金属离子电池的制作方法

本揭露关于一种金属离子电池。
背景技术：
：铝在地球上蕴藏量非常丰富，以铝作为材料的电子装置具有较低的成本。由于铝具有低可燃性及电子氧化还原性质，大幅提升金属离子电池在使用上的安全性。一般铝离子电池是由铝负极、隔离膜、正极及电解液所组成。然而，在不断的充放电过程中，铝负极会因沉积/溶解不可逆并伴随着自腐蚀，使得铝负极面积不断消耗缩小(甚至发生铝负极孔蚀或破片现象)，造成铝负极整体电流密度增加，进而导致电池芯局部发热、不可逆现象加剧，直接影响到电池性能及电池寿命。因此，改善铝离子电池铝负极自腐蚀的现象，以延长电池寿命以及电池性能，为亟待解决的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种金属离子电池，基本上可以改善现有技术中的铝离子电池铝负极自腐蚀的现象，从而延长电池寿命。根据本揭露实施例，本揭露提供一种金属离子电池。该金属离子电池包含一正极；一负极；一隔离结构，其中该隔离结构配置于该正极与该负极之间；以及一电解质组合物。其中，该隔离结构由一第一隔离层、一第二隔离层、及一介电层所构成，其中介电层配置于第一隔离层及第二隔离层之间，且该介电层由一介电材料所构成，其中该介电材料的介电常数为10至200。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的金属离子电池以一隔离结构取代传统的隔离膜，藉由该隔离结构，可在电池的放电过程中将电场分布均匀化，除了可大幅提升金属离子电池的库伦效率及电容量外，并可避免负极发生孔蚀及破片的现象，进而延长铝电池的循环寿命。附图说明图1是本揭露一实施例所述金属离子电池的示意图；图2是本揭露图1所述金属离子电池的区域2的局部放大示意图；图3是本揭露另一实施例所述金属离子电池的区域2的局部放大示意图；其中符号说明：2区域10负极20正极30隔离结构32第一隔离层33孔洞34介电层36第二隔离层37介电材料40电解质组合物100金属离子电池。具体实施方式以下针对本揭露所述金属离子电池作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本揭露的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单描述本揭露。当然，这些仅用以举例而非本揭露的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本揭露，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。且在图式中，实施例的形状、数量、或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图式中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属
技术领域：
中具有通常知识者所知的形式，此外，特定的实施例仅为揭示本揭露使用的特定方式，其并非用以限定本揭露。本揭露提供一种金属离子电池。根据本揭露实施例，本揭露所述金属离子电池以一隔离结构取代传统的隔离膜，其中该隔离结构包含两层隔离层及配置于其间的介电层。藉由该隔离结构，可在电池的放电过程中将电场分布均匀化，除了可大幅提升金属离子电池的库伦效率及电容量外，并可避免负极发生孔蚀及破片的现象，进而延长铝电池的循环寿命。此外，对于使用石墨作为正极活性材料的金属离子电池而言，金属离子电池的电容量与正极石墨的含量呈正比。然而，若为提高金属离子电池的能量密度而将正极石墨的面密度(单位面积平均重量)提高至10mg/cm2以上时，金属离子电池的负极金属自腐蚀现象将大幅度加剧，反而易导致金属离子电池的能量密度、及循环寿命下降。由于本揭露所述的金属离子电池的隔离结构在电池的放电过程中可将电场分布均匀化，并使金属离子电池于放电过程中的电传与质传阻抗降低，因此尤其适合搭配具有高石墨负载(loading)量的正极应用于金属离子电池中，大幅提升金属离子电池的库伦效率、电容量、以及循环寿命。根据本揭露实施例，本揭露所述金属离子电池可应用于大型储能系统或移动载具。根据本揭露实施例，配置于隔离结构中的介电层是由介电材料所构成，由于本揭露所述隔离结构中的介电材料是直接分散于两个隔离层之间(即介电材料直接与隔离层接触，介电材料与隔离层间没有粘着剂)。如此一来，不会因为粘着剂影响金属离子电池的性能。请参照图1，是本揭露一实施例所述的金属离子电池100的示意图。金属离子电池100可包含一负极10、一正极20、一隔离结构30、及一电解质组合物40，其中隔离结构30设置于负极10与正极20之间，以使负极10以隔离结构30与正极20相隔，避免负极10与正极20直接接触，以及，电解质组合物40设置于正极10与负极20之间，以与负极10及正极20接触传导离子。根据本揭露实施例，该隔离结构30可包含一第一隔离层32、一介电层34、以及一第二隔离层36，其中介电层34配置于第一隔离层32及第二隔离层36之间。根据本揭露实施例，电解质组合物40可设置于该金属离子电池100内，并位于该负极10与正极20之间，使得电解质组合物40与该负极10与正极20接触。该金属离子电池100可为充电式的二次电池，但本揭露亦涵盖一次电池。图2是图1所述金属离子电池100的区域2的放大示意图。根据本揭露实施例，该介电层34由一介电材料37(例如粉末状、片状、或条状)所构成。根据本揭露实施例，该介电材料37可为介电粉体，并具有一平均粒径为约10nm至1000nm，例如约20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、800nm、或900nm。