TWI475741B

TWI475741B - 隔離膜材、包含隔離膜之電化學電池及隔離膜材之製備方法

Info

Publication number: TWI475741B
Application number: TW099147153A
Authority: TW
Inventors: Jason Fang; Li Duan Tsai; Yueh Wei Lin; Cheng Liang Cheng
Original assignee: Ind Tech Res Inst
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2015-03-01
Also published as: TW201228073A

Description

隔離膜材、包含隔離膜之電化學電池及隔離膜材之製備方法

本發明係關於一種複合材料和製備與使用該複合材料之方法，特別係關於一種具一高分子材料與離子奈米顆粒之混合材料，以及該混合材料不同的應用，例如在電池和電化學電池。

在許多的應用中，使用單一、整塊材料的需求是昂貴、困難且難以達成的。例如，特定的應用需要陶瓷材料所具備的化學及/或熱穩定性，及一些高分子材料所具有的機械彈性與對特定種類加工(例如：擠製(extrusion)、旋製(spin-coating)等)的易加工性。在這種情況下，由兩或以上不同種類材料組合而成之複合及/或混合材料可被使用。使用的例子跨越許多不同的領域和應用，包括電化學電池、太空工程和裝甲。

以下說明係在不限制本揭露的範圍的前提下之例舉，一種混合材料應用的例子是電池隔離膜或是使用在電化學電池之隔離膜。電池或電化學電池隔離膜必須能夠隔離電極，並仍能保持足夠程度的離子導電性。隔離膜可為薄、多孔並具好的機械強度的絕緣材料。高分子隔離膜經常被使用，主要是因為其具高機械強度且容易為一些加工技術來製備，其中該等加工技術可使其具高多孔性。常用在電池隔離膜之高分子材料之例子包含有機聚烯烴以及複合材料(如：聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯)。然而，某些傳統高分子材料欠缺熱穩定性、化學穩定性，或者兩者。這些特性使它們不適合某些應用，例如：曝露在高腐蝕性的化學環境或高溫環境，前述之一種環境或兩種環境可能在高效能的電池中發生。因此，高效能電池傾向使用無機隔離膜(例如：玻璃和陶瓷隔離膜)，無機隔離膜可與它們的具腐蝕性和非高分子電解質相容；而某些無機隔離膜具有易脆或難加工等缺點。

圖1A例示一種作為習知電池隔離膜材料之陶瓷/高分子複合材料1。如圖1A所示，基底2，一般為高分子，以氧基(oxide group)4做官能基化。基底2可為多孔狀，因此可增加離子交換可用的表面積。表面官能基化4讓基底2表面可塗覆一層材料6，藉此改善熱和化學穩定性及溼潤性等性質。使用在電池應用中的電解質對溼潤性的影響特別受到矚目，因為低電解質溼潤性的隔離膜會降低或減少電池的效率。在許多的例子中，材料6可包含多個粒子6a，其中粒子6a可包含陶瓷、玻璃及/或金屬氧化物成份。該等粒子可以數種方法堆積在基底2上，例如：溶膠凝膠法(Sol-gel processing)或濕沈降(wet deposition)法。通常，為保持材料6的完整，必須施加某種黏著劑6b，以將粒子6a間彼此黏著。為使材料6固定或保持在表面上，也必須將材料6加熱到足以使陶瓷粒子6a燒結的溫度。燒結可能造成一些粒子6a和其他粒子6a或和黏著劑6b間產生化學鍵結。以例言，燒結會活化粒子6a-黏著劑6b-粒子6a及/或粒子6a-黏著劑6b-基底6間之化學交聯。在一些例子中，燒結甚至會造成粒子6a部份或完全熔合。況且，燒結製程的高熱會降低基底2的品質。再者，使用黏著劑6b有明顯的壞處，包括先天上限制粒子6a之密度以及採用在電化學電池內嚴苛化學環境下會劣化的化學藥劑(chemical agent)。

圖1B為一示範的基底之電子顯微照片。圖1B是自S.S. Zhang等人之論文“A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries,”Journal of Power Sources,Volume 164,Issue 1,2007,page 351。翻印。圖1B顯示一不織布基底15a。特別地，圖1B例示添加粒子6a前，不織布基底15b之上視影像。圖1B例示具有數條纖維15a之不織布基底15b。

圖1C顯示一陶瓷/不織布隔離膜600之上視圖，其中陶瓷/不織布隔離膜600是將具有微粒子、金屬氧化物和黏著劑之塗覆630形成在市售不織布基底表面上。圖1C是自S.S. Zhang等人之論文“A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries,”Journal of Power Sources,Volume 164,Issue 1,2007,page 351。翻印。圖1C例示多個金屬氧化物粒子614和在粒子614間之黏著劑616。

在這些例子中之每一個，保護陶瓷層是相當厚(幾個微米)。再者，在一些應用或製程，此保護層是使用黏著劑及/或高溫燒結所形成，而此形成方法會劣化或限制基底、保護層或兩者之性質。無論是何種狀況，複合材料或混成材料之化學和熱穩定性都會受影響。

在一實施例中，本揭露是針對一隔離膜材，其包含一基底，其中該基底具一主體部和一表面部。表面部具至少一多孔區域，而該至少一多孔區域具一淨電荷；以及複數個離子顆粒，耦接至少部份之多孔區域，其中部份之該些離子顆粒具與該多孔區域之該淨電荷相反之一淨電荷。在本實施例之一些變化態樣中，其他離子顆粒可具與該多孔區域之該淨電荷相同之淨電荷。部份之至少部份之多孔區域和離子顆粒間之耦接使隔離基材具電化學效能、化學穩定性、吸濕性、熱穩定性和強韌性中之至少一者之特性。

在另一實施例中，本揭露是針對一種電化學電池，其包含一隔離膜。隔離膜包含一基底，基底具一主體部和一表面部。一覆層覆蓋至少部份之該表面部。該至少部份之該表面部係多孔狀。該覆層離子接合在該至少部份之該表面部。部份之至少部份之多孔區域和離子顆粒間之耦接使隔離基材具有增進電化學效能、化學穩定性、熱穩定性、介面相容性和強韌性中之至少一者之特性。

