰電池的內部短路 減 少熱失效的發生 且其高溫的循環壽命也 優於市面上之鋰電池 因此大幅提升台灣 在鋰離子電池市場上的競爭力 逐漸開發 出能取代傳統能源的安全性鋰電池 高溫長壽命電池技術 對於鋰離子電池 若要應用於移動型 載具 高溫 55 C 以上 且能長時間操作 是非常重要的 由於一般電池在高溫長壽 命的表現不盡理想 產學研各界對於高溫 長壽命電池技術開發非常重視 以下將介 紹高溫長壽命電池技術 其可區分為兩大 項目 一為電池極板活性物質改質 另一 為添加功能性添加劑於電池電解液中 1 電池極板活性物質改質 在高溫環境且長時間操作下 正極極板 常會有活性物質溶出損耗的問題 造成此 狀況的主因為電解液中的 HF 由於一般鋰 離子電池最常使用的電解液鹽類為 LiPF6 電池在長時間充放電操作下 LiPF6電解液 會反應產生 PF5 LiF POF3及 HF 等產 物 所以減少電極液中 HF 對正極極板的影 響 就是在製作電極活性材料時進行改質 多附上一層保護層於活性材料上 在專利 CN101409342 中顯示 將含 Al Ti Zr La Zn Mg 的鹽類或含 Al Ti Zr La Zn Mg的有機酯化合物溶於有機溶 劑中 並包覆正極材料後 經熱處理生成 TiO2 ZrO2 Al2O3 La2O3 ZnO MgO 等氧化物 包覆於正極材料的氧化物即有 保護活性物質的作用 一般常見的例子就是在正極材料覆上 Al2O3 圖六為 Al2O3塗覆於 LiNi0 8Co0 2O2 上的示意圖 先將前驅物吸附於活性物質表 面 並於空氣中加熱 使前驅物轉換成氧化 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 066 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw 鋁而形成活物保護層 圖七為測試溫度 25 C 及 60 C 下 100 次循環充放電性能測 試圖 比較有無塗覆 Al2O3於活物上之差 異 發現長時間循環測試下 塗覆 Al2O3的 活物組裝成電池後之性能有較佳的表現 在高溫 60 C 下的影響更是明顯 由於在高 溫下錳金屬溶出的狀況較嚴重 所以塗覆 Al2O3可減少離子溶出 另一個方法為加入導電高分子進行活 性物質改質 如加入聚咇咯 Polypyrrole PPy 將 LiFePO4 C 改質為 LiFePO4 C PPy 圖八為測試溫度 55 C 下 以 5C充放電循環 性能測試圖 發現改質後的活性材料在高 C rate 5C 下 500 次循環測試 可明顯改善 電池性能損耗之問題 從圖九測試溫度 55 C 200 次循環測試後的極板 SEM 圖可 看出端倪 圖九 a 為 LiFePO4 C 極板 SEM 圖 圖九 b LiFePO4 C PPy 極板 SEM 圖 可發現在高 C rate 5C 充放電 200 次循環測 試下 LiFePO4 C 的極板有明顯的龜裂現 象 因為在高溫下以 LiPF6為鹽類的電解液 會加速反應產生 HF 使活性物質中的鐵被 溶 出 進 而 造 成 極 板 龜 裂 改 質 後 的 LiFePO4 C PPy 並無龜裂現象 也證實了極 板活性物質改質可增進電池於高溫下長時 間操作之可能性能 2 電池電解液中添加功能性添加劑 目前商業化常用的電解液體系 鋰鹽 LiPF6為主要鹽類 環狀碳酸酯類 如碳 酸乙烯酯 EC 碳酸丙烯酯 PC 線狀碳酸 酯類 如碳酸甲乙酯 EMC 碳酸二乙酯 Directly Pour in Al NO3 3 Solution Heated in the Air LiNi0 8Co0 2O2 ParticlesAl OH 3 on LiNi0 8Co0 2O2 Surface Al2O3 Coated LiNi0 8Co0 2O2 圖六 Al2O3塗覆於LiNi0 8Co0 2O2上的示意圖 200 160 120 80 40 Capacity mAh g 010 20 30 40 50 Cycle Numbers 60 70 80 90 100 Bare Coated a 200 160 120 80 40 Capacity mAh g 010 20 30 40 50 Cycle Numbers 60 70 80 90 100 Bare Coated b 圖七 a 測試溫度 25 C b 測試溫度 60 C下之100次循環充放電性能測試圖 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 067 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw DEC 碳酸二甲酯 DMC 在高溫環境 下 電池充放電的過程中 