若介电材料37的平均粒径过小，则介电材料37可能在金属离子电池使用时脱离该隔离结构30；以及，若介电材料37的平均粒径过大，则会增加金属离子电池的能量损耗。根据本揭露实施例，介电层34的平均厚度为约20nm至5μm，例如约30nm、50nm、80nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、800nm、900nm、1.5μm、或3μm。若介电层34的平均厚度过小，则可能导致电解液不足影响电性能；以及，若介电层34的平均厚度过大，则电池体积增加导致能量密度下降。根据本揭露实施例，在该介电层34内的介电材料的单位面积平均重量可为约0.2mg/cm2至4.0mg/cm2，例如约0.5mg/cm2、0.8mg/cm2、1.2mg/cm2、1.5mg/cm2、1.8mg/cm2、2.5mg/cm2、2.8mg/cm2、3.2mg/cm2、3.5mg/cm2、或3.8mg/cm2。若介电材料的单位面积平均重量过小，则所述隔离结构无法达到使金属离子电池在放电过程中电场分布均匀化的目的，进而降低金属离子电池的库伦效率、电容量、以及循环寿命；此外，若介电材料的单位面积平均重量过大，则会导致金属离子电池的重量能量密度下降与制造成本增加。根据本揭露实施例，该第一隔离层32及该第二隔离层36可独立为玻璃纤维、聚乙烯(polyethylene、pe)、聚丙烯(polypropylene、pp)、无纺布、木质纤维、聚醚砜树脂(poly(ethersulfones)、pes)、陶瓷纤维、或上述的组合。根据本揭露实施例，该第一隔离层32及该第二隔离层36的材质可为相同或不同。根据本揭露实施例，该第一隔离层32及/或第二隔离层36与介电层34相邻的表面可具有孔洞33(如图3所示)，且该介电材料37可进一步填入该孔洞33中，可使金属离子电池在的放电过程中的电场分布均匀化。根据本揭露实施例，该介电层34可为一连续膜层。根据本揭露实施例，该介电层34可为一不连续膜层。根据本揭露实施例，本揭露所述介电材料的介电常数为约10至200，例如约10.4、22、30、35、80、114、或200。若所使用的介电材料的介电常数过小，则所述隔离结构无法达到使金属离子电池在放电过程中电场分布均匀化的目的，进而降低金属离子电池的库伦效率、电容量、以及循环寿命；此外，若所使用的介电材料的介电常数过大，则会增加金属离子电池100的制造成本。根据本揭露实施例，该介电材料可为具有介电常数为约10至200的金属氧化物、具有介电常数为约10至200的金属氮化物、或上述的组合。根据本揭露实施例，该介电材料亦可为金红石相二氧化钛、锐钛矿相二氧化钛、二氧化锆、氧化铪、氧化铈、氧化镧、钡酸钛、氮化镓等、或上述的组合。表1为上述介电材料对应的介电常数。介电常数的量测方法可例如空腔谐振器扰动法(25℃、10ghz)。表1介电常数金红石相二氧化钛114锐钛矿相二氧化钛80二氧化锆35氧化铪30氧化铈22氧化镧30钡酸钛200氮化镓10.4根据本揭露实施例，本揭露所述隔离结构的制备方式可包含以下步骤。首先，提供一第一隔离膜。接着，将介电材料均匀配置于该第一隔离膜(作为隔离结构的第一隔离层)上，其中该介电材料构成该介电层。接着，将一第二隔离膜(作为隔离结构的第二隔离层)配置于该介电层之上，得到本揭露所述隔离结构。根据本揭露实施例，在将第二隔离膜配置于该介电层上的步骤后，可对所得的叠层进行一压合制程，使第一隔离层、介电层、及第二隔离层紧密贴合。此外，根据本揭露实施例，本揭露所述隔离结构的制备方式可包含以下步骤。提供一隔离膜，并对该隔离膜对折。接着，将介电材料置入对折的隔离膜之间。接着，可视需要对所得的叠层进行一压合制程，得到本揭露所述隔离结构。在此实施例中，本揭露所述隔离结构的第一隔离层及第二隔离层是一体成形的，且该第一隔离层的至少部份边缘与第二隔离层的至少部份边缘是彼此连接。根据本揭露实施例，该负极10可包含一金属或含该金属的合金(作为负极活性材料)。根据本揭露实施例，该金属可为铝、铜、铁、锌、铟、镍、锡、铬、钇、钛、锰、或钼。根据本揭露实施例，该负极10可为铝箔，而该金属离子电池为铝离子电池。此外，根据本揭露实施例，该负极10可更包含一集电层(未绘示)，而该金属或含该金属的合金是配置于该集电层上。根据本揭露实施例，集电层可为导电性碳基材，例如：碳布、碳毡、或碳纸。举例来说，该导电性碳基材可具有片电阻介于约1mω·cm2至6mω·cm2之间、以及含碳量大于约65wt％。根据本揭露实施例，集电层可为具有多孔结构的金属材料，例如3d网状结构金属材料(例如镍网、铜网、或钼网)或发泡结构金属材料(例如：发泡镍、发泡铜、或发泡钼)。根据本揭露实施例，若该负极的集流体的材料为金属材料时，该集流体的金属材料的氧化还原活性小于负极活性材料(金属或含该金属的合金)的氧化还原活性。根据本揭露实施例，具有多孔结构的金属材料可具有一孔隙率p约为50％至80％(例如：约60％、或70％)，孔隙率p可由下述公式决定：p＝v1/v2×100％，其中v1是集电层中孔隙所占的体积，以及v2是集电层总体的体积。根据本揭露实施例，该集电层可为导电性碳基材与金属材料的复合层。根据本揭露实施例，该金属或含该金属的合金可直接成长于该集电层之上(即两者之间没有任何介质)，或是利用粘着剂(例如：聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯丁二烯共聚物、氟化橡胶、聚氨脂、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸乙脂、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚丙烯酸、或上述的组合)将该金属或含该金属的合金固定于该集电层上。