專利名稱：非水電解質(zhì)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于將正極、負(fù)極和非水電解質(zhì)密封在一起的外部材料的電池，其中，通過抑制外部材料的變形，明顯地改善了電池特性。
背景技術(shù)：
本發(fā)明要求于2003年1月20日在日本提交的日本專利申請No.2003-011611的優(yōu)先權(quán)，其全文內(nèi)容在此作為參考文獻(xiàn)被引用。
近來，具有高能量密度的輕型二次電池正在被開發(fā)為便攜式電子設(shè)備用電源，這些電子設(shè)備例如為便攜式筆記本電腦、信息終端設(shè)備(個人數(shù)字助理PDA)、移動電話或具有內(nèi)置攝像機(jī)的視頻磁帶錄像機(jī)(VTR)。作為具有這樣的高能量密度的二次電池，鋰離子二次電池是公知的，鋰離子二次電池具有高于例如鉛或鎳/鎘電池的能量密度，并且在鋰離子二次電池中，通過允許使鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來進(jìn)行電池的充放電反應(yīng)。
通過使用膜狀的外部材料代替金屬容器，可以進(jìn)一步減小鋰離子二次電池的厚度和重量。具體來說，通過使用包含被疊層在一起的高分子量材料熱封膜和金屬箔的層疊膜來作為膜狀外部材料，并通過對在其中封閉有例如電極的層疊膜進(jìn)行熱封，可以容易地在鋰離子二次電池中得到密封結(jié)構(gòu)。(例如參見引用文件1，日本專利申請?zhí)亻_平No.H8-83596)。
但是，與諸如金屬容器的其它外部材料相比，在上述鋰離子二次電池中用作外部材料的層疊膜的強(qiáng)度較低。因此，當(dāng)在電子設(shè)備上由于錯誤操作使鋰離子二次電池過度充電或過度放電時，或當(dāng)在夏季高溫時被遺留在汽車中時，電池中的非水電解液由于施加到其上的熱等的作用而發(fā)生分解，產(chǎn)生例如含碳?xì)怏w而使膜狀外部材料變形。在電池中釋出的氣體往往使得膜狀外部材料如氣球一樣膨脹。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到本領(lǐng)域的上述狀況，本發(fā)明的一個目的是提供非水電解質(zhì)電池，使得當(dāng)電池被遺留在高溫環(huán)境中時，可以防止貯存在電池中的釋出的氣體使外部材料變形。
在一方面，本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)電池，所述電池元件包括具有包含負(fù)極活性材料的負(fù)極混合物的負(fù)極，以及具有包含正極活性材料的正極混合物的正極，并且所述負(fù)極和正極通過分隔片被層疊在一起；固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)中包括有機(jī)高分子材料和被包含在其中的電解質(zhì)鹽；以及膜狀外部材料，所述膜狀外部材料將所述的電池元件和固體電解質(zhì)容納在其中，其中，由具有不小于30m2/g的比表面的碳質(zhì)材料所形成的氣體吸附碳材料被添加到所述負(fù)極混合物和/或正極混合物，以吸附在電池中釋出的氣體。
對于此非水電解質(zhì)電池，可以防止在電池中產(chǎn)生的氣體使膜狀外部材料變形；在所述非水電解質(zhì)電池中，被添加到負(fù)極混合物和/或正極混合物的氣體吸附碳材料吸附在電池中產(chǎn)生的氣體，以防止氣體在電池中聚集。
在另一方面，本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)電池，所述非水電解質(zhì)電池包括電池元件，所述電池元件包括負(fù)極和正極，所述負(fù)極在負(fù)極電流集電器上具有包含負(fù)極活性材料的負(fù)極混合物層，所述負(fù)極具有暴露所述負(fù)極電流集電器的負(fù)極電流集電器暴露部分，所述正極在正極電流集電器上包括包含正極活性材料的正極混合物層，所述正極具有暴露所述正極電流集電器的正極電流集電器暴露部分，所述負(fù)極和正極通過分隔片被層疊在一起；固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)中包括有機(jī)高分子材料和被包含在其中的電解質(zhì)鹽；氣體吸附碳層，所述氣體吸附碳層包含具有不小于30m2/g的比表面的氣體吸附碳材料，以吸附在電池中釋出的氣體；以及膜狀外部材料，所述膜狀外部材料將所述的電池元件、固體電解質(zhì)和氣體吸附碳層容納在其中。所述氣體吸附碳層被提供至所述負(fù)極電流集電器暴露部分和/或正極電流集電器暴露部分。
對于此非水電解質(zhì)電池，可以防止在電池中產(chǎn)生的氣體使膜狀外部材料變形；在所述非水電解質(zhì)電池中，在被提供至負(fù)極電流集電器暴露部分和/或正極電流集電器暴露部分的氣體吸附碳層中包含氣體吸附碳材料，可以吸附在電池中產(chǎn)生的氣體，以防止氣體在電池中聚集。
在另一方面，本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)電池，所述非水電解質(zhì)電池包括電池元件，所述電池元件包括具有包含負(fù)極活性材料的負(fù)極混合物的負(fù)極，以及具有包含正極活性材料的正極混合物的正極，所述負(fù)極和正極通過分隔片被層疊在一起；固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)中包括有機(jī)高分子材料和被包含在其中的電解質(zhì)鹽；氣體吸附碳層，所述氣體吸附碳層由具有不小于30m2/g的比表面的碳質(zhì)材料所形成，以吸附在電池中釋出的氣體；以及膜狀外部材料，所述膜狀外部材料將所述的電池元件、固體電解質(zhì)和氣體吸附碳層容納在其中。所述氣體吸附碳層被提供至面對所述電池元件的所述膜狀外部材料的內(nèi)表面。
對于此非水電解質(zhì)電池，可以防止在電池中產(chǎn)生的氣體使膜狀外部材料變形；在所述非水電解質(zhì)電池中，在被提供至所述內(nèi)表面的氣體吸附碳層中包含氣體吸附碳材料，可以吸附在電池中產(chǎn)生的氣體，以防止氣體在電池中聚集。
根據(jù)本發(fā)明，對于非水電解質(zhì)電池，被添加到或被包含在電極混合物層中的氣體吸附碳材料，或者是被提供至電極或外部材料的氣體吸附碳層，可以吸附在電池中產(chǎn)生的氣體，以抑制氣體在電池中的聚集。因此，對于本非水電解質(zhì)電池，可以防止膜狀外部材料由于在電池中所產(chǎn)生的氣體的聚集而導(dǎo)致的像氣球一樣的膨脹。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池的透視圖。
圖2示出了鋰離子二次電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
