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TWI851371B - 現址凝膠膠態電解質及其用途 - Google Patents

現址凝膠膠態電解質及其用途 Download PDF

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TWI851371B
TWI851371B TW112129002A TW112129002A TWI851371B TW I851371 B TWI851371 B TW I851371B TW 112129002 A TW112129002 A TW 112129002A TW 112129002 A TW112129002 A TW 112129002A TW I851371 B TWI851371 B TW I851371B
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顏巨倫
張行
何奇律
林建琛
鄧熙聖
章欽誠
林原毅
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台灣中油股份有限公司
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Abstract

一種現址凝膠膠態電解質及其用途。本發明之現址凝膠膠態電解質其按重量份計之成份包含2.5至4.8重量份之氟代碳酸乙烯酯、0.03至0.6重量份之碳酸亞乙烯酯、0.0至40.0重量份之乙酸乙酯、0.0至2.0重量份之聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、1.5至5.5重量份之聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、8.0至12.0重量份之雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、4.0至6.0重量份之六氟磷酸鋰、12.0至32.0重量份之碳酸乙烯酯、10.0至26.0重量份之碳酸二甲酯以及8.0至25.0重量份之碳酸二乙酯。

Description

現址凝膠膠態電解質及其用途
本發明關於一種膠態電解質及其用途，並且特別地，關於現址凝膠膠態電解質及包含該現址凝膠膠態電解質且兼具高安全性與快速充放電性能之鋰離子電池。
鋰離子電池已經成為越來越重要的能量記憶體件，廣泛用於行動通訊裝置、電動汽車、電動自行車及航太航空等領域。鋰離子電池通常由正負電極、電解質及隔膜三部分組成。電解質做為電池中重要的組成部分，擔負著在正負電極間離子傳輸的作用。電解質決定了鋰離子電池的電化學性能及安全性能等。鋰離子電池用電解質分為液態、固態及凝膠態。
現階段商業化的鋰離子電池用電解質多為液態電解質。但是，層出不窮的手機、電動車事故因著電池短路而起火燃燒甚至爆炸，起因都源自於使用之液態電解質為極易燃的液體。並且，液態電解質在鋰離子電池快速充放電的過程中，易使負極表面形成鋰枝晶(Lithium dendrite)並穿透隔離膜造成鋰離子電池短路而起火燃燒。
目前已有提出固態電解質方案以解決傳統液態電解質的安全性問題。但是，但採用固態電解質之鋰離子電池通常難有像使用液態電解質一樣的電性表現，例如，快速充放電、電池循環壽命等。再者，採用固態電解質難以使用原本液態電解質之製程組裝，額外多出了設備成本。
相較之下，凝膠電解質減少了游離態的溶劑，降低了液態電解質洩漏的風險和燃燒爆炸的可能性，提高了鋰離子電池的安全性能。凝膠電解質有較可能運用於原本液態電解質之製程產線。隨之不少鋰離子電池之先前技術也運用高分子技術。
相關先前技術可參閱中華民華專利公告號I411149揭示熱作動保護膜，並將其置放於鋰離子電池結構中。當鋰離子電池發生短路升溫現象時，熱作動保護膜因溫升開始交聯反應，以阻障熱失控並避免鋰離子電池爆炸發生危害。然而，該先前技術揭示的保護膜影響鋰離子傳遞速率，進而降低鋰離子電池的電性表現。該先前技術使用有機型液態電解質，難保熱作動保護膜披覆不均勻，局部熱失控造成鋰離子電池爆炸起火燃燒。該先前技術的實施例採用能量密度較低之NMC111，而非目前主流高能量密度正極NMC622與NMC811。
另有先前技術美國專利公開號20180183100揭示一種能夠改善鋰離子電池特性的電解液添加劑，特別是能夠提高正極成膜特性以及鋰離子電池電阻高電壓特性，藉以提升鋰離子電池壽命與安全性能。然而，該先前技術雖有提升鋰離子電池的安全性，但未通過任何國際安全規範(例如，耐燃、針刺試驗等)。該先前技術揭示的添加劑價格昂貴且部分無法購得。該先前技術的實施例的正極為LiCoO 2非採用主流高能量密度正極NMC622與NMC811。