在另一實施例中，本揭露是針對一種隔離膜材之製備方法。該方法包含處理一基底，使該基底之一表面部具一淨電荷；以及將複數個離子顆粒耦接至少部份之該表面部。離子顆粒具與該表面部之淨電荷相反之淨電荷。離子顆粒與至少部份之該表面部之耦接使該隔離膜具有電化學效能、化學穩定性、熱穩定性、吸濕性和強韌性中之至少一者之特性。

圖2A至2C例示符合本發明所揭露之實施例之使用離子顆粒之一隔離膜結構和組合。圖2A例示處理前之一示範基底10。圖2B例示經一示範表面處理後之一基底10，其中表面處理使該基底10之一表面區域10a帶負電荷。圖2C例示與帶相反電荷之離子材料接觸後之基底10。雖然圖2B顯示帶負電荷之基底10，但此僅為範例。如以下所述，此製程可以不同的方式執行，例如使用帶正電荷之基底10和帶負電荷之離子顆粒14。

圖2A例示一基底10。如例所示，基底10為不導電，如此它能將表面電荷12保留在它的表面區域(surface region)10a或部份表面區域10a。然而，在一些實施例中，基底10可有導電部份及/或導熱部份。基底10可包含數種運用在不同場合的材料。例如，基底10可包含高分子材料，如：有機聚烯烴(organic polyolefin)、和複合材料(如：聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯)，和包含其他常用在電化學電池內之材料(例如：纖維素(cellulose)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVDF))。基底10也可包含其他種類之高分子材料及/或複合材料，包括(但不限於)聚丙烯(polypropylene)、如聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)等之含氟聚合物，和其他不同高分子材料。除高分子材料外，基底10可為或包含無機、金屬或其他有機材料等其中一組成、前述材料之組合物或兩者之組合。

基底10可包含多孔或實質多孔區域。例如，基底10可包含細孔，細孔穿過它的主體(bulk)10b和表面區域10a。此外，基底10上部份之表面區域10a及/或主體10b可具實質的多孔結構，而其他基底10之表面區域10a及/或主體10b之部份則無。以例言，基底10之表面區域10a及/或主體10b之有些部份缺少或具有較少之細孔，因而可維持結構的完整性。如果基底10用於嚴苛的化學環境，基底10之表面區域10a及/或主體10b之有些部份可不具有細孔，藉此保護基底10之部份區域及/或其他組成(components)不受周遭化學物質(例如：在電化學電池內的電解質)的影響。在這些和其他的應用裡，基底10可包含多孔和無孔區域及/或其他多孔性變化結構。

圖2A所例示之圓柱形狀之基底10僅為示範。基底10在不同的隔離膜上或其他的應用中可具不同的形狀。舉例言，基底10可被塑造成矩形柱狀及/或具一邊長顯著地較其他邊為長之長寬比(即牆形(wall-shaped))。基底10另可保持其管狀或長形狀，但具數種不同截面形狀(例如：方形、圓形、三角形、各種梯形等等)中之一種。基底10也可被製作以包含規律或不規律形狀。例如，基底10可包含數段具交叉層之纖維(cross-ply fiber)，其會造成規律或不規律形狀。基底10另可具適合特殊應用之不規則或其他形狀。

圖2D顯示一示範基底之電子顯微照片，該示範基底為一微細孔高分子基底(micro porous polymer substrate)15c，其可與本揭露同時使用。值得注意的是，圖1B例示之習知基底15b亦可與本發明同時使用。特別地，圖2D顯示一微細孔高分子基底15c之上視影像，其中該影像中之該微細孔高分子基底15c是在加入離子顆粒前之狀態。圖2D顯示具有細孔15d之微細孔高分子基底15c。

圖2B例示在加入離子顆粒前之處理過後之基底10。一般而言，處理包含對基底10之表面區域10a進行表面處理。在例舉之實施例中，如圖2B顯示，處理使至少一區域之表面10a帶一淨電荷。以例言，處理可使整個表面區域10a帶負電荷，如所展示之在表面區域10a上之負電荷12。處理可不需使整個表面區域10a帶淨電荷，較有利地，在一些應用中，處理讓一部份(fraction)的表面區域10a帶淨電荷。在一些實例中，表面處理係在一特定圖案(例如：在表面區域10a上之某種有形的特徵或形狀)上進行是較有利的。舉例來說，表面區域10a上之凹部可賦予一淨表面電荷。一些技術可用來在表面區域10a產生特定之淨電荷圖案，例如包括微影技術。事實上，某些微影技術可允許在表面區域10a上規劃處理(treated)或帶電荷部份之尺寸、位置、幾何形狀和數量等。

本實施例運用在基底10之表面區域10a之處理方法是可使表面區域10a上帶電荷之數種方法中之其中之一種或以上。其中的例子包含將表面區域10a曝露在高能量處理下，如曝露表面區域10a於電漿。電漿處理可形成帶電荷之表面基團，而不犧牲或實質地改變基底10之主體性質(bulk properties)。電漿處理可包含以任何適合參數所產生之任何適合的電漿。以例言，基底10可在室溫下，以50瓦的功率用氧電漿(microwave oxygen plasma)處理5分鐘。電漿參數可按所需或所要產生之表面淨電荷而調整。電漿處理可或不能施行在超過基底10之一表面區域10a。例如，包含聚丙烯之基底10可用紫外線電漿照射，以在基底10表面產生帶淨電荷12的表面基團。淨電荷12可為正、負或兩者之組合(即，當不同部位之表面區域10a暴露在電漿下時改變或修改電漿參數，如此可在表面區域10a之不同部位上產生帶不同淨電荷之表面基團)。

處理方法亦可包含數種其他處理方法中之一種，包括化學處理、紫外線照射等。在一些實例中，表面上沈積來自溶液、真空或氣體環境之電荷基團是合適的。使部份表面區域10a帶淨電荷之任何適合方法均適用本揭露之範圍內。

淨表面電荷12可為負(如圖2B所示)，或在其他的實施例之為正。淨表面電荷12無需在整個表面區域10a都相同。以例言，在一些應用裡，表面區域10a的某些部份帶負表面電荷，而表面區域10a的其他部份則帶正表面電荷。在一些實例中，整個表面區域10a的總體表面電荷分布是電中性。