圖3示出了提供給鋰離子二次電池的負(fù)極的透視圖。
圖4示出了提供給鋰離子二次電池的正極的透視圖。
圖5示出了提供給鋰離子二次電池的負(fù)極的另一個示例性結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖6示出了鋰離子二次電池的另一個示例性結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，通過使用在圖1和圖2中示出的鋰離子二次電池作為示例，說明了根據(jù)本發(fā)明的非水電解質(zhì)電池。后面鋰離子二次電池簡稱為電池。同時，電池1被裝配在例如提供給諸如移動電話之類的電子設(shè)備的電池包上，并作為電源，用于給電子設(shè)備穩(wěn)定地提供具有預(yù)設(shè)電壓的電源。此電池1為所謂的聚合物電池，包括作為電源發(fā)生元件的電池元件2以及用于容納電池元件2的膜狀外部材料3。
通過沿其縱向盤繞帶狀負(fù)極4和帶狀正極5，同時將固體電解質(zhì)6和分隔片7插入負(fù)極和正極之間，電池元件2將起到電源發(fā)生裝置的作用，其中，固體電解質(zhì)6包含有機(jī)高聚物材料和電解質(zhì)鹽。
參照圖3，負(fù)極4具有這樣的結(jié)構(gòu)，即在其中，通過將包含負(fù)極活性材料、用于吸附電池中所釋出的氣體的氣體吸附碳材料和粘合劑的負(fù)極混合物涂層溶液涂覆在負(fù)極電流集電器8的每一個主表面上，然后進(jìn)行干燥并對所涂覆的溶液施壓，可以在負(fù)極電流集電器8的每一個主表面上壓制形成摻混有氣體吸附碳材料的一層負(fù)極混合物9。在負(fù)極電流集電器8的預(yù)設(shè)位置處將負(fù)極引線端極10連接到負(fù)極4。此負(fù)極引線端極10例如為由諸如銅或鎳之類的導(dǎo)電材料所形成的帶狀金屬片。
在負(fù)極4的縱向的兩端，提供有負(fù)極集電器暴露部分11，在此處負(fù)極電流集電器8的每一個主表面是暴露的，而其上沒有形成負(fù)極混合物層9，作為用于與例如負(fù)極引線端極10的連接的區(qū)域。
相對鋰具有2V或更小的電勢并能夠摻雜/不摻雜鋰的材料被用作負(fù)極活性材料。例如，使用能夠摻雜/不摻雜鋰、鋰合金或鋰離子的碳質(zhì)材料。
例如，能夠摻雜/不摻雜鋰離子的材料的示例可以是不可石墨化碳、可石墨化碳、石墨、熱解碳、焦炭、玻璃碳、燒結(jié)有機(jī)高分子化合物、碳纖維或活性碳。焦炭的示例包括瀝青焦炭、針狀焦炭和石油焦炭。燒結(jié)高分子化合物是指在適當(dāng)?shù)臏囟认峦ㄟ^燒制而碳化的諸如酚樹脂或呋喃樹脂之類的高分子化合物。存在可以被分類到不可石墨化碳和可石墨化碳中的那些燒結(jié)有機(jī)高分子化合物。
在這些碳質(zhì)材料中，石墨具有大的電化學(xué)當(dāng)量并具有高能量密度。可以通過在不低于2000℃的燒制溫度下燒制諸如基于煤的焦炭之類的起始材料，然后冷卻所述材料并通過隨后研磨和分級所得到的產(chǎn)品，來生產(chǎn)石墨。
例如，具有不低于2.10g/cm3的真實(shí)密度的石墨具有最優(yōu)的充放電循環(huán)特性。為了獲得此真實(shí)密度，(002)面的C軸晶粒厚度要不小于14.0nm。(002)面的間距小于0.340nm，且其范圍為不小于0.335nm并不大于0.337nm則是更加令人滿意的。此外，如果石墨的平均形狀參數(shù)是125或更小，且由BET法所測得的比表面積為9m2/g或更小，并具有上面所指明的真實(shí)密度和堆積密度，則粘附在粒子上的亞微米次級粒子的量就小，因此對充放電循環(huán)特性產(chǎn)生更有利的效果。
對于石墨，如果進(jìn)行研磨和分級以使得累計10％的粒子尺寸不小于3μm、累計50％的粒子尺寸不小于10μm且累計90％的粒子尺寸不小于50μm，可以獲得諸如防止內(nèi)部短路之類的對于電池的安全性和可靠性的更有利的效果，其中，粒子尺寸的分布由激光衍射法測得。如果對于石墨，粒子的破壞強(qiáng)度不低于6kgf/mm2且堆積密度不小于0.4g/cm3，則會產(chǎn)生更多的空洞，如在后面所解釋的，在負(fù)極4的混合物層9中，所述更多的空洞將浸漬有例如固體電解質(zhì)6，由此改善電池的特性。
例如，除了上述的碳質(zhì)材料以外，還可以使用能夠摻雜/不摻雜鋰的金屬化合物作為負(fù)極活性材料。可以使用能夠在相對低電勢摻雜/不摻雜鋰的氧化物作為這樣的金屬化合物，所述氧化物諸如為氧化鐵、氧化釕、氧化鉬、氧化鎢、氧化鈦或氧化錫，以及通過利用氮取代這些氧化物中的氧所得到的氮化物。
加入到負(fù)極混合物層9中的是能夠吸附電池中所釋出的氣體的氣體吸附碳材料。例如，氣體吸附碳材料是碳質(zhì)材料，其具有由BET法所測得的不小于30m2/g的比表面積，并且所述氣體吸附碳材料的示例可以是諸如乙炔黑或ketchen黑，以及活性碳之類的碳黑，具有一般大約700至1600m2/g的比表面。這些可以單獨(dú)使用，或者可以是結(jié)合使用。
在負(fù)極4中，用于非水電解質(zhì)電池的負(fù)極混合物的諸如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯之類的粘合劑可以作為用于負(fù)極混合物層9的粘合劑。在負(fù)極4中，由諸如銅的導(dǎo)電金屬所形成的箔狀金屬或網(wǎng)形金屬作為負(fù)極電流集電器8。
如果在具有此結(jié)構(gòu)的負(fù)極4中由于例如電子設(shè)備的錯誤操作或由于在夏天將電子設(shè)備遺留在汽車中并使其處在高溫的條件下，而發(fā)生了過度充電或過度放電，使得例如非水電解質(zhì)6受熱分解，而產(chǎn)生例如含碳?xì)怏w，則加入到負(fù)極混合物層9的氣體吸附碳材料會吸附所產(chǎn)生的含碳?xì)怏w，以防止氣體被貯存在電池中。
對于負(fù)極4，因?yàn)楸患尤氲截?fù)極混合物層9的氣體吸附碳是導(dǎo)電的碳質(zhì)材料，所以可以抑制氣體在電池中的貯存，而不降低負(fù)極混合物層9的電導(dǎo)率。特別是，如果使用具有高電導(dǎo)率的碳黑作為氣體吸附材料，則氣體吸附碳材料起到提高負(fù)極混合物層9的電導(dǎo)率的作用，因此導(dǎo)致了電池特性的改善。
被加入到負(fù)極混合物層9的氣體吸附碳材料具有由BET法所測得的不小于30m2/g的比表面。氣體吸附碳材料的比表面是與電池中釋出的氣體接觸的用于氣體吸附的面積，如果氣體吸附碳材料的比表面小于30m2/g，則減小了用于氣體吸附的面積，并且在電池中由氣體吸附碳材料所吸附的氣體量因此減少了。對于比表面不小于30m2/g的氣體吸附碳材料，與電池中釋出的氣體接觸以吸附氣體的面積增加了，由此增加了電池中的被吸附的氣體量。
在負(fù)極4中，加入的氣體吸附碳材料的量相對于負(fù)極混合物層9的總重量為從0.1wt％到6.0wt％的范圍。