關於凝膠電解質的先前技術請參閱中國大陸專利公開號111909352揭示鏈段兩側由異氰酯封端的聚醚鏈段化合物單體、多元醇單體、反應溶劑和催化劑組成的反應交聯固化，並在反應結束前加入電解液，繼續交聯固化反應至反應結束，形成凝膠聚合物電解質。然而，該先前技術因牽涉自由基交聯固化反應，反應過程較不穩定且危險，不易控制交聯成膠時間。採用該先前技術之凝膠聚合物電解質之鋰離子電池快充性能較採液態電解質鋰電池要來得差。採用該先前技術之凝膠聚合物電解質之鋰離子電池雖有提升鋰離子電池的安全性，但未通過任何國際安全規範(例如，耐燃、針刺試驗等)。
另有先前技術中國大陸專利公開號112670567揭示使用原位聚合方式製備膠固態電解質，使其能以原本液態電解質模式注入鋰離子電池中，並且能提高鋰離子電池的安全性。然而，該先前技術使用原位聚合方式製備電解質因牽涉自由基反應，所以反應過程較不穩定並且危險。再者，該先前技術應用於鋰離子電池使用之正極電極僅能採用NMC111正極，無法提高其電池的能量密度。採用該先前技術之膠固態電解質之鋰離子電池針對鋰離子電池的安全性僅做耐燃測試，但未通過任何國際針刺安全規範。
另有先前技術中國大陸專利公開號114824462揭示氟化高分子烘乾成膜再浸泡電解液组成氟化高分子凝膠電解質。該先前技術需先製備氟化高分子膜，難以應用於現今的商用液態電解質鋰離子電池設備系統。採用該先前技術之氟化高分子凝膠電解質之鋰離子電池雖有提升鋰離子電池的安全性，但未通過任何國際安全規範(例如，耐燃、針刺試驗等)。
綜合上述對運用高分子技術於鋰離子電池之先前技術的詳述所點出的問題，目前已有採用現址凝膠技術開發電解質的研究。運用現址凝膠技術之電解質具有高安全性、未涉及化學反應、極片浸潤佳、適用現有鋰離子電池產線等優點。然而，現有運用現址凝膠技術之電解質執行成鋰離子電池其快速充放電性能仍有很大的提升空間。因此，運用現址凝膠技術之電解質的最佳成份仍有很大的研究空間。
此外，先前技術之電解質的添加劑大多包含二草酸硼酸鋰(lithium bis(oxalato)borate, LiBOB)。LiBOB具有較高的電導率、較寬的電化學窗口和良好的熱穩定性。其最大優點在於成膜性能，可直接參與固體電解質相介面(solid electrolyte interface, SEI)膜的形成。然而，LiBOB具有明顯的缺點，其在非質子型溶劑中的溶解度較低，從而導致由其構成的電解液電導率較低，從而限制了基於該鹽電池的倍率性能。
因此，本發明所欲解決之一技術問題在於提供一種現址凝膠膠態電解質及包含該自凝成膠的現址凝膠膠態電解質之鋰離子電池。根據本發明之現址凝膠膠態電解質其成份不包含LiBOB。採用根據本發明之現址凝膠膠態電解質之鋰離子電池兼具高安全性與快速充放電性能。
根據本發明之一較佳具體實施例之現址凝膠膠態電解質，其按重量份計之成份包含2.5至4.8重量份之氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate, FEC)、0.03至0.6重量份之碳酸亞乙烯酯(vinylene carbonate, VC)、0.0至40.0重量份之乙酸乙酯(ethyl acetate, EA)、0.0至2.0重量份之聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯(poly(2-hydroxyethyl methacrylate), p-HEMA)、1.5至5.5重量份之聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP)、8.0至12.0重量份之雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰(bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt, LiTFSI)、4.0至6.0重量份之六氟磷酸鋰(lithium hexafluorophosphate, LiPF 6)、12.0至32.0重量份之一碳酸乙烯酯(ethylene carbonate, EC)、10.0至26.0重量份之碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)以及8.0至25.0重量份之碳酸二乙酯(diethyl carbonate, DEC)。氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙酸乙酯、聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯係混合且產生合成反應成液態溶液。液態溶液於室溫下靜置至少4小時進而凝膠成固態電解質。