容易使碳負極 表面分解 同時分解產生的氣體會使電池 膨脹 進而影響電池的充放電效率及循環 壽命 因此 另一增進電池高溫壽命的解 決方案為加入功能性添加劑於電解液中 利用電化學反應使極板表面產生穩定的鈍 化膜 SEI 以改善電池循環壽命不佳之問 題 較常使用的添加劑如氟代碳酸乙烯酯 FEC 碳酸亞乙烯酯 VC 丙烷磺酸內酯 PS 雙乙二酸硼酸鋰 Lithium Bis oxalato Borate LiBOB 草酸二氟硼酸鋰 Lithium Difluoro Oxalate Borate LiDFOB 根據專 利 CN101635379 中顯示 提升鋰離子動力 電池在高溫下電容量保持率的電解液配方 其配方百分比為鹽類 1 10 LiDFOB 3 10 有機溶劑 78 90 其他添加劑 1 10 能顯著改善商業用電解液在電池高 溫循環性能不佳之狀況 美國 Argonne 實驗室 2010 年發表的文 獻 將草酸四氟磷酸鋰 Lithium Tetrafluoro Oxalato Phosphate LTFOP 添加 1 3 wt 於 電解液中 鹽類為 LiPF6 有機溶劑為 EC 及 EMC 使用 Li1 1 Ni1 3Co1 3Mn1 3 0 9O2 為正極極板 介穩相球狀碳 MCMB 為負 極極板 圖十為在 55 C 下 以 1C進行循環 充放電測試的結果 在 200 次循環充放電 後 3 wt LTFOP 添加於電解液的電池有 97 電容量保持率 2 wt 添加劑為 92 電 容量保持率 1 wt 添加劑為 87 電容量 保持率 未加任何添加劑的電容量保持率僅 有 80 圖十一 a 為未進行循環充放電測 試前的能奎斯特圖 可看出依添加劑之添 加量增加 其阻抗也隨著增加 主要為化 160 140 120 100 60 80 40 20 00 100200300400500600 Cycle Number Capacity mAh g PPy LiFePO4 C LiFePO4 C 圖八 測試溫度55 C下 以5C充放電循環性能 測試圖 a LiFePO4 C b LiFePO4 C ppy 圖九 測試溫度 55 C 200 次循環測試後的 SEM 圖 100 80 60 40 04080120160200 Cycle Number Normalized Capacity 3 4 0 V 1C 55 C Pristine 2 wt LTFOP 3 wt LTFOP 1 wt LTFOP 120 100 80 60 050100150200 Cycle Number Specific Capacity mAh g 圖十 在55 C下 以1C進行循環充放電測試圖 高 安 全 長 壽 命 電 極 與 電 解 液 技 術 專 題 068 工業材料雜誌287期2010 11 材料世界網 tw 成後 LTFOP 添加劑與電解液在電極表面上 產生鈍化膜 SEI 而使阻抗上升 圖十一 b 為在 55 C 下進行 200 次循環充放電測試後 的能奎斯特圖 發現經循環測試後 所有 電池的阻抗皆上升 而有加 LTFOP 添加劑 的電池阻抗最後都接近 而未加入 LTFOP 添加劑的電池阻抗略低於有加入添加劑的電 池 由此推斷添加劑電解液在電極表面產 生鈍化膜較完整 以致有較高阻抗 但也因 完整堅固的鈍化膜保護極板表面不易分解 使電池有較佳的高溫循環壽命 結 論 藉由表面修飾及材料的改質 可增加 隔離膜的機械性質及對電解液的潤濕性 即便如此 隔離膜於電池過熱時 亦有尺 寸收縮的可能性 因而造成鋰電池內短路 現象發生 如何徹底解決電池內短路現象 為目前鋰電池發展相當重要的課題 工研 院材化所開發的奈米 STOBA高分子材料 已在安全特性與傳統商用鋰電池使用上有 明顯的鑑別度 能有效抑制鋰電池的內部 短路及減少熱失效的發生 且在高溫下的 循環壽命更凸顯此創新材料之優異特性 期望藉由專利的分析及 STOBA材料導入應 用 輔助國內鋰電池廠商提升產品競爭力 及可見度 並增加國際之市占率 參考文獻 1 Asahi Kasei JP2007095668 2 Asahi Kasei JP2009026733 3 Asahi Kasei JP2006321841 4 Asahi Kasei JP2008254288 5 Celgard LLC TW269474 6 Celgard LLC US2002136945 7 Celgard LLC US2007207376 8 Celgard LLC EP1507299 9 Celgard LLC US20070221567 10 Degussa US20060166085 11 Degussa US20060003230 12 Degussa US20080020190 13 Degussa U