如果相對于負(fù)極混合物層9的總重量，氣體吸附碳材料的添加量小于0.1wt％，則摻混到負(fù)極混合物層9中的氣體吸附碳材料僅僅是少量的，使得電池中釋出的氣體被沉積到氣體吸附碳材料上的量也減小，致使氣體被貯存在電池中。如果相對于負(fù)極混合物層9的總重量，氣體吸附碳材料的添加量大于6wt％，則如將在后面所解釋的，存在加入到負(fù)極混合物層9中的過量的氣體吸附碳材料使固體電解質(zhì)6發(fā)生分解的危險，由此降低了電池特性。
因此，通過加入范圍為從0.1wt％到6.0wt％的氣體吸附碳材料量至負(fù)極混合物層9，可以抑制氣體在電池中的貯存，并防止電池特性的下降。
參照圖4，正極5具有這樣的結(jié)構(gòu)，即在其中，通過將包含正極活性材料、導(dǎo)電材料和粘合劑的正極混合物涂層溶液涂覆在正極電流集電器12的每一個主表面上，然后干燥并對所涂覆的溶液施壓，可以在正極電流集電器12的每一個主表面上壓制形成一層正極混合物13。在正極電流集電器12的預(yù)設(shè)位置處將正極引線端極14連接到正極5。此正極引線端極14例如為由諸如鋁之類的導(dǎo)電材料所形成的帶狀金屬片。在此正極5中，跟如上所述的負(fù)極4的情形一樣，可以將氣體吸附碳材料添加到正極混合物13中，其中，所述氣體吸附碳材料包含碳質(zhì)材料，所述碳質(zhì)材料具有由BET法所測得的不低于30m2/g的比表面。
在正極5的縱向的兩端，提供有正極集電器暴露部分15，在此處正極電流集電器12的每一個主表面是暴露的，而其上沒有形成正極混合物層13，作為用于與例如正極引線端極14的連接的區(qū)域。
由化學(xué)式為例如LixMO2所表示的鋰化合物氧化物可以被用作正極活性材料，其中，可以將電池容量設(shè)置為更大的值。在所述化學(xué)式中，M是一種或多種諸如為Co、Ni、Mn、Fe、Al、V或Ti的過渡金屬，并且Li的化合價x不小于0.5并不大于1.10。形成此鋰化合物氧化物的過渡金屬M(fèi)優(yōu)選為Co、Ni或Mn。此鋰化合物氧化物的具體示例包括鋰鈷化合物氧化物、鋰鎳化合物氧化物、鋰鎳鈷化合物氧化物和尖晶石鋰錳氧化物，它們分別由化學(xué)式LixCoO2、LixNiO2或LixNiyCo1-yO2，其中0＜y＜1，以及LiMn2O4來表示。正極活性材料的示例可以是具有橄欖石結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)的非貴重化合物，且所述化合物由例如LixMyPO4的化學(xué)式來表示，其中M是Fe、Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B、Nb、Sn、Ca和Sr中的一種或多種，Li的化合價x為0.5≤x≤1.1，且M的化合價y為0.5≤y≤1。具體來說，例如使用LiFePO4。此外，諸如TiS2、MoS2、NbSe2、V2O5之類的金屬硫化物或氧化物也可以被用作正極活性材料。
在正極5中，用于非水電解質(zhì)電池的正極混合物的諸如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯之類的粘合劑可以作為用于正極混合物層13的粘合劑。正極混合物層13中所包含的導(dǎo)電材料的示例可以是諸如石墨或碳黑之類的碳質(zhì)材料。在正極5中，由諸如鋁之類的導(dǎo)電金屬所形成的箔狀金屬或網(wǎng)形金屬被用作正極電流集電器12。
在具有上述結(jié)構(gòu)的正極5中，除了正極活性材料、導(dǎo)電材料和粘合劑以外，還可以將氣體吸附碳材料加入到正極混合物層13中。如果在正極5中使用具有高電導(dǎo)率的碳黑作為氣體吸附碳材料，則可以將氣體吸附碳材料作為導(dǎo)電材料加入到正極混合物層13中。
因此，在正極5中，如果在已經(jīng)陷入異常的電池內(nèi)部釋出了氣體，則如在負(fù)極4中一樣，電池中的氣體可以被添加到正極混合物層13中的氣體吸附碳材料適當(dāng)?shù)匚?。就是說，對于此處的正極5，通過將氣體吸附碳材料加入到正極混合物層13中，可以獲得與負(fù)極4相當(dāng)?shù)淖饔煤托Ч?br> 如果除正極活性材料和導(dǎo)電材料之外，還將具有較低電導(dǎo)率的活性碳加入到正極5中作為氣體吸附碳材料，則相對于正極混合物層13的總重量，活性碳的加入量不小于0.2wt％且不大于8wt％。
在相對于正極混合物層13的重量，活性碳的加入量小于0.2wt％的情況下，加入到正極混合物層13中的活性碳僅僅是少量的，使得電池中釋出的氣體被沉積到氣體吸附碳材料上的量也減小，致使氣體被貯存在電池中。如果添加到正極混合物層13的氣體吸附碳材料的量大于8wt％，則存在加入到正極混合物層13中的活性碳的量很大，而在正極混合物層13中所包含的正極活性材料的比例很小的危險，因此降低了電池容量。
因此，在正極5中，如果除了正極活性材料和導(dǎo)電材料之外，還加入活性碳作為氣體吸附碳材料，并且加入到正極混合物層13的活性碳的量為不小于0.2wt％且不大于8wt％，則可以防止氣體被貯存在電池中，并防止電池容量下降。
此外，如果將具有高電導(dǎo)率的碳黑加入到正極5的正極混合物層13中作為導(dǎo)電材料和氣體吸附碳材料，而不使用傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料，則所加入的碳黑的量為相對于正極混合物層13的總重量，不小于0.2wt％且小于4wt％，優(yōu)選不小于2wt％且小于4wt％。
在相對于正極混合物層13的重量，碳黑的加入量小于0.2wt％的情況下，加入到正極混合物層13中的碳黑僅僅是少量的，使得電池中釋出的氣體被沉積到氣體吸附碳材料上的量也減小，同時正極混合物層13的電導(dǎo)率降低，使得電池特性下降。如果碳黑的添加量不小于4wt％，則存在這樣的危險，即由于被加入到正極混合物層13中的過量的碳黑，正極混合物層13的電導(dǎo)率變得過大，使得在例如過度充電的情況下，電池溫度變得過高，導(dǎo)致難以獲得優(yōu)異的電池安全性。
因此，舉例來說，在將碳黑加入到正極混合物層13作為氣體吸附碳材料同時作為導(dǎo)電材料的情況下，加入到正極混合物層13中的碳黑的量為不小于0.2wt％且小于4wt％，借此可以抑制氣體在電池中的貯存，并獲得優(yōu)異的電池特性和安全性。具體地說，如果添加到正極混合物層13中的碳黑的量為不小于2wt％且小于4wt％，其中所述碳黑作為氣體吸附碳材料，同時還可用作導(dǎo)電材料，則可以獲得具有最佳電導(dǎo)率的正極混合物層13，因此獲得更加優(yōu)異的電池特性。
固體電解質(zhì)6用于在負(fù)極4和正極5之間傳輸例如鋰離子。因此，具有鋰離子傳導(dǎo)率的有機(jī)固體電解質(zhì)被用作固體電解質(zhì)6。由電解質(zhì)鹽和包含此電解質(zhì)鹽的有機(jī)高分子材料所組成的高聚物固體電解質(zhì)，或者是由被包含在高分子基質(zhì)中的非水電解液所組成的膠體電解質(zhì)，可以被用作這樣的有機(jī)固體電解質(zhì)。通過將包含有機(jī)固體電解質(zhì)的電解質(zhì)溶液涂覆到負(fù)極4和正極5的表面，并固化所得到的產(chǎn)品，使固體電解質(zhì)6形成為電解質(zhì)層。