於一具體實施例中，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯形成鋰鹽溶劑。雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰溶於鋰鹽溶劑之濃度範圍從0.45M至0.55M。
於一具體實施例中，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯形成鋰鹽溶劑。六氟磷酸鋰溶於鋰鹽溶劑之濃度範圍從0.45M至0.55M。
根據本發明之一較佳具體實施例之鋰離子電池包含正極電極、負極電極、隔離膜以及根據本發明之現址凝膠膠態電解質。隔離膜係設置以隔離正極電極該負極電極。氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙酸乙酯、聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯係混合且產生合成反應成液態溶液。液態溶液係注入於正極電極與隔離膜之間之第一空間以及負極電極與隔離膜之間之第二空間。液態溶液於室溫下靜置至少4小時進而凝膠成固態電解質。
於一具體實施例中，正極電極可以由LiNi 0.33Co 0.33Mn 0.33O 2(NMC111)、LiNi 0.33Mn 0.33Co 0.33O 2(NMC333)、LiNi 0.5Mn 0.3Co 0.2O 2(NMC532)、LiNi 0.6Mn 0.2Co 0.2O 2(NMC622)、LiNi 0.8Mn 0.1Co 0.1O 2(NMC811)、LiNi 0.8Co 0.15Al 0.05O 2(NCA)、LiNiO 2、Li 1+zNi xMn yO 2、Li 1+zNi xMn yCo 1-x-yO 2、Li 1+zNi xCo yAl zO 2、LiV 2O 5、LiTiS 2、LiMoS 2、LiMnO 2、LiCoO 2(LCO)、LiCrO 2、LiMn 2O 4(LMO)、LiFePO 4(LFP)或上述鋰金屬氧化物之混合物所形成，其中每一個x係獨立地從0.3至0.8，每一個y係獨立地從0.1至0.45，每一個z係獨立地從0至0.2。上述NMC532、NMC622、NMC811係高電壓高鎳含量三元類正極材料。
於一具體實施例中，負極電極可以由石墨(graphite)、硬碳(hard carbon)、軟碳(soft carbon)、中間相碳微球(meso-carbon micro-bead)、表面改性石墨(surface-modified graphite)、碳包覆石墨(carbon-coated graphite)或上述碳類材料之混合物所形成。
與先前技術不同，根據本發明之現址凝膠膠態電解質不包含LiBOB。根據本發明之現址凝膠膠態電解質具有高安全性、未涉及化學反應、極片浸潤佳、適用現有鋰離子電池產線等優點，並且適用於高電壓正極電極。採用根據本發明之現址凝膠膠態電解質之鋰離子電池具有快速充放電性能等優點。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
須強調的是，根據本發明之現址凝膠膠態電解質其成份不包含LiBOB。
根據本發明之較佳具體實施例之現址凝膠膠態電解質，其按重量份計之成份包含2.5至4.8重量份之氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate, FEC)、0.03至0.6重量份之碳酸亞乙烯酯(vinylene carbonate, VC)、0.0至40.0重量份之乙酸乙酯(ethyl acetate, EA)、0.0至2.0重量份之聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯(poly(2-hydroxyethyl methacrylate), p-HEMA)、1.5至5.5重量份之聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP)、8.0至12.0重量份之雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰(bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt, LiTFSI)、4.0至6.0重量份之六氟磷酸鋰(lithium hexafluorophosphate, LiPF 6)、12.0至32.0重量份之一碳酸乙烯酯(ethylene carbonate, EC)、10.0至26.0重量份之碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)以及8.0至25.0重量份之碳酸二乙酯(diethyl carbonate, DEC)。
氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙酸乙酯、聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯係混合且產生合成反應成液態溶液。特別地，液態溶液於室溫下靜置至少4小時進而凝膠成固態電解質。
於一具體實施例中，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯形成鋰鹽溶劑。雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰溶於鋰鹽溶劑之濃度範圍從0.45M至0.55M。
於一具體實施例中，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯形成鋰鹽溶劑。六氟磷酸鋰溶於鋰鹽溶劑之濃度範圍從0.45M至0.55M。
根據本發明之較佳具體實施例之現址凝膠膠態電解質為內部成膠電解質，採用高分子為PVDF-HFP與p-HEMA，其中PVDF-HFP可以和配方中鋰鹽LiPF 6鋰鹽中的PF 6 -產生作用力，有效固定陰離子，使鋰離子遷移能力上升。並且，本案發明人經由電子密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)模擬證實PVDF-HFP可以有效幫助鋰鹽解離，提高導離子能力。PHEMA(聚甲基丙烯酸羥乙酯)因具有極化羥基(OH)，此基團聚有親水性，可以用來增加電極與電解質之間的介面相容性。
根據本發明之較佳具體實施例之鋰離子電池包含正極電極、負極電極、隔離膜以及根據本發明之現址凝膠膠態電解質。隔離膜係設置以隔離正極電極該負極電極。氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙酸乙酯、聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯係混合且產生合成反應成液態溶液。液態溶液係注入於正極電極與隔離膜之間之第一空間以及負極電極與隔離膜之間之第二空間。液態溶液於室溫下靜置至少4小時進而凝膠成固態電解質。
相較於先前技術使用原位聚合方式製備電解質因牽涉自由基反應，根據本發明之現址凝膠膠態電解質自凝成膠成固態電解質反應穩定、安全性高，且可以應用於各類合金製成的正極電極，包含高電壓高鎳含量三元類正極材料。根據本發明之現址凝膠膠態電解質能運用於原本液態電解質之製程產線並不增加製造成本。
於一具體實施例中，正極電極可以由LiNi 0.33Co 0.33Mn 0.33O 2(NMC111)、LiNi 0.33Mn 0.33Co 0.33O 2(NMC333)、LiNi 0.5Mn 0.3Co 0.2O 2(NMC532)、LiNi 0.6Mn 0.2Co 0.2O 2(NMC622)、LiNi 0.8Mn 0.1Co 0.1O 2(NMC811)、LiNi 0.8Co 0.15Al 0.05O 2(NCA)、LiNiO 2、Li 1+zNi xMn yO 2、Li 1+zNi xMn yCo 1-x-yO 2、Li 1+zNi xCo yAl zO 2、LiV 2O 5、LiTiS 2、LiMoS 2、LiMnO 2、LiCoO 2(LCO)、LiCrO 2、LiMn 2O 4(LMO)、LiFePO 4(LFP)或上述鋰金屬氧化物之混合物所形成，其中每一個x係獨立地從0.3至0.8，每一個y係獨立地從0.1至0.45，每一個z係獨立地從0至0.2。上述NMC532、NMC622、NMC811係高電壓高鎳含量三元類正極材料。
於一具體實施例中，負極電極可以由石墨(graphite)、硬碳(hard carbon)、軟碳(soft carbon)、中間相碳微球(meso-carbon micro-bead)、表面改性石墨(surface-modified graphite)、碳包覆石墨(carbon-coated graphite)或上述碳類材料之混合物所形成。
根據本發明之現址凝膠膠態電解質的實施例1及實施例2的成份係列於表1。做為對照，比較例是採用市售商用液態電解質，其成份也列於表1。
表1
          範例 成份(wt.%) 實施例1 實施例2 比較例
FEC 4.55 2.925 0
VC 0.43 0.0175 1.0
EA 37.1 0 0
p-HEMA 0 0.132 0