根据本揭露实施例，该正极20可包含一集电层(未绘示)及一活性材料(未绘示)设置于该集电层之上。根据本揭露实施例，该正极亦可由该集电层及活性材料所构成。根据本揭露实施例，该集电层可为导电性碳基材，例如：碳布、碳毡、或碳纸。举例来说，该导电性碳基材可具有片电阻介于约1mω·cm2至6mω·cm2之间、以及含碳量大于约65wt％。根据本揭露实施例，集电层可为具有多孔结构的金属材料，例如3d网状结构金属材料(例如镍网、铜网、或钼网)或发泡结构金属材料(例如：发泡镍、发泡铜、或发泡钼)。根据本揭露实施例，具有多孔结构的金属材料可具有一孔隙率p约为50％至80％(例如：约60％、或70％)。根据本揭露实施例，该集电层可为导电性碳基材与金属材料的复合层。根据本揭露实施例，该活性材料可为具层状结构的碳材、层状双氢氧化物(layereddoublehydroxide)、层状氧化物、层状硫族化合物(layeredchalcogenide)、钒系氧化物、或金属硫化物、或上述材料的团聚物。根据本揭露实施例，该具层状结构的碳材可为石墨、纳米碳管、石墨烯、或上述的组合。根据本揭露实施例，该具层状结构的碳材可为插层碳材，例如：石墨(包含天然石墨、人工石墨、热解石墨、发泡石墨、鳞片石墨、或膨胀石墨)、石墨烯、纳米碳管或上述材料的组合。根据本揭露实施例，该活性材料可直接成长(例如以化学气相沉积法(chemicalvapordeposition、cvd)形成活性材料)于该集电层之上(即两者之间没有任何介质)，或是利用粘着剂(例如：聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯丁二烯共聚物、氟化橡胶、聚氨脂、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸乙脂、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚丙烯酸、或上述的组合)将该活性材料固定于该正极集电层上。根据本揭露实施例，当集电层为多孔结构的金属材料时，正极活性材料可进一步填入该金属材料的孔洞中。根据本揭露实施例，该集电层上的活性材料的单位面积平均重量为约10mg/cm2至30mg/cm2，例如约13mg/cm2、15mg/cm2、18mg/cm2、或20mg/cm2。由于本揭露所述的金属离子电池的隔离结构在电池的放电过程中可将电场分布均匀化，并使金属离子电池于放电过程中的电传与质传阻抗降低，因此尤其适合搭配具有高石墨负载(loading)量(例如活性材料的单位面积平均重量为约12mg/cm2至30mg/cm2、13mg/cm2至30mg/cm2、15mg/cm2至30mg/cm2、或20mg/cm2至30mg/cm2)的正极应用于金属离子电池中，大幅提升金属离子电池的库伦效率、电容量、以及循环寿命。根据本揭露实施例，本揭露所述电解质组合物可包含一离子液体和一金属卤化物，其中该金属卤化物与该离子液体的摩尔比例可为约1.1:1至2.1:1，例如约1.3:1、1.4:1、1.8:1、或2:1。该金属卤化物可为卤化铝、卤化银、卤化铜、卤化铁、卤化钴、卤化锌、卤化铟、卤化镉、卤化镍、卤化锡、卤化铬、卤化镧、卤化钇、卤化钛、卤化锰、卤化钼、或上述的组合。根据本揭露实施例，该金属卤化物为卤化铝。该离子液体可为烷基咪唑鎓盐(alkylimidazoliumsalt)、烷基吡啶鎓盐(alkylpyridiniumsalt)、烷基氟吡唑鎓盐(alkylfluoropyrazoliumsalt)、烷基三唑鎓盐(alkyltriazoliumsalt)、芳烷铵盐(aralkylammoniumsalt)、烷基烷氧基铵盐(alkylalkoxyammoniumsalt)、芳烷鏻盐(aralkylphosphoniumsalt)、芳烷锍盐(aralkylsulfoniumsalt)、或上述的组合。举例而言，当金属卤化物为卤化铝，离子液体可为氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(emic)、或氯化l-丁基-3-甲基咪唑鎓(bmic)。根据本揭露实施例，本揭露所述电解质组合物可进一步包含添加剂，以提高电解质组合物电导率、降低电解液阻抗、降低电解质组合物粘度、或促进电场均匀进而提升电池的库伦效率。根据本揭露实施例，本揭露所述电解质组合物可进一步包含尿素(urea)、乙酰胺(acetamide)、氯化胆碱(cholinechloride)、乙酰氯化胆碱(ethylchlorinechloride)、碱金族卤化物(alkalihalide)、二甲基亚砜、或上述的组合。为了让本揭露的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例配合所附附图，作详细说明如下：金属离子电池的制备实施例1提供一厚度为0.05mm的铝箔(由阿法埃莎(alfaaesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为35mm×70mm)。接着，提供两个大小相同的隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)。接着，将锐钛矿相二氧化钛粉末(平均粒径为20nm)置于其中一隔离膜上，并将另一隔离膜覆盖于锐钛矿相二氧化钛粉末，得到一隔离结构，其中锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量约为0.9mg/cm2。