在固體電解質(zhì)6中，可以使用通常用于非水電解質(zhì)電池的電解質(zhì)鹽。電解質(zhì)鹽的示例可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiC4F9SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl和LiBr，它們可以單獨(dú)使用或者是結(jié)合使用。具體地，使用具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性的LiPF6和LiBF4作為電解質(zhì)鹽。
當(dāng)固體電解質(zhì)6是高分子固體電解質(zhì)時，諸如聚氧化乙烯或其交聯(lián)的衍生物、基于聚甲基丙烯酸酯的高分子材料或丙烯酸酯高分子材料之類的醚類高分子材料可以被單獨(dú)使用，或作為分子共聚物或混合物使用。
當(dāng)固體電解質(zhì)6是膠體電解質(zhì)時，使用具有相對較高的介電常數(shù)的溶劑作為非水溶劑，前面提及的電解質(zhì)鹽被溶解在所述非水溶劑中以形成非水電解液。在這種情況下，非水電解液起到增塑劑的作用。具體地，非水溶劑的示例可以是碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞乙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧戊環(huán)、4-甲基-1，3-二氧戊環(huán)、二乙醚、sulforane、甲基sulforane、乙腈、丙腈、乙酸酯、乳酸酯和丙酸酯。它們可以被單獨(dú)使用或結(jié)合使用。
能夠吸收非水電解液和使其凝膠的多種高分子材料中的任何一種可以被用作固體電解質(zhì)6，其中所述高分子材料用于容納膠體電解質(zhì)的非水電解液。固體電解質(zhì)的具體的示例可以包括諸如聚偏二氟乙烯或偏二氟乙烯-co-六氟丙烯共聚物之類的氟基高分子材料，諸如聚氧化乙烯或其交聯(lián)衍生物的醚類高分子材料，以及聚丙烯腈。它們可以被單獨(dú)使用或結(jié)合使用。
分隔片7用于使負(fù)極4和正極5彼此分離，并可以由任何被常規(guī)地用作此類非水電解質(zhì)電池的絕緣多孔膜的合適的公知材料來形成。具體的示例包括聚丙烯和聚乙烯的高分子膜。優(yōu)選地，從鋰離子傳導(dǎo)率和能量密度的方面來考慮，分隔片7的厚度應(yīng)盡可能的薄。分隔片的厚度為30μm或更小。通過這樣設(shè)計，鋰離子在電池1的負(fù)極4和正極5之間的傳導(dǎo)率可以被最優(yōu)化，以獲得高能量密度。
用于容納具有上述結(jié)構(gòu)的電池元件2的外部材料3是由兩層或更多層所形成的層疊膜，通過將例如樹脂層和金屬層經(jīng)過疊層結(jié)合起來而得到。具體地，外部材料3是由外部樹脂層、金屬箔層和樹脂密封層所組成的三層層疊膜。
被用作電池1的外圍層的外部材料3由樹脂材料形成，所述樹脂材料諸如為具有優(yōu)異的斷裂或擊穿強(qiáng)度的尼龍、聚對苯二甲酸乙二酯或聚乙烯。這些材料被單獨(dú)使用，或?qū)訅涸谝黄鸾Y(jié)合使用。使用例如鋁、不銹鋼、鎳或鐵的金屬箔作為金屬層。雖然，如果所用的該材料具有與負(fù)極引線端極10和正極引線端極14的粘結(jié)性能的話，對密封層的材料沒有限制，但是該材料優(yōu)選為樹脂材料，諸如非拉伸聚丙烯、聚乙烯、直鏈低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或熔融聚丙烯，它們可以被單獨(dú)使用，或?qū)訅涸谝黄鸾Y(jié)合使用。在將電池元件2容納在外部材料3的過程中，電池元件2被面向密封層放置。
具有上述結(jié)構(gòu)的電池1按如下步驟制造第一，制造負(fù)極4。在制造負(fù)極4的過程中，制備負(fù)極混合物的涂層溶液，所述涂層溶液包含上述的負(fù)極活性材料和粘合劑，并且將氣體吸附碳材料加入到負(fù)極混合物的涂層溶液中。添加有氣體吸附碳材料的負(fù)極混合物涂層溶液被均勻的涂布在例如由銅箔制成的負(fù)極電流集電器8上，以形成負(fù)極集電器暴露部分11，從而將負(fù)極電流集電器8暴露在外。原位干燥并壓制所得到的產(chǎn)品，以形成負(fù)極混合物層9。將所得到的產(chǎn)品切至預(yù)設(shè)的尺寸。然后通過例如超聲波焊或點(diǎn)焊將負(fù)極引線端極10連接到負(fù)極集電器暴露部分11，其中，在負(fù)極集電器暴露部分11處，負(fù)極電流集電器8是暴露的。這就完成了帶狀的負(fù)極4。
然后制備正極5。在制造正極5的過程中，制備正極混合物的涂層溶液，所述涂層溶液包含上述的正極活性材料、導(dǎo)電材料和粘合劑，并且將正極混合物的涂層溶液均勻地涂布在例如由鋁箔制成的正極電流集電器12上，以形成正極集電器暴露部分15，在此正極電流集電器12是暴露的。原位干燥所得到的產(chǎn)品并對所述產(chǎn)品施壓，以形成扁平形式的正極混合物層13。將所得到的產(chǎn)品削切至預(yù)設(shè)的尺寸。然后通過例如超聲波焊或點(diǎn)焊將正極引線端極14連接到正極集電器暴露部分15，其中，在正極集電器暴露部分15處，正極電流集電器12是暴露的。這就完成了帶狀的正極5。除了正極活性材料和導(dǎo)電材料之外，還可以將氣體吸附碳材料添加到所制造的正極5的正極混合物層13中。如果使用具有高電導(dǎo)率的碳黑作為氣體吸附碳材料，則該氣體吸附碳材料可以被作為導(dǎo)電材料添加到正極混合物層13中。
然后將固體電解質(zhì)6作為層形成在負(fù)極4的負(fù)極混合物層9的每一個主表面上和正極5的正極混合物層13的每一個主表面上。在形成固體電解質(zhì)6的過程中，將電解質(zhì)鹽溶解在非水溶劑中，以制備非水電解液。將此非水電解液、有機(jī)高分子材料或基質(zhì)分子材料以及如果需要的話還有作為稀釋溶劑的非水溶劑混合并攪拌在一起，以制備溶膠形式的電解質(zhì)溶液。將此電解質(zhì)溶液涂布到負(fù)極4的負(fù)極混合物層9的主表面和正極5的正極混合物層13的主表面。然后將用于稀釋的溶劑蒸發(fā)掉，以形成包含高分子固體電解質(zhì)或膠體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)6。這就將固體電解質(zhì)6作為電解質(zhì)層形成在正極5和負(fù)極4上。
將在其主表面上形成有固體電解質(zhì)6的負(fù)極4和正極5，與被插入在其間的分隔片7一道，沿電極的縱向盤繞數(shù)次至扁平的形狀，使得固體電解質(zhì)層彼此相互面對，以形成電池元件2。使負(fù)極引線端極10和正極引線端極14沿著電池元件2的軸向纏繞方向從一個端面伸出。