圖2C例示將離子顆粒14添加在圖2B所示之處理後之表面區域10a上。一般來說，離子顆粒14本身會帶一淨表面電荷16。離子顆粒14之淨表面電荷16與在部份表面區域10a上之淨表面電荷12的電性是相反的。在此例中，離子顆粒14被吸引至表面區域10a之部份，其係因淨表面電荷12與離子顆粒14之淨表面電荷16電性相反。雖然圖2C例示離子顆粒14帶正淨表面電荷16，然此僅為說明示範。在其他的配置中，離子顆粒14之淨表面電荷16可為負。另在其他的配置中，一些離子顆粒14可帶正表面電荷，而其他離子顆粒14則帶負表面電荷。離子顆粒14間之電荷量可不同的。

在一些變化實施例中，離子顆粒14帶均勻的淨表面電荷16是較有益的。這些實施例可包含需產生均勻或接近均勻覆蓋(covering)的應用。其他應用可能需雙峰(bimodal)、三峰(trimodal)或多峰(multimodal)分布，而對淨表面電荷有不同的要求。例如，在一些變化例中，讓帶特別低靜電荷量之一些離子顆粒14附著在表面區域10a上不平坦之處(例如：凹下處及/或細孔)是較為有利的。在這些和其他的變化例中，讓帶特別低靜電荷量之一些離子顆粒14覆蓋在表面區域10a之其他表面部份。更在一些其他變化例中，數群組之具不同淨表面電荷之離子顆粒14可被使用，以產生類似或額外的效果。

離子顆粒14可具不同大小。在一實施例中，離子顆粒14屬奈米等級。例如，它們的直徑可介於約1奈米至500奈米。在另一實施例中，離子顆粒14可具約在10奈米至30奈米之中等直徑。更在其他實施例中，一些離子顆粒14可具有大於數十微米(tens of micrometers)之直徑。離子顆粒14之粒徑分布可很小，離子顆粒14可如圖2C所示，實際上或大約呈單分散性(monodisperse)。在其他的變化例中，離子顆粒14可具特別地大粒徑分布，甚至粒徑分布含有差距數個量級(orders of magnitude)之直徑變異。這些和其他的應用可具有雙峰(bimodal)、三峰(trimodal)或多峰(multimodal)離子顆粒14粒子尺寸分布，以適合特殊應用。以例言，較大離子顆粒14可具有一定淨表面電荷16，而較小離子顆粒14可具有相同或不同之淨表面電荷16。具雙峰(bimodal)、三峰(trimodal)或多峰(multimodal)粒子尺寸分布的離子顆粒14，其尺寸可以與淨表面電荷16相關連之狀態。例如，較大的離子顆粒14具有較多的淨表面電荷16。然而，構成雙峰(bimodal)、三峰(trimodal)或多峰(multimodal)粒子尺寸分布之粒子可能是具相同淨表面電荷16之離子顆粒14。

雖然圖2C係以球形表示離子顆粒14，但此僅為說明用之示例。離子顆粒14在本案之脈絡中，可具有適合的形狀，包括各種幾何形狀、圓形、部份圓或不完整形狀。離子顆粒14可為具相當規則形狀之微結晶，或可為部份結晶及/或非結晶。離子顆粒14可具完全或部份不規則形狀，可為長形、扁平狀或具任何適合形狀。

離子顆粒14可被吸引至表面區域10a之部份，其係因淨表面電荷12與離子顆粒14之淨表面電荷16電性相反之故。此吸引力，在一些實例中，導致在離子顆粒14與表面區域10a上具相反淨電荷12之該部份之間，產生離子鍵結。在某些實例中，如果離子鍵結的強度足夠的話，此製程會產生如圖2C所示之層覆基底(coated substrate)100。特而言之，在離子顆粒14與表面區域10a上具相反淨電荷12之該部份之間會產生離子鍵結，而此離子鍵結會導致一由離子顆粒14構成之一表面層18之形成，表面層18覆蓋至少部份之表面區域10a。在一些變化例中，離子顆粒表面層18以覆蓋整個表面區域10a為較佳。在其他的應用，表面層18以僅覆蓋部份之表面區域10a為宜。

圖3A-1和3A-2顯示符合本發明揭露實施例之離子顆粒之合成，特別是離子顆粒，之示意圖。圖3B是符合本發明揭露實施例之一根據圖3A-1的合成方法合成之離子顆粒之一特寫、截面示意圖。離子顆粒14之粒芯14a(圖3A和3B)可包含無機材料，例如：金屬氧化物。圖3A-3和3A-4揭露數個與圖3A-2合成技術相連結並成功施行在本案的高分子電解質。

本揭露不特別限制於上述揭示之粒芯14a。任何化學上穩定及可耐化學侵蝕之材料所製作之粒芯均可使用。以例言，金屬氧化物在含特定環境下具化學穩定性，故其適合用於製作粒芯14a之材料。此環境可包含，鋰，電解質與其電解質添加劑。由於混合材料內之鋰和含鋰的化合物適合一些鋰離子電池應用，因此使用這些粒芯14a可改善化學穩定性。製作粒芯14a之合適金屬氧化物之例子包含(但不限於)二氧化矽(SiO₂ )、氧化鋅(ZnO)、二氧化錫(SnO₂ )、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鋁(Al2O3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、氧化釔(Y2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化鎳(NiO)、氧化鈣(CaO)。此外，形狀為空心球體之氧化物或其他材料亦可用作粒芯14a。粒芯14a也可為或包括其他種類之無機材料，例如：陶瓷、玻璃、矽及/或金屬。粒芯14a亦可包含或完全以有機材料或碳基材料所製作。粒芯14a可以任何適用本案之合適的技術所製作。例如，粒芯14a可以沈澱法(precipitation techniques)、溶凝膠法(sol-gel techniques)或微乳液(microemulsion)或奈米乳液化法(nanoemulsion techniques)。粒芯14a可以是以燒結或其他製程所製作之無機奈米結晶或其他奈米結晶。以熱穩定性材料製作之粒芯14a也可使用。例如，在某些應用中，溫度150℃以上的熱穩定性是有助益的。具此熱穩定性之適合的粒芯14a包含任何上述提及之粒芯14a，以及具合適熱穩定性之其他材料，包括有機或無機。以例言，一金屬氧化物粒芯14a會被選用，是因其具有較高分子材料或其他基底10具有較高的熱穩定性。在此和其他實例中，由具一示範金屬氧化物粒芯14a之離子顆粒14所構成之一離子顆粒表面層30可改善整個隔離膜基底100之整體熱穩定性。在一些應用中，與基底10相較，使用具較高溼潤性之粒芯14a是有益的。換言之，使用以上述金屬氧化物中之一者、其他在此討論之材料，或其他隱含材料所製作之粒芯14a可改善隔離膜100對電解質之溼潤性，其中基底10使用之材料對同樣的電解質之溼潤性低。例如，一金屬氧化物粒芯14a會被選取，是因其相較於高分子基底10，具較高之電解質溼潤性。在此和其他的實例，具由金屬氧化物製作之粒芯14a之離子顆粒14所構成之一離子顆粒層30可改善整個隔離膜100之整體溼潤性。