接着，提供一镍发泡板(尺寸为35mm×70mm)。接着，将47重量份的天然石墨粉(购自荣炭公司，型号n58-30k)，1重量份的羧甲基纤维素(cmc)(购自nipponpaper公司，商品编号为mac350hc)、2重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)(购自jsr股份公司，商品编号为104a)、及50重量份的水充分搅拌混合，得到一涂布组合物。接着，将涂布组合物形成于上述镍发泡板上。在100℃下烘烤10分钟后，得到一石墨电极，其中石墨电极的单位面积石墨平均重量为10mg/cm2(由涂布组合物的涂布量控制)。接着，按照铝电极(作为负极)、隔离结构、及石墨电极(作为正极)的顺序排列，以透明塑膜将其封装并注入电解质组合物(包含氯化铝(alcl3)及氯化l-丁基-3-甲基咪唑鎓(1-butyl-3-methylimidazoliumchloride、bmic)、其中alcl3与bmic的摩尔比约为1.4:1)，得到铝离子电池(1)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(1)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、以及在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)结果如表2所示。实施例2依实施例1所述铝离子电池(1)的制备方式进行，除了将锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量由0.9mg/cm2增加至1.4mg/cm2，得到铝离子电池(2)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(2)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、以及在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)结果如表2所示。比较例1依实施例1所述铝离子电池(1)的制备方式进行，除了以隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)取代隔离结构，得到铝离子电池(3)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(3)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、以及在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)结果如表2所示。比较例2依实施例1所述铝离子电池(1)的制备方式进行，除了以隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)取代隔离结构，并在电解质组合物中加入锐钛矿相二氧化钛粉末(平均粒径为20nm)(其中锐钛矿相二氧化钛的重量与氯化铝及氯化l-丁基-3-甲基咪唑鎓的重量总合的比为0.01:100)，得到铝离子电池(4)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(4)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、以及在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)结果如表2所示。表2由表2可知，当石墨电极的单位面积石墨平均重量为10mg/cm2时，以本揭露所述隔离结构取代传统的膜离膜，可提高所得的铝离子电池的克电容量。此外，由比较例2可得知，将二氧化钛加入电解液组合物中(而非将二氧化钛置于隔离结构中)，无法改善铝离子电池的效能。实施例3提供一厚度为0.05mm的铝箔(由阿法埃莎(alfaaesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为35mm×70mm)。接着，提供两个大小相同的隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)。接着，将锐钛矿相二氧化钛粉末(平均粒径为20nm)置于其中一隔离膜上，并将另一隔离膜覆盖于锐钛矿相二氧化钛粉末，得到一隔离结构，其中锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量约为0.2mg/cm2。接着，提供一镍发泡板(尺寸为35mm×70mm)。接着，将47重量份的天然石墨粉(购自荣炭公司，型号n58-30k)，1重量份的羧甲基纤维素(cmc)(购自nipponpaper公司，商品编号为mac350hc)、2重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)(购自jsr股份公司，商品编号为104a)、及50重量份的水充分搅拌混合，得到一涂布组合物。接着，将涂布组合物形成于上述镍发泡板上。在100℃下烘烤10分钟后，得到一石墨电极，其中石墨电极的单位面积石墨平均重量为12mg/cm2(由涂布组合物的涂布量控制)。