電池元件2被容納在外部材料3的內(nèi)部之中，而將提供給電池元件2的負(fù)極引線端極10和正極引線端極14引出。此時，電池元件2被容納在外部材料3的內(nèi)部之中，并且在負(fù)極引線端極10和正極引線端極14的一方和外部材料3的另一方之間插入例如丙烯的樹脂片，其中所述樹脂片具有與外部材料3的粘結(jié)性能。這樣可以防止在負(fù)極引線端極10和正極引線端極14的一方和外部材料3的另一方之間的短路或降低電池1的氣密性。
然后諸如通過熱封，沿著外部材料3的邊緣將樹脂層結(jié)合在一起，而電池元件2被容納在其中。這就完成了電池1，在電池1中，負(fù)極混合物層9和/或正極混合物層13中添加有氣體吸附碳材料。
對于如上所制造的電池1，被添加到負(fù)極混合物層9和/或正極混合物層13中的氣體吸附碳材料吸附在電池中釋出的氣體，以防止氣體在電池中聚集。
因此，對于電池1，其中在電池中釋出的氣體被氣體吸附碳材料所吸附，可以防止這樣的麻煩，即例如由于受熱使非水電解質(zhì)分解，例如當(dāng)電子設(shè)備在夏天被遺留在汽車中并被處于受熱狀態(tài)時，所釋出的含碳?xì)怏w導(dǎo)致外部材料如氣球一樣膨脹。應(yīng)該注意的是，對于本電池1，通過將氣體吸附碳材料添加到負(fù)極混合物層9以及正極混合物層13兩者之中，可以得到顯著的結(jié)果。
在電池1的上述實(shí)施例中，氣體吸附碳材料被添加到負(fù)極混合物層9和/或正極混合物層13中。但是，將氣體吸附碳材料這樣添加到負(fù)極混合物層9和/或正極混合物層13僅僅是示例性的，并且可以使用包括氣體吸附碳層22的電極來實(shí)現(xiàn)如上所述的氣體吸附碳材料的作用和效果，其中，如在圖5中所示的負(fù)極20中的一樣，包含氣體吸附碳材料的所述氣體吸附碳層22被形成在負(fù)極電流集電器暴露部分21。
在制造負(fù)極20的過程中，負(fù)極混合物層24被以這樣的方式形成在負(fù)極電流集電器23上，即暴露負(fù)極電流集電器23的負(fù)極電流集電器暴露部分21被形成在負(fù)極電流集電器23上，其形成方式與如上所述的在制造負(fù)極4的過程的方式相同。然后，制造氣體吸附碳材料的涂層溶液(其中包含前面提及的氣體吸附碳材料和粘合劑)，并將其均勻地涂覆在負(fù)極電流集電器暴露部分21上，并且原位干燥所得到的產(chǎn)品，并對其進(jìn)行壓制，以形成扁平形式的氣體吸附碳層22。這完成了包括氣體吸附碳層22的負(fù)極20。
可以將碳帶粘附到負(fù)極電流集電器暴露部分21來代替在負(fù)極電流集電器暴露部分21上提供氣體吸附碳層22，而碳帶隨后起到氣體吸附碳層22的作用，其中，所述碳帶由基片形成，所述基片包含前面所提及的被提供在基片的一個主表面上的膠粘層和氣體吸附碳材料。
在此負(fù)極20中，電池中釋出的氣體被吸附到氣體吸附碳材料上，由此抑制了氣體在電池中的貯存，其中，所述氣體吸附碳材料被包含在被提供到負(fù)極電流集電器暴露部分21上的氣體吸附碳層22中。
此外，在此負(fù)極20中，氣體吸附碳材料沒有被包含在負(fù)極混合物層24中，在負(fù)極混合物層24中的負(fù)極活性材料的含量比例沒有下降，因此獲得了更大的電池容量。
在上述的實(shí)施例中，將氣體吸附碳層22提供到負(fù)極20的負(fù)極電流集電器暴露部分21上。但是，這僅僅是示例性的，并且也可以通過將氣體吸附碳層22提供到正極5的正極電流集電器暴露部分15上，獲得所述的作用和效果。
此外，上述實(shí)施例的目的在于提供有氣體吸附碳材料的電極和使用這種電極的電池1。但是，將氣體吸附碳材料提供給電極不是必需的。例如，如在圖6中示出的電池30中的一樣，可以將包含氣體吸附碳材料的氣體吸附碳層33提供至用于容納電池元件31的外部材料32的內(nèi)表面32a，以獲得與上述的氣體吸附碳材料相類似的作用和效果，其中所述內(nèi)表面32a面對電池元件31。
在這種情況下，在通過將氣體吸附碳材料的涂層溶液涂布到外部材料32的內(nèi)表面32a并將所得到的產(chǎn)品原位干燥來形成氣體吸附碳層33后，通過將電池元件31密封在外部材料32中來制造電池30，其中所述涂層溶液包含氣體吸附碳材料和粘合劑。同時，可以將氣體吸附碳層33提供至面對電池元件31的內(nèi)表面32a的整個表面或表面的一部分。可以將前面提及的碳帶粘附到外部材料32的內(nèi)表面32a上，由此使得碳帶起到氣體吸附碳層33的作用，來替代向外部材料32的內(nèi)表面32a提供氣體吸附碳層33。
在本電池30中，氣體吸附碳材料吸附在電池中釋出的氣體，以抑制氣體在電池中的貯存，其中，所述氣體吸附碳材料被容納在提供至外部材料32的內(nèi)表面32a的氣體吸附碳層33中。因此，在本電池30中，其中在電池中釋出的氣體被氣體吸附碳材料所吸附，可以防止在傳統(tǒng)的電池中貯存的氣體使外部材料像氣球一樣膨脹這樣的麻煩。
在電池30中，其中在電極混合物層中不包含氣體吸附碳材料，不存在混合物層中的活性材料的含量的比例下降的危險，因此可以獲得更大的電池容量。
在上述的電池30中，氣體吸附碳層33被提供至外部材料32的內(nèi)表面32a。但是，這僅僅是示例性的，并且通過將氣體吸附碳層33提供至電池元件2的盤繞的端面或外圍表面，可以獲得相似的作用和效果。
此外，在上述的實(shí)施例中，使用由高分子固體電解質(zhì)或膠體電解質(zhì)所組成的固體電解質(zhì)6作為非水電解質(zhì)。但是，這僅僅是示例性的，并且通過使用非水電解液，可以獲得相似的作用和效果，其中，通過將電解質(zhì)溶解在非水溶劑中而獲得所述的非水電解液。雖然上述實(shí)施例的目的是使用例如層疊膜作為外部材料3的電池1，或所謂的聚合物電池，但是這僅僅是示例性的，并且可以將本發(fā)明應(yīng)用于具有各種尺寸和形狀的非水電解質(zhì)電池，諸如使用金屬容器作為其外部材料的電池，金屬容器諸如為硬幣形、方形或鈕扣形容器。
實(shí)施例下面將說明使用本發(fā)明制備作為非水電解質(zhì)電池的聚合物電池的多個例子。
<樣品1>
在樣品1中，將石墨制備為負(fù)極活性材料。在制備石墨的過程中，將按重量計30份的煤焦油基瀝青作為粘合劑加入至按重量計100份的作為填料的煤基焦炭中。將所得到的混合物加熱到約100℃并將其混合在一起。通過加壓壓制所得到的混合物，以形成碳質(zhì)材料的前驅(qū)體。將下列步驟重復(fù)預(yù)定的次數(shù)浸漬步驟，即利用在200℃或更低的溫度下熔融所得到的粘合劑瀝青來浸漬通過將所述前驅(qū)體在1000℃或更低的溫度下加熱所得到的碳質(zhì)材料的模制產(chǎn)品；以及加熱步驟，即在1000℃或更低的溫度下加熱浸漬有粘合劑瀝青的碳質(zhì)材料的模制產(chǎn)品。然后，在2800℃和惰性氣體中加熱經(jīng)過了重復(fù)的浸漬步驟和加熱步驟的碳質(zhì)材料的模制產(chǎn)品，以制造石墨模制產(chǎn)品，然后研磨并分級所述石墨模制產(chǎn)品。這樣，制備了粉末狀的石墨。