在一些應用中，使用較基底10之機械穩定性為高之粒芯14a同樣是有益的。換言之，使用以上述金屬氧化物中之一者、其他在此討論之材料，或其他隱含材料所製作之粒芯14a可改善隔離膜100之機械強韌性，其中基底10使用之材料具較低之機械穩定性。例如，一金屬氧化物粒芯14a會被選取，是因其相較於高分子基底10，具較高之機械穩定性。在此和其他的實例，由具金屬氧化物粒芯14a之離子顆粒14所構成之一離子顆粒層30可改善整個隔離膜100之機械強韌性。在許多的實例中，使用實質地絕緣或非導電粒芯14a同樣是有利的，如此可避免或降低通過離子顆粒14內部之短路，其中絕緣或非導電粒芯14a之材料可為金屬氧化物。在一些應用中，粒芯14a具溼潤性，特別是對電解質的溼潤性，同樣是有益處的。換言之，使用以上述金屬氧化物中之一者、其他在此討論之材料，或其他隱含材料所製作之粒芯14a可改善隔離膜100之電解質溼潤性，其中基底10使用之材料具電解質溼潤性。一金屬氧化物粒芯14a會被選取，是因其相較於高分子基底10具較高之電解質溼潤性。在此和其他的實例，由具金屬氧化物粒芯14a之離子顆粒14所構成之一離子顆粒層30可改善整個隔離膜100之電解質溼潤性。粒芯材料會因其會改善對使用在不同應用中之任何液體或電解質之溼潤性而被選擇，包括電池應用。合適電解質之例子包含，但不限於，丙烯碳酸酯(propylene carbonate)和其他市售和非市售電解質。

在一些應用中，粒芯材料14a能夠增進隔離膜在電化學上的特性。這些特性可能包含降低隔離膜電阻，提升電解液的含浸量，改變有效離子遷移數。在相關實施例中，導入粒蕊材料14a的隔離膜著實有助於充放電的效能表現。導入粒蕊材料14a的隔離膜可能也適用於高能量移轉，高傳輸效率，或是穩定高速/低速充放電的電池元件中。

如圖3B所示，粒芯14a可使用與粒芯14a耦合之接枝劑及/或錨定基團(anchor group)14b進行官能基化。任何適合的接枝劑14b皆可使用。合適接枝劑14b之例子包含，但不限於，三烷氧矽烷(trialkoxysilanes)、磷酸酯(phosphonates)、磺酸鹽(sulfonates)及/或其他雙牙配位基(bidentate ligands)。合適接枝劑14b之額外例子包含含一級胺之矽甲烷(primary amine-containing silane)、含二級胺之矽甲烷(secondary amine-containing silane)、含三級胺之矽甲烷(tertiary amine-containing silane)、含四級胺之矽甲烷(quaternary amine-containing silane)、含羧基之矽甲烷(carboxylic containing silane)、含磺酸基之矽甲烷(sulfonate containing silane)或含磷酸化合物之矽甲烷(phosphate-containing silane)。適合的接枝劑14b包含至少有一個末端多官能基(n2)，其並至少有一個下列元素：氮N硫S硼B磷P碳C矽Si氧O。

接枝劑14b可進一步包含具一淨電荷16之一官能基18，如圖3A-1所繪示。適合的官能基18包含(但不限於)具一單一正電荷之含氮官能基18，如圖3B所示。後者之例子包含，例如，NR4+官能基(其中，R包含數種元素，包括氫)、銨基(ammonium groups；NH4+)等等。然而，任何具一淨電荷(正或負)之合適官能基可與接枝劑14b一同使用。雖然圖3B顯示陰離子Cl-，然此僅為範例。任何合適陰離子均可使用；而其他適合陰離子可包含溴化物(bromide)、氟化物(fluoride)、碘化物(iodide)和其他適合陰離子。

除了使用接枝劑14b的技術，粒蕊材料14a也能利用前例技術高分子電解質進行改質。適用的技術包括整合奈米矽和高分子在膠體粒子上(如：Frank Caruso,Science,282,1111(1998).)。如圖3A-2所示，利用高分子電解質24b合成離子型粒子24，某種程度上相似利用接枝劑14b合成離子型粒子14(圖3A-1)。在圖3A-2和3A-1製程上最大的差異在於高分子電解質24b跟粒蕊間並沒有強烈的化學共價鍵。然而離子顆粒24經由圖3A-2的製程方式仍可能具有與先前技術離子顆粒14本質上相同的性質、功能與特性。換句話說，本案爾後所討論涉及離子顆粒14的應用與性質將等同於離子顆粒24。

適用在圖示3A-2的高分子電解質24b必須帶有相當淨電荷(正或負)。圖3A-3和3A-4分別列出可使用在本合成技術的高分子電解質。圖3A-3是正電荷型高分子電解質聚氯化己二烯二甲基胺Poly(diallyldimethylammonium chloride)。圖3A-4是負電荷型高分子電解質聚(4-苯乙烯磺酸)鋰鹽(Poly(4-styrenesulfonic acid) lithium)。其他適用的高分子電解質包括：聚丙烯氯化銨Poly(allylamine hydrochloride),聚苯乙烯磺酸鈉Poly(sodium 4-styrenesulfonate),聚苯乙烯磺酸鈉Poly(vinylsulfonic acid,sodium salt),聚(對二甲苯四氫噻吩鎓氯化物) Poly(p-xylene tetrahydrothiophenium chloride),and聚丙烯酸鈉Poly(acrylic acid sodium salt).適用的高分子電解質必須具有合適的電荷28進而可在離子粒子24的表面上導入靜電荷26。此外，正負電荷的結合交錯使用也在施行範圍。