接着，按照铝电极(作为负极)、隔离结构、及石墨电极(作为正极)的顺序排列，以透明塑膜将其封装并注入电解质组合物(包含氯化铝(alcl3)及氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazoliumchloride、emic)、其中alcl3与emic的摩尔比约为1.4:1)，得到铝离子电池(5)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(5)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表3所示。比较例3依实施例3所述铝离子电池(6)的制备方式进行，除了以隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)取代隔离结构，得到铝离子电池(6)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(6)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表3所示。表3由表3可知，当石墨电极的单位面积石墨平均重量提升至为12mg/cm2时，以本揭露所述隔离结构取代传统的膜离膜所得的铝离子电池(实施例3)，其在90圈时克电容量几乎为比较例3所述铝离子电池的2倍，且表现出较佳的循环寿命。实施例4提供一厚度为0.05mm的铝箔(由阿法埃莎(alfaaesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为35mm×70mm)。接着，提供两个大小相同的隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(50mm×80mm)。接着，将锐钛矿相二氧化钛粉末(平均粒径为20nm)置于其中一隔离膜上，并将另一隔离膜覆盖于锐钛矿相二氧化钛粉末，得到一隔离结构，其中锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量约为0.9mg/cm2。接着，提供一镍发泡板(尺寸为35mm×70mm)。接着，将47重量份的天然石墨粉(购自荣炭公司，型号n58-30k)、1重量份的羧甲基纤维素(cmc)(购自nipponpaper公司，商品编号为mac350hc)、2重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)(购自jsr股份公司，商品编号为104a)、及50重量份的水充分搅拌混合，得到一涂布组合物。接着，将涂布组合物形成于一上述镍发泡板上。在100℃下烘烤10分钟后，得到一石墨电极，其中石墨电极的单位面积石墨平均重量为13mg/cm2(由涂布组合物的涂布量控制)。接着，按照铝电极(作为负极)、隔离结构、及石墨电极(作为正极)的顺序排列，以透明塑膜将其封装并注入电解质组合物(包含氯化铝(alcl3)及氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazoliumchloride、emic)、其中alcl3与emic的摩尔比约为1.4:1)，得到铝离子电池(7)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(7)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表4所示。实施例5依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了将锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量由0.9mg/cm2增加至1.4mg/cm2，得到铝离子电池(8)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(8)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表4所示。实施例6依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了将锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量由0.9mg/cm2增加至2.0mg/cm2，得到铝离子电池(9)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(9)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表4所示。实施例7依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了将锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量由0.9mg/cm2增加至3.2mg/cm2，得到铝离子电池(10)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(10)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表4所示。比较例4依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了以隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)取代隔离结构，得到铝离子电池(11)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(11)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表4所示。