利用X射線衍射儀對所制造的石墨進(jìn)行分析，由此可以發(fā)現(xiàn)(002)面的間距為0.337nm，(002)面的碳軸晶體厚度為50nm。由比重計法測得的真實(shí)密度為2.23g/cm3，且由BET法測得的比表面為1.6m2/g。由激光衍射法測得粒子尺寸分布，平均粒子尺寸為33μm，累計10％的粒子尺寸為13.3μm、累計50％的粒子尺寸為30.6μm，累計90％的粒子尺寸為55.7μm，粒子的破壞強(qiáng)度為7.1kgf/mm2，且堆積密度為0.98g/cm3。
然后制備負(fù)極。在負(fù)極的制造中，為了分散，通過行星式混合器將作為負(fù)極活性材料的按重量計89.5份的粉末狀石墨、作為氣體吸附碳材料的按重量計0.5份的乙炔黑、作為粘合劑的按重量計10份的聚偏二氟乙烯(PVdF)以及作為溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)共混并捏合在一起，以制備負(fù)極混合物的涂層溶液；其中，所述乙炔黑由電氣化學(xué)工業(yè)公司制造，具有30m2/g的比表面，比表面由BET法測得。使用硬模涂布機(jī)(die coater)作為涂布裝置，將負(fù)極混合物的涂層溶液均勻地涂覆在作為負(fù)極電流集電器的帶狀銅箔的每一個表面上，以形成負(fù)極電流集電器暴露部分，其中所述銅箔的厚度為10μm。在120℃和減壓的條件下將所得到的產(chǎn)品干燥24小時，并在輥壓機(jī)中壓制成型以形成負(fù)極混合物層，然后將所述負(fù)極混合物層削切至預(yù)定尺寸。然后通過電阻焊將鎳制的負(fù)極引線端極連接到負(fù)極集電器暴露部分。這就完成了細(xì)長的負(fù)極。
然后合成作為正極活性材料的LiCoO2。在合成LiCoO2的過程中，將碳酸鋰和碳酸鈷以0.5mol比1mol的比例混合，并在空氣中900℃下燒制5小時。用這種方法可以合成LiCoO2。將這樣制造的所得LiCoO2進(jìn)行研磨和分級，以生產(chǎn)平均粒子尺寸約為15μm的粉末狀LiCoO2。此時，對所制造的LiCoO2進(jìn)行X射線衍射分析，以驗(yàn)證所制造的LiCoO2的衍射峰和在JCPDS(Joint Committee of Powder Diffraction Standard，粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會)中注冊的LiCoO2的衍射峰的一致性。
然后制備正極。在制備正極的過程中，為了分散，通過行星式混合器將作為正極活性材料的按重量計95份的粉末狀LiCoO2、作為導(dǎo)電材料的按重量計2份的由獅王公司(LION CORPORATION)生產(chǎn)的ketchen黑、作為粘合劑的按重量計3份的PVdF以及作為溶劑NMP共混并捏合在一起，以制備正極混合物的涂層溶液。使用硬模涂布機(jī)(die coater)作為涂布裝置，將正極混合物的涂層溶液均勻地涂覆在作為正極電流集電器的20μm厚的帶狀鋁箔的每一個表面上。在100℃和減壓的條件下將所得到的產(chǎn)品干燥24小時，并在輥壓機(jī)中壓制成型以形成正極混合物層，然后將所述正極混合物層削切至預(yù)定尺寸。然后通過超聲波焊將鋁制的正極引線端極連接到正極集電器暴露部分。這就完成了細(xì)長的正極。
然后，在如上述所制備的負(fù)極和正極的每一個主表面上形成作為電解質(zhì)層的膠體電解質(zhì)。在形成由膠體電解質(zhì)制成的電解質(zhì)層的過程中，通過將LiPF6以0.8mol/kg的比例溶解在非水電解質(zhì)溶劑中來制備非水電解液，其中所述非水電解質(zhì)溶劑通過將按重量計55份的碳酸亞乙酯(EC)和按重量計45份的碳酸亞丙酯(PC)進(jìn)行混合而得到。將按重量計40份的此非水電解液、按重量計40份的高分子基質(zhì)和按重量計80份的碳酸二甲酯混合在一起并進(jìn)行攪拌以形成溶膠狀態(tài)的膠體電解質(zhì)的溶液，其中，通過將第一高分子材料和第二高分子材料以9∶1的重量比例進(jìn)行混合得到所述高分子基質(zhì)，所述第一高分子材料具有700,000的重均分子量，通過PVdF和7wt％的六氟丙烯共聚獲得，所述第二高分子材料具有300,000的重均分子量。
然后，將此膠體電解質(zhì)的溶液涂覆在負(fù)極混合物層和正極混合物層的各個主表面上，以浸漬至負(fù)極混合物層和正極混合物層中。然后，在70℃下將碳酸二甲酯蒸發(fā)掉。這就在負(fù)極混合物層和正極混合物層的各個主表面上形成了膠體電解質(zhì)的電解質(zhì)層。
通過由15μm的微孔聚丙烯膜制成的分隔片，將如上所述的在其主表面上形成有電解質(zhì)層的負(fù)極和正極結(jié)合在一起，使得膠體電解質(zhì)相互面對。沿著縱向?qū)⑺玫降漠a(chǎn)品盤繞成扁平的結(jié)構(gòu)，以形成電池元件。此時，使負(fù)極引線端極和正極引線端極從盤繞而成的電池元件的一個端面伸出。
然后，將此電池元件容納在包含30μm厚的尼龍層、40μm的鋁層和30μm厚的非拉伸聚丙烯(CPP)層的三層層疊的外部材料中，使得電池元件和CPP層相互面對。此時，電池被容納在外部材料中，而負(fù)極引線端極和正極引線端極被引出，且具有粘結(jié)性能的丙烯樹脂片被插入到被向外引出的負(fù)極引線端極和正極引線端極與外部材料之間的空間中。
其中容納有電池元件的外部材料的邊緣被結(jié)合起來，使得CPP層相互面對，并且在200℃下熱封CPP層的結(jié)合部分，以將電池元件包裹在外部材料中。這就完成了聚合物電池，在此聚合物電池中，僅僅在負(fù)極混合物層中添加了0.5wt％的氣體吸附碳材料。
<樣品2>
在樣品2中，除了使用具有70m2/g的比表面的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品1中的相同的方法制備負(fù)極，其中所述乙炔黑由電氣化學(xué)工業(yè)公司制造，比表面由BET法所測得。除了在樣品2中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品3>
在樣品3中，除了使用具有130m2/g的比表面的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品1中的相同的方法制備負(fù)極，其中所述乙炔黑由電氣化學(xué)工業(yè)公司制造，比表面由BET法所測得。除了在樣品3中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品4>
在樣品4中，除了使用具有800m2/g的比表面的ketchen黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品1中的相同的方法制備負(fù)極，其中所述ketchen黑由獅王公司制造，比表面由BET法所測得。除了在樣品4中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品5>