如圖3A-2製程，其包含在特定pH值，沉積相反電荷的高分子電解質24b在膠體粒子14之上。主要是藉由靜電吸引力將高分子電解質層24b建構(build-up)或是堆疊在膠體粒子14之上，最終形成離子粒子24。穩定沉積後的高分子電解質仍然會有多出的電荷(正或負)基團。其可應用在與膠體粒子14表面或是其他未使用的電荷基團相作用，這可能將會引發電荷的過補償效應，有助於在膠體粒子14上利用靜電吸引力堆疊多層的高分子電解質24b。

圖3C-1和3C-2顯示符合本發明揭露實施例之使用圖3A-1與3A-2離子顆粒之混合材料和經處理之高分子基底等之合成物之示意圖。圖3D例示符合本發明揭露實施例之圖3C-1之混合材料隔離膜之示意圖。如與圖3A-1和3B或是3A-2相關內文中描述之合成離子顆粒14可懸浮在溶液20中。溶液20然後可接觸基底10，特別是與具淨電荷12之表面區域10a接觸。將溶液20和離子顆粒14或24導入基材10的適用方法包含含浸塗佈，噴塗塗佈，狹縫模具式塗佈，流動塗佈，凹版印刷式塗佈，噴墨塗佈等等將離子顆粒披覆在基材表面。

當表面區域10a之淨電荷12與離子顆粒14上的淨電荷16或是與離子顆粒24上的淨電荷26電性相反時(為例示和舉例說明，如圖3C-1和3C-2分別所示之負電性與正電性)，離子鍵結會發生在離子顆粒14與24和表面區域10a之間。在此例子中，離子顆粒14與24會與表面區域10a結合，在隔離膜100上形成由離子顆粒14與24所構成之一表面層30，如圖3D所顯示。圖4A和4B是符合本發明揭露實施例且顯示沈積在帶電荷之基底之圖3A中之合成離子顆粒之一顯微照片。離子顆粒24可能鍵結在表面區域10a而形成離子顆粒24層狀結構30構築在隔離膜之基底100之上

溶液20可為數種適合用來沈積離子顆粒14或24之溶液之一。例如，合適溶液包含水(淨化、去離子及/或具有添加物或其他添加)、各式合適有機溶劑(例如：乙醇(ethanol)、丙酮(acetone))或前述溶液和其他溶液之混合。儘管許多不同溶液20可被使用，重要的考量是離子顆粒14或24在溶液20中之zeta-電位(zeta potential；ζ)，其關係到離子顆粒14在溶液20中所需要的整體電荷。離子顆粒14或24在溶液20中具較低ζ(例如：-30mV<ζ<30mV)時，會導致弱或低淨表面電荷，因而造成顆粒聚集。ζ值與離子顆粒14或24間之斥力成比例變化，其反向地影響離子顆粒14或24間凝聚或聚集的傾向。在溶液中具較高ζ值(例如：-30mV>ζ或ζ>30mV)之離子顆粒14或24會導致高表面電荷12，因而會在顆粒間產生較強的斥力。具低表面電荷12之離子顆粒14或24會傾向凝聚。具相當高表面電荷12之離子顆粒14或24會遭受強斥力作用，而使表面區域10a的有效覆蓋會被抑制或降低。改變溶液20的特性(例如：酸鹼值)可改變一特定組之離子顆粒14或24之ζ值，從而可相應地改變沈積特性。例如，在溶液20中，具相當大、正ζ值之離子顆粒14或24可能導致在一些表面上不勻稱的覆蓋。儘管一範圍的酸鹼值可在本案中被使用，然亦可因應特定的應用所需，而準備合適的酸鹼值、ζ值和離子顆粒14或24之表面電荷。一般而言，酸鹼值介於1至10是適當的，儘管在一些應用中，會使用超出範圍的酸鹼值。通常，ζ值在-70mV至70mV之間的範圍是適合用來在高分子基底10上產生相當均勻、穩定的離子顆粒覆層。然而，可理解的是，此處敘述的技術在施行時，可伴隨任何合適的ζ值。實際上，ζ值也可調整或改變，以提供所需的表面區域10a之覆蓋。

儘管圖3D例示一表面層30，其係為在基底10上均勻分布之離子顆粒14或24所構成，此僅為例示說明。事實上，離子顆粒14或24可群聚、覆蓋及/或附著在基底10之表面區域10a的不同部份上，如前所討論。

圖4A和4B是符合本發明揭露實施例且分別為一示意圖和一顯微照片，其個別顯示沈積在帶電荷之基底之雙層離子顆粒。圖4A是一橫截面，其顯示沈積在帶負電荷之基底10上由帶正電荷之離子顆粒44a所構成之第一層42。第一層42之沈積步驟可如同上述內文中描述離子顆粒14和表面層30之內容。一旦第一層42被沈積後，無論是單層或複層，如圖4A所示，一由帶負電荷之離子顆粒44b所構成之第二層46可被沈積在第一層42上。雖然圖4A和圖4B都顯示帶負電荷之離子顆粒44b較帶正電荷之離子顆粒44a為大，但此僅是說明例示。顆粒44a和44b可為任何適合大小的安排(例如：44a可比44b為大，反之亦然或相同大小等等)。再者，此特殊的電荷安排僅是說明例示。例如，基底10可帶正電荷，離子顆粒44a帶負電，而離子顆粒44b帶正電。此項技藝人士可意識到其他的組合是明確提及，是隱含、暗喻或不明確提及，且應被視為本發明之不同變化例。

圖4B顯示雙層沈積之結果。如圖4B所示，雙層42和46是分明的。雖然圖4B顯示一部份雙層，可理解的是任何適合的形態都是在本發明之範圍內。例如，第二層46在第一層42上以產生島、帶狀或其他圖案之離子顆粒44b之方式圖案化。此項技藝人士可意識到這些層42和46之不同安排、不同圖案等等都是在本發明之範圍內。