比较例5依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了将锐钛矿相二氧化钛粉末以二氧化硅粉末(平均粒径为20nm，介电常数为3.9)取代，得到铝离子电池(12)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(12)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、以及在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)，结果如表4所示。比较例6提供一厚度为0.05mm的铝箔(由阿法埃莎(alfaaesar)制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为35mm×70mm)。接着，提供两个大小相同的隔离膜(玻璃滤纸(6层1/2吋)、商品编号为沃特曼(whatman)gfa)(尺寸为50mm×80mm)。接着，将45重量份的锐钛矿相二氧化钛粉末(平均粒径为20nm)、1重量份的羧甲基纤维素(cmc)(购自nipponpaper公司，商品编号为mac350hc)、2重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)(购自jsr股份公司，商品编号为104a)、及50重量份的水充分搅拌混合，得到一涂布组合物。接着，将涂布组合物形成于一隔离膜上，并将另一隔离膜覆盖由该涂布组合物所形成的涂层。在100℃下烘烤10分钟后，得到一隔离结构，其中锐钛矿相二氧化钛粉末的单位面积平均重量约为0.9mg/cm2。接着，提供一镍发泡板(尺寸为35mm×70mm)。接着，将47重量份的天然石墨粉(购自荣炭公司，型号n58-30k)，1重量份的羧甲基纤维素(cmc)(购自nipponpaper公司，商品编号为mac350hc)、2重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)(购自jsr股份公司，商品编号为104a)、及50重量份的水充分搅拌混合，得到一涂布组合物。接着，将涂布组合物形成于上述镍发泡板上。在100℃下烘烤10分钟后，得到一石墨电极，其中石墨电极的单位面积石墨平均重量为13mg/cm2(由涂布组合物的涂布量控制)。接着，按照铝电极(作为负极)、隔离结构、及石墨电极(作为正极)的顺序排列，以透明塑膜将其封装并注入电解质组合物(包含氯化铝(alcl3)及氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazoliumchloride、emic)、其中alcl3与emic的摩尔比约为1.4:1)，得到铝离子电池(13)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(13)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表4所示。表4由表4可知，当石墨电极的单位面积石墨平均重量提升至为13mg/cm2时，以本揭露所述隔离结构取代传统的膜离膜所得的铝离子电池(实施例4-7)，其2c克电容量几乎为比较例5所述铝离子电池的2倍。此外，与比较例6相比(以粘着剂将二氧化钛形成于二隔离层间)，实施例4-7所得的铝离子电池的循环寿命亦大幅改善(在充放电循环400圈库仑效率仍高于80％)。实施例8依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了以平均粒径为100nm的锐钛矿相二氧化钛粉末取代平均粒径为20nm的锐钛矿相二氧化钛粉末，得到铝离子电池(14)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(14)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表5所示。实施例9依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了以平均粒径为200nm的锐钛矿相二氧化钛粉末取代平均粒径为20nm的锐钛矿相二氧化钛粉末，得到铝离子电池(15)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(15)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)、以及库仑效率低于80％时的充电放电循环圈数，结果如表5所示。实施例10依实施例4所述铝离子电池(7)的制备方式进行，除了以平均粒径为20nm的金红石相二氧化钛粉末取代平均粒径为20nm的锐钛矿相二氧化钛粉末，得到铝离子电池(16)。接着，使用电池分析器(bst8-wa，mticorporation)对铝离子电池(16)进行充放电测试，分别量测在0.5c、1c、2c充放电速率下的克电容量、以及在充电放电循环90圈时的克电容量(在1c充放电速率下)，结果如表5所示。表5虽然本揭露已以数个实施例揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何本
技术领域：
中具有通常知识者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。当前第1页12