在樣品5中，除了使用比表面等于800m2/g的活性碳作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品1中的相同的方法制備負(fù)極，其中所述活性碳由關(guān)東化學(xué)公司制造，比表面由BET法所測得。除了在樣品5中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品6>
在樣品6中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的0.1wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品6中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品7>
在樣品7中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的0.3wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品7中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品8>
在樣品8中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的1wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品8中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品9>
在樣品9中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的3wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品9中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品10>
在樣品10中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的5wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品10中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品11>
在樣品11中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的6wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品11中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品12>
在樣品12中，除了不將氣體吸附碳材料添加到負(fù)極混合物中這點(diǎn)不同之外，以與在樣品1中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品12中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品13>
在樣品13中，除了添加比表面等于15m2/g的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品1中的相同的方法制備負(fù)極，其中所述活性碳由電氣化學(xué)工業(yè)公司制造，比表面由BET法所測得。除了在樣品13中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品14>
在樣品14中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的0.05wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品14中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
<樣品15>
在樣品15中，除了添加整個負(fù)極混合物層總重量的9wt％的乙炔黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品3中的相同的方法制備負(fù)極。除了在樣品15中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池。
如現(xiàn)在所解釋的，對如上所制備的樣品1到樣品15的聚合物電池進(jìn)行充放電。在將每一個樣品于23℃，空氣中，在充電電流為0.2C以及上限電壓為4.2V的條件下，恒定電流、恒定電壓地充電10小時之后，在23℃，空氣中進(jìn)行恒定電流放電直到3V，而放電電流為0.2C。同時，1C的電流表示能夠在1小時內(nèi)完成聚合物電池的額定容量的放電的電流值，而0.2C的電流表示能夠在5小時內(nèi)完成聚合物電池的額定容量的放電的電流值。
對如上所述所制造的樣品1至樣品15的聚合物電池進(jìn)行了如下的測量，即充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度。
在下面的表1中示出了各個樣品的充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度的測試結(jié)果。
表1

表1中的充放電效率表示當(dāng)在上述的充放電條件下進(jìn)行操作時，放電容量與充電容量之比。在表1中由于高溫貯存所引起的膨脹量按如下方法測得在上述的充電條件下對各個樣品進(jìn)行充電，并測量這些樣品的厚度。將這些樣品在高溫容器中貯存十天，其中容器中的溫度為80℃。在進(jìn)行完貯存之后，在從將樣品取出高溫容器的時間開始3分鐘之內(nèi)，測量各個樣品的厚度。在表1中由高溫貯存所造成的膨脹值表示以如上所述的方法所測得的貯存之后的電池厚度與貯存之前的電池厚度之比。在表1中在過度充電過程中電池的溫度按如下的方法測得在將各個樣品在上述的充電條件下充電4.2V之后，利用1C的充電電流和10V的上限電壓在23℃和空氣中進(jìn)行24小時的恒定電流恒定電壓的充電，并且在充電過程中測量電池的外圍表面的溫度。在表1中的過度充電時的電池溫度值表示以上述方法所測得的外圍表面的溫度最大值。
從表1中的測試結(jié)果可以看出，對于樣品1-11，由高溫貯存所造成的膨脹量與樣品12相比明顯減小，其中，在樣品1-11中，氣體吸附碳材料被混合到了負(fù)極混合物層中，在樣品12中，沒有氣體吸附碳材料被混合到負(fù)極混合物層中。
在樣品12中，所述電池中沒有氣體吸附碳材料，使得受熱時電池中釋出的氣體沒有被吸附，電池中釋出的氣體被聚集，導(dǎo)致由層疊膜形成的外部材料像氣球一樣膨脹，使電池厚度增大到很大的程度。