圖5A至5C是顯微照片，其係顯示使用離子顆粒之一隔離膜結構和組合之示意圖，以及顯示一根據圖2之步驟所製作之一傳統之高分子隔離膜材料。在圖5A中，基底210是一可購得並可用於電化學電池之高分子隔離膜(Celgard 2320)。如圖5A所示，基底210是多孔狀，具有複數可在顯微照片上清晰可見之細孔210c。圖5B顯示受電漿處理後之圖5A之基底210，其中表面區域210a擁有淨負電荷。細孔210c在處理後的表面上仍可見到，如圖5B所示。圖5C顯示與離子奈米顆粒214接觸後之表面區域210a，其中離子奈米顆粒214具有二氧化矽粒芯214a和接枝劑214b，其中接枝劑214b包含帶正電之銨基。圖5C顯示大致相同和均勻的覆層230，其係由離子奈米顆粒214所構成並覆蓋表面區域210a。再者，如圖5C上所顯示，許多在基底210上出現的細孔210c都未被覆層230所阻閉。

圖5D至5E是顯微照片，其係顯示使用相當大的離子顆粒之一隔離膜結構和組合之示意圖，以及顯示一根據圖2A至2C之步驟所製作之一傳統之高分子隔離膜材料。在圖5D中，基底310是一可購得並可用於電化學電池之高分子隔離膜(Celgard 2320)。在經電漿處理後，表面區域310a擁有淨負電荷。如圖5D所示，基底310是多孔，具有複數可在顯微照片上清晰可見之細孔310c。圖5E顯示與離子奈米顆粒314接觸後之表面區域310a，其中離子奈米顆粒314具有二氧化鈦粒芯314a和接枝劑314b，其中接枝劑314b包含帶正電之銨基。圖5E顯示大致相同和均勻的覆層330，其係由離子奈米顆粒314所構成並覆蓋表面區域310a。再者，如圖5E上所顯示，一些在基底210上出現的細孔210c在被離子顆粒層330覆蓋後，仍可被看見。覆層330中之離子奈米顆粒314較離子奈米顆粒214大許多，如圖5C所示。再者，相較於離子奈米顆粒214，離子奈米顆粒314是具相當不規則之形狀及粒子尺寸分布。這些結果顯示藉由改變粒芯、沈積參數和層圖案可產生一些相當顯著的變化。

圖6A和6E例示根據離子顆粒上之相對電荷密度，達成在多孔高分子基底上形成離子顆粒表面層並符合本揭露之兩種機制。圖6A和6E例示在表面區域10a之細孔10c。在某些實例中，表面10a被離子顆粒14覆蓋的情形可以調整離子顆粒14上之淨表面電荷12。應指出的是：圖6A顯示的細孔16c，和任何在此討論的細孔，不必然限制在表面區域10a，如圖6A所示。例如，細孔10c，和任何在此討論之細孔，可開放的，如圖6B所示。如此之開放的細孔10c(如圖6B所示)，例如，包含在表面區域10a中或在基底10之主體部10b內形成網絡之細孔。事實上，應用在電池隔離膜之基底10上之許多細孔10c會穿過表面區域10a及/或在基底10之主體10b內形成網絡。

在圖6A中，離子顆粒14具相當高的淨表面電荷12。圖6D例示根據圖6A之製程製作之一隔離膜材料之穿透式電子顯微鏡照片。圖6D是意指在相對高表面靜電荷12的情形下，離子顆粒14將會堆疊出相對薄的表面層30，並且離子顆粒14會在細孔10c中形成良好的批覆。

當顆粒14在沈積溶液20中具有相當高的ζ值時，會產生高的淨表面電荷12。相當高的ζ值可為正或負，就如離子顆粒14之高淨表面電荷12一樣。相當高的淨表面電荷12會在離子顆粒14之間造成大的淨斥力F1，如圖6A所示。在一些實例中，此大的淨斥力F1足夠大而可驅動離子顆粒14進入表面區域10a之細孔10c內，如圖6A、6C和6D所示。如圖6A和6D所示，離子顆粒14在表面區域10c上的覆蓋情形為在細孔10c及在表面10a之外邊緣相當均勻。然而，圖6A和6D顯示的離子顆粒14在表面區域10a上的覆蓋情形僅為例示。事實上，調整離子顆粒14之淨表面電荷12可產生數種不同覆蓋表面區域10a的方式。例如，離子顆粒14之淨表面電荷12可被調整，以致於表面區域10a之外邊緣10d上可有數層之離子顆粒14，而細孔10d內可有單層之離子顆粒14或少於單層之離子顆粒14。後者概略相當於圖6C所示之覆蓋情形。此外，離子顆粒14之淨表面電荷12可被調整，以致於表面區域10a之外邊緣10d可保有單層之離子顆粒14或少於單層之離子顆粒14，而細孔10d內保有單層之離子顆粒14或多於單層之離子顆粒14。更在其他的變化例中，具不同淨表面電荷12之離子顆粒14可被同時使用，以覆蓋表面區域10a之外邊緣10d之部份、細孔10c之部份或兩者。

在圖6E中，離子顆粒14具有相當低的淨表面電荷12。圖6F例示根據圖6E之製程製作之一隔離膜材料之穿透式電子顯微鏡照片。圖6F是意指在相對低淨表面電荷的情形下，離子顆粒14將會堆疊出相對厚的表面層30，並且離子顆粒14似乎不會在細孔10c中形成任何的披覆。當顆粒14在沈積溶液20中具有相當低的ζ值時，會產生低的淨表面電荷12。相當低的ζ值可為正或負，就如離子顆粒14之低淨表面電荷12一樣。

低淨表面電荷12在離子顆粒14之間產生的淨斥力會弱於離子顆粒14間之引力，其中離子顆粒14間之引力係因，例如，偏極效應(polarization effects)而產生。如前述狀況發生，則明顯的淨吸引力F2會存在在離子顆粒14之間，如圖6E所示。在一些實例中，此明顯的淨吸引力F2可達到一足夠大小，而可阻止離子顆粒14進入表面區域10a之細孔10c，如圖6E所示。再者，在一些實例中，此明顯的吸引力F2會產生由離子顆粒14所組成之表面層30，而此表面層30可實質地覆蓋細孔10c。圖6E顯示的離子顆粒14在表面區域10a上的覆蓋情形僅為例示。事實上，調整離子顆粒14之淨表面電荷12可產生數種不同覆蓋表面區域10a的方式。例如，離子顆粒14之淨表面電荷12可被調整，以致於表面區域10a之外邊緣10d上可有數層之離子顆粒14，而細孔10d內可為或不為由離子顆粒14構成之表面層30所覆蓋。在其他的變化例中，具不同淨表面電荷12之離子顆粒14可被同時使用，以覆蓋表面區域10a之外邊緣10d之部份、細孔10c之部份或兩者。