PVDF-HFP 4.55 2.258 0
LiTFSI 10.6 11.12 0
LiPF 6 5.34 5.624 12.3
EC 14.7 30.57 34.0
DMC 11.9 24.76 27.6
DEC 10.8 22.56 25.1
採用根據本發明之實施例1、實施例2以及比較例之電解質分別執行成鋰離子電池，其正極電極係由NMC622此高電壓高鎳含量三元類正極材料所形成，負極電極係由軟碳與人造石墨所形成(軟碳:人造石墨=3:7)，隔離膜採用Celgard公司生產聚丙烯(polypropylene, PP)/聚乙烯(polyethylene, PE)/PP三層結構的隔離膜。此正極材料的比電容為大於180mAh/g。採用根據本發明之實施例1、實施例2之現址凝膠膠態電解質的鋰離子電池組裝完後皆於室溫下靜置至少4小時進而凝膠成固態電解質。上述三種鋰離子電池皆達到電池設計的目標，其電容量皆達1560mAh。
採用根據本發明之實施例1、實施例2以及比較例之電解質的鋰離子電池進行不同充放電速率測試所測得電容量、電容比例的結果係彙整於表2。充放電速率測試的倍率充放電為0.2C/0.2C、0.5C/0.5C、1C/1C、2C/2C、3C/3C、4C/4C以及5C/5C。須說明的是，倍率充放電1C/1C代表充電速率為1C，放電速率為1C，依此類推。倍率充放電5C/5C即為快速充放電，為目前鋰離子電池發展的方向。
表2
充放電速率
範例 電池特性 0.2C 0.5C 1C 2C 3C 4C 5C
比較例 電容量(mAh) 1607 1569 1525 1449 1341 1170 913
電容比例(%) 100.0 97.6 94.9 90.2 83.4 72.8 56.8
實施例1 電容量(mAh) 1604 1553 1502 1399 1298 1112 788
電容比例(%) 100.0 96.8 93.6 87.2 80.9 69.3 49.1
實施例2 電容量(mAh) 1546 1492 1434 1330 1204 977 668
電容比例(%) 100.0 96.5 92.8 86.0 77.9 63.2 43.2
本發明的實施例1、實施例2以及比較例之鋰離子電池經量測，三種鋰離子電池的電池阻抗分佈在27~31 mohm之間，其中本發明的實施例1、實施例2之鋰離子電池的阻抗高於比較例之鋰離子電池的阻抗。在倍率充放電為2C/2C情況下，實施例1、實施例2之鋰離子電池能有高於86%的電容量引出，略低於比較例之鋰離子電池的電容量。再次強調，比較例之鋰離子電池為採用商用液態電解質的鋰離子電池。經不同充放電速率測試後，本發明之實施例1、實施例2以及比較例之鋰離子電池無明顯的膨脹與厚度增加。表2所列的結果證實，本發明之實施例1、實施例2之鋰離子電池的快速充放電性能已相當接近比較例之鋰離子電池快速充放電性能，尤其是本發明之實施例1之鋰離子電池的快速充放電性能更接近比較例之鋰離子電池快速充放電性能。
本發明的實施例1、實施例2以及比較例之鋰離子電池並且進行針刺測試，針刺測試遵循測試規範SAE J2464。本發明的實施例1、實施例2之鋰離子電池的針刺測試結果為其針尖溫度為80~90℃，無爆炸、燃燒、起火現象。比較例之鋰離子電池的針刺測試結果為其針尖溫度高於360℃，發生燃燒、起火現象。針刺測試結果證實本發明的實施例1、實施例2之鋰離子電池通過SAE J2464試驗，比較例之鋰離子電池未通過SAE J2464試驗。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，相信能清楚了解根據本發明之現址凝膠膠態電解質不包含LiBOB。根據本發明之現址凝膠膠態電解質具有高安全性、未涉及化學反應、極片浸潤佳、適用現有鋰離子電池產線等優點，並且適用於高電壓正極電極。採用根據本發明之現址凝膠膠態電解質之鋰離子電池具有快速充放電性能等優點。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的面向內。因此，本發明所申請之專利範圍的面向應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
無
無。

Claims (6)