圖7A至7B是顯示符合揭露實施例之兩其他包含多孔聚丙烯(porous polypropylene)之混合隔離膜之透射式電子顯微鏡影像。特而言之，圖7A和7B顯示在本質上相同的示範基底上，不同的沈積參數如何產生不同的覆蓋。

如圖7A所示，隔離膜400之基底410包含細孔410c，和其他的特徵。離子顆粒414是存在於細孔410c內，以及在基底10之一表面區域410a上聚積而構成一離子顆粒層430。離子顆粒層430的厚度是由數個離子顆粒414所構成。存在於細孔410c內之離子顆粒414係以至少單層之離子顆粒414之樣態覆蓋在多層的細孔壁410d上。事實上，細孔410c內之某些區域415上所存在之離子顆粒層之厚度明顯地大過單層的厚度。再者，圖7A顯示，許多的細孔410c被在基底410之表面區域410a上之離子顆粒層430所覆蓋。

如圖7B所示，隔離膜500之基底510包含細孔510c，以及其他的特徵。圖7C例示離子顆粒514覆蓋於細孔壁510d，此結構同樣顯示在圖7B。510e是高分子(polymer)、聚丙烯(polypropylene)所構成之區域。離子顆粒514存在於細孔510c和以一離子顆粒層530的樣態位在基底10之一表面區域510a上，如圖7B和7C所示。離子顆粒層530可與離子顆粒層430具類似的厚度。在細孔510c內之離子顆粒514以幾近單層之離子顆粒514之方式，覆蓋幾乎整個細孔壁510d之表面上。

比較例1

圖8例示一隔離膜700之電子顯微照片上視圖，該隔離膜係根據本揭露的許多揭露面向而製作。該製作是將離子顆粒層730沈積在與圖1C揭示之類似市售隔離膜510之隔離膜基底710的表面上。圖8顯示即便覆蓋離子顆粒層730，隔離膜基底710之細孔710c仍暴露在外。

圖8A和圖1C之尺寸比例是相似的。比較圖8A和圖1C可發現，離子顆粒層730較在陶瓷/不織布隔離膜600上之顆粒614更為均勻。這是可預期的，因為除其他原因外，離子顆粒714小數個等級(orders of magnitude)，因此，在某些例子中，加強形成均勻覆蓋層之能力。

再者，離子顆粒層730保留至少一些在底下之隔離膜基底710之細孔710c。相反地，黏著劑616和顆粒614則完全覆蓋基底610之任何細孔。

表1：圖1C顯示之陶瓷/不織布隔離膜與隔離膜500(圖7B)之特徵和特性比較。

表1係比較圖1C所揭示之類型之陶瓷/不織布隔離膜與圖8顯示之隔離膜700。如表1所示，在下面基底710之填料較傳統的陶瓷/不織布隔離膜低上40~60倍。由於此和其他的原因，隔離膜700能夠在相當輕量下具有較好之電化學效能、濕潤性、化學、熱和機性穩定性及/或對基板710之強度。隔離膜之離子顆粒層830不需要黏著劑，而傳統的陶瓷/不織布隔離膜需要約佔整個隔離膜15重量百分比(weight percent；wt.%)之黏著劑。再者，因為隔離膜700之接著機制是離子力，離子顆粒層730與基底710間之固著力會實質上強過在傳統陶瓷/不織布隔離膜內陶瓷層和基底間之固著力。此外，儘管可能形成任何厚度之多數層之離子顆粒層730，離子顆粒層730可薄至數奈米。在陶瓷/不織布隔離膜內之典型的陶瓷層，例如，可具有的厚度在陶瓷顆粒尺寸之等級(order)，即微米等級。

比較例2

圖9A和9B顯示離子顆粒使市售之含丙烯碳酸酯(propylene carbonate)之電解質對高分子基底的溼潤性的影響。圖9A例示在4種不同表面上，丙烯碳酸酯之前進接觸角(advancing contact angle)，其中該4種表面分別為一市售高分子隔離膜表面(Celgard 2320，於此後稱"未進行處理之隔離膜900")、經電漿處理過後之表面(MW-plasma treated Celgard 2320，於此後稱"電漿處理後之隔離膜910")、覆蓋單層離子顆粒之電漿處理過之市售高分子隔離膜(HS30-silane3 monolayer coated MW-plasma treated Celgard 2320，於此後稱"單層隔離膜920")和覆蓋多層離子顆粒之電漿處理過之市售高分子隔離膜(HS30-silane3 multilayers coated MW-plasma treated Celgard 2320，於此後稱"多層混合隔離膜930")。圖9B例示圖9A中之4種不同表面上接觸角之示意圖。

接觸角是量測一表面對丙烯碳酸酯的濕潤性。通常電池隔離膜具備對電解質有增強或最大的濕潤性之外表面層是有益的。此點對使用在具特別腐蝕環境之電池(例如：鋰離子電池)之隔離膜特別明顯。然而，對某些應用，不要求濕潤性達到極致有時是較好的。在很多的場合中，能夠調整隔離膜之濕潤性是較有利的。

如圖9A所示，接觸角從大約65度到30度是降低最大，此發生在將Celgard 2320進行電漿處理的表面上。經電漿處理後，增加對丙烯碳酸酯之濕潤性，可能是與表面上產生淨表面電荷(提升極性)有關。隔離膜對丙烯碳酸酯之濕潤性在增加一層之離子顆粒後可進一步改進。如圖9A所示，當加入奈米顆粒層後，接觸角遞減下降(即，從在隔離膜910和920上0層之離子顆粒到在隔離膜930上之一層之離子顆粒和在隔離膜940之多層之離子顆粒)。

如圖9A所示，多層混合隔離膜930具有接近0之接觸角。這顯示，如圖9B所呈現，丙烯碳酸酯完全濕潤隔離膜930之表面。在另一方面，隔離膜920之接觸角10±2度。此較高接觸角意謂較低的濕潤性，比較此例與量測隔離膜930所得接觸角，可得：1)在現有的條件下，濕潤性似乎隨個離子顆粒層之數目增加而增加；及2)此特別的例子展現可藉由控制沈積離子顆粒之層數來調整HS30-silane3 multilayers coated MW-plasma treated Celgard 2320之濕潤性。