  1. 一種現址凝膠膠態電解質，其按重量份計之成份包含：2.5至4.8重量份之一氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate,FEC)；0.03至0.6重量份之一碳酸亞乙烯酯(vinylene carbonate,VC)；0.0至40.0重量份之一乙酸乙酯(ethyl acetate,EA)；0.0至2.0重量份之一聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯(poly(2-hydroxyethyl methacrylate),p-HEMA)；1.5至5.5重量份之一聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene),PVDF-HFP)；8.0至12.0重量份之一雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰(bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt,LiTFSI)；4.0至6.0重量份之一六氟磷酸鋰(lithium hexafluorophosphate,LiPF6)；12.0至32.0重量份之一碳酸乙烯酯(ethylene carbonate,EC)；10.0至26.0重量份之一碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,DMC)；以及8.0至25.0重量份之一碳酸二乙酯(diethyl carbonate,DEC)，其中該氟代碳酸乙烯酯、該碳酸亞乙烯酯、該乙酸乙酯、該聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、該聚偏氟乙烯-六氟丙烯 共聚物、該雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、該碳酸乙烯酯、該碳酸二甲酯以及該碳酸二乙酯係混合且產生一合成反應成一液態溶液，該液態溶液於一室溫下靜置至少4小時進而凝膠成一固態電解質，該現址凝膠膠態電解質執行成一鋰離子電池，在一倍率充放電為2C/2C情況下，該鋰離子電池有高於86%的電容量引出。
  2. 如請求項1所述之現址凝膠膠態電解質，其中該碳酸乙烯酯、該碳酸二甲酯以及該碳酸二乙酯形成一鋰鹽溶劑，該雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰溶於該鋰鹽溶劑之一濃度範圍從0.45M至0.55M。
  3. 如請求項1所述之現址凝膠膠態電解質，其中該碳酸乙烯酯、該碳酸二甲酯以及該碳酸二乙酯形成一鋰鹽溶劑，該六氟磷酸鋰溶於該鋰鹽溶劑之一濃度範圍從0.45M至0.55M。
  4. 一種鋰離子電池，包含：一正極電極；一負極電極；一隔離膜，係設置以隔離該正極電極與該負極電極；以及如請求項1至3中任一項所述之現址凝膠膠態電解質，其中該氟代碳酸乙烯酯、該碳酸亞乙烯酯、該乙酸乙酯、該聚羥基乙基甲基丙烯酸甲酯、該聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、該雙(三氟甲基磺醯)氨基鋰、該碳酸乙烯酯、該碳酸二甲酯以及該碳酸二乙酯係混合且產生一合成反應成 一液態溶液，該液態溶液係注入於該正極電極與該隔離膜之間之一第一空間以及該負極電極與該隔離膜之間之一第二空間，該液態溶液於一室溫下靜置至少4小時進而凝膠成一固態電解質，在一倍率充放電為2C/2C情況下，該鋰離子電池有高於86%的電容量引出。
  5. 如請求項4所述之鋰離子電池，其中該正極電極係由選自由LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2(NMC111)、LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2(NMC333)、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2(NMC532)、LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2(NMC622)、LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)、LiNiO2、Li1+zNixMnyO2、Li1+zNixMnyCo1-x-yO2、Li1+zNixCoyAlzO2、LiV2O5、LiTiS2、LiMoS2、LiMnO2、LiCoO2(LCO)、LiCrO2、LiMn2O4(LMO)、LiFePO4(LFP)以及上述鋰金屬氧化物之混合物所組成之群組中之其一所形成，每一個x係獨立地從0.3至0.8，每一個y係獨立地從0.1至0.45，每一個z係獨立地從0至0.2。
  6. 如請求項5所述之鋰離子電池，其中該負極電極係由選自由石墨、硬碳、軟碳、中間相碳微球、表面改性石墨、碳包覆石墨以及上述碳類材料之混合物所組成之群組中之其一所形成。
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