比較例3

圖10顯示塗覆離子顆粒前、後對一高分子隔離膜之充/放電特性，其係符合揭露實施例。如圖10所示，包含一離子奈米顆粒混合隔離膜之系統之比電容量(specific capacity)，以及包含DEC電解質之系統之比電容量(specific capacity)均隨循環次數的增加而減少。然而，圖10顯示混合隔離膜之比電容量在40或更多循環後，顯著地高於包含DEC電解質之系統。這顯示混合隔離膜的循環壽命確比市售之替代品有實質地改善。

如所示，揭示之材料或技術可增進裝置(例如：電池隔離膜)之電化學效能、化學、熱或機械強度，而不實質增加重量

因此，裝置能更堅固耐用，但不犧牲其他與功能相關之重要特性。

雖然在關於電池隔離膜和其他電池應用之內文中討論到一些實施例，但它們僅是例示，故不因此把本揭露之基底限制於電池應用上。例如，揭示之材料和技術可運用在輕量化的應用產品或其他用於改善產品之機械、化學或熱耐用性之塗覆技術。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

1．．．陶瓷/高分子複合材料

2．．．基底

4．．．氧基

6．．．材料

6a．．．粒子

6b．．．黏著劑

10．．．基底

10a．．．表面區域

10b．．．主體

10c．．．細孔

10d．．．外邊緣

12．．．淨表面電荷

14．．．離子顆粒

14a．．．粒芯

14b．．．接枝劑

15a．．．纖維

15b．．．基底

15c．．．微細孔高分子基底

15d．．．細孔

16．．．淨表面電荷

16c．．．細孔

18．．．表面層

20．．．溶液

24．．．離子顆粒

24b．．．高分子電解質

26．．．靜電荷

28．．．電荷

30．．．表面層

42．．．第一層

44a．．．離子顆粒

44b．．．離子顆粒

46．．．第二層

100．．．基底

210．．．多孔性高分子基底

210a．．．表面區域

210c．．．細孔

211．．．裡層孔隙

214．．．離子奈米顆粒

214a．．．二氧化矽粒芯

214b．．．接枝劑

220．．．多孔性複合材料基底

230．．．覆層

310．．．多孔性高分子基底

310a．．．表面區域

310c．．．細孔

314．．．離子奈米顆粒

314a．．．二氧化鈦粒芯

314b．．．接枝劑

320．．．多孔性複合材料基底

330．．．覆層

410．．．基底

400．．．隔離膜

410c．．．細孔

410a．．．表面區域

410b．．．深層區域

410c．．．細孔

410d．．．細孔壁

414．．．離子顆粒

415．．．區域

430．．．離子顆粒層

500．．．隔離膜

510．．．基底

510a．．．表面區域

510c．．．細孔

510d．．．細孔壁

510e．．．區域

514．．．離子顆粒

530．．．離子顆粒層

600．．．陶瓷/不織布隔離膜

614．．．顆粒

616．．．黏著劑

630．．．塗覆

700．．．隔離膜

710．．．隔離膜基底

710c．．．細孔

714．．．離子顆粒

730．．．離子顆粒層

830．．．離子顆粒層

900．．．未進行處理之隔離膜

910．．．電漿處理後之隔離膜

920．．．單層隔離膜

930．．．多層混合隔離膜

F1．．．淨斥力

F2．．．淨吸引力

圖1A例示一種作為習知電池隔離膜材料之陶瓷/高分子複合材料；

圖1B為一示範的基底之電子顯微照片其係來自S.S. Zhang等人之論文“A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries,”Journal of Power Sources,Volume 164,Issue 1,2007,page 351)；

圖1C顯示一陶瓷/不織布隔離膜之上視圖其係來自S.S. Zhang等人之論文“A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries,”Journal of Power Sources,Volume 164,Issue 1,2007,page 351；

圖2A至2C例示符合本發明揭露之實施例之使用離子顆粒之一隔離膜結構和組合；

圖2D顯示符合本發明揭露實施例之示範基底之電子顯微照片；

圖3A-1和3A-2顯示符合本發明揭露實施例之合成一離子顆粒之示意圖；

圖3A-3和3A-4顯示符合本發明揭露圖示技術3A-2所使用的高分子電解質；

圖3B是符合本發明揭露實施例之一根據圖3A-1的合成方法合成之離子顆粒之一特寫、截面示意圖；

圖3C-1與3C-2顯示使用圖3A-1與3A-2離子顆粒之混合材料和經處理之高分子基底等之合成物之示意圖；

圖3D例示符合本發明揭露實施例之圖3C-1之混合材料隔離膜之示意圖；

圖4A和4B是符合本發明揭露實施例且分別為一示意圖和一顯微照片，其個別顯示沈積在帶電荷之基底之雙層離子顆粒；

圖5A至5C是顯微照片，其係顯示使用離子顆粒之一隔離膜結構和組合之示意圖，以及顯示一根據圖2之步驟所製作之一傳統之高分子隔離膜材料；

圖5D至5E是顯微照片，其係顯示使用相當大的離子顆粒之一隔離膜結構和組合之示意圖，以及顯示一根據圖2A至2C之步驟所製作之一傳統之高分子隔離膜材料；

圖6A至6E是符合揭露實施例，且例示在多孔高分子基底上根據在離子顆粒上相應之電荷密度，形成離子顆粒表層之不同結構；

圖6F例示根據圖6E之製程製作之一隔離膜材料之穿透式電子顯微鏡照片

圖7A至7B是符合揭露實施例，且顯示兩其他包含多孔聚丙烯之混合隔離膜之透射式電子顯微鏡影像；

圖7C例示離子顆粒覆蓋於細孔壁，同樣顯示在圖7B；

圖8例示一隔離膜之電子顯微照片上視圖，該隔離膜係根據本揭露的許多揭露面向而製作，該製作是將離子顆粒沈積在與圖8揭示之類似市售隔離膜基底的表面；

圖9A和9B顯示離子顆粒使市售之含丙烯碳酸酯之電解質對高分子基底的溼潤性的影響；以及

圖10顯示塗覆離子顆粒前、後對一高分子隔離膜之充/放電特性，其係符合揭露實施例。