從表1中的測試結(jié)果還可以看出，對于樣品1-11，由高溫貯存所造成的膨脹量小于樣品13的膨脹量，其中，在樣品1-11中，在負(fù)極混合物層中加入了具有不小于30m2/g的比表面的氣體吸附碳材料，在樣品13中，在負(fù)極混合物層中加入了比表面為15m2/g的氣體吸附碳材料。
對于樣品13，其中氣體吸附碳材料的比表面為15m2/g，使得對于由于受熱在電池中釋出的氣體的氣體吸附表面很小，于是，由氣體吸附碳材料所吸附的在電池中釋出的氣體量很小。因此，對于樣品13，在電池中儲存的氣體量增大，使得電池厚度增大。
從表1中的測試結(jié)果還可以看出，對于樣品1-11，由高溫貯存所造成的膨脹量明顯小于樣品14，其中，在樣品1-11中，添加到整個負(fù)極混合物層中的氣體吸附碳材料量不小于0.1wt％并不大于6wt％，在樣品14中，添加到整個負(fù)極混合物層中的氣體吸附碳材料量為0.05wt％。還可以看出，樣品1-11的充放電效率明顯大于樣品15，其中在樣品15中，添加到整個負(fù)極混合物層中的氣體吸附碳材料量為9wt％。
在樣品14中，在整個負(fù)極混合物層中氣體吸附碳材料的添加量為0.05wt％，使得添加到負(fù)極混合物層的氣體吸附碳材料的量很小，于是，由于受熱在電池中所釋出的氣體中被吸附到氣體吸附碳材料的量也很小。因此，對于樣品14，在電池中貯存的氣體量增大，使得厚度增大。
在樣品15中，添加到整個負(fù)極混合物層中的氣體吸附碳材料量為9wt％，使得添加到負(fù)極混合物層的氣體吸附碳材料的量很大。因此，氣體吸附碳材料的過量部分導(dǎo)致膠體電解質(zhì)的分解，使得電池容量下降。
與上述的樣品12-15相比，對于樣品1-11，所添加的氣體吸附碳材料的量不小于負(fù)極混合物層的總重量的0.1wt％且不大于負(fù)極混合物層的總重量的6wt％，其中所述氣體吸附碳材料的比表面不小于30m2/g。因此，對于樣品1-11，氣體吸附碳材料吸附電池中的氣體，以防止氣體在電池中聚集，同時抑制由氣體吸附碳材料引起的膠體電解質(zhì)的分解，以抑制電池容量的下降，其中，所述氣體吸附碳材料具有不小于30m2/g的比表面，并以合適的量被添加到負(fù)極混合物層。
從上面可以看出，在聚合物電池的制造中，以不小于負(fù)極混合物層的總重量的0.1wt％并不大于負(fù)極混合物層的總重量的6wt％的量來添加具有不小于30m2/g的比表面的氣體吸附碳材料是非常有效的，其中，在所述聚合物電池中，由高溫貯存導(dǎo)致的膨脹量被抑制，并且提高了充放電效率。
現(xiàn)在解釋樣品16-22，在樣品16-22中，添加氣體吸附碳材料的位置與在上面的樣品1-15中的不同。
<樣品16>
在樣品16中，以與在樣品1中的相同的方法來制備其中添加了整個正極混合物層的總重量的0.2wt％的氣體吸附碳材料的正極，除了下列步驟不同之外通過將按重量計96.8份的LiCoO2、作為氣體吸附碳材料/導(dǎo)電材料的由獅王公司制造的按重量計0.2份的ketchen黑、作為粘合劑的按重量計3份的PVdF以及作為溶劑NMP進(jìn)行混合來制備正極混合物的涂層溶液，其中所述ketchen黑由BET法測得的比表面為800m2/g，對所得的混合物進(jìn)行分散并使用所制備的涂層溶液。除了在此樣品16中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池，在所述聚合物電池中，氣體吸附碳材料僅僅被添加到了正極混合物層。
<樣品17>
在樣品17中，除了添加整個正極混合物層的總重量的0.5wt％的ketchen黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品16中的相同的方法制備正極。除了在樣品17中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品16相同的方法制備聚合物電池。
<樣品18>
在樣品18中，除了添加整個正極混合物層的總重量的1wt％的ketchen黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品16中的相同的方法制備正極。除了在樣品18中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品16相同的方法制備聚合物電池。
<樣品19>
在樣品19中，除了添加整個正極混合物層的總重量的3.5wt％的ketchen黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品16中的相同的方法制備正極。除了在樣品19中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品16相同的方法制備聚合物電池。
<樣品20>
在樣品20中，除了在正極混合物層中既不添加導(dǎo)電材料也不添加氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品16中的相同的方法制備正極。除了在樣品20中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品16相同的方法制備聚合物電池。
<樣品21>
在樣品21中，除了添加整個正極混合物層的總重量的0.1wt％的ketchen黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品16中的相同的方法制備正極。除了在樣品21中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品16相同的方法制備聚合物電池。
<樣品22>
在樣品22中，除了添加整個正極混合物層的總重量的4wt％的ketchen黑作為氣體吸附碳材料這點(diǎn)不同之外，以與在樣品16中的相同的方法制備正極。除了在樣品22中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品16相同的方法制備聚合物電池。
對如上所述所制造的樣品16至樣品22的聚合物電池進(jìn)行了如下的測量，即充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度。
在下面的表2中示出了樣品16-22的充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度的測試結(jié)果。
表2

在樣品16-22中，以與在上述樣品1-15中的相同的方法，來測量充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度。
從在表2中所示出的測試結(jié)果來看，在樣品16-19中的充放電容量明顯大于樣品20，并且在樣品16-19中的由在高溫下貯存所引起的膨脹的量明顯小于樣品20，其中，在樣品16-19中，所添加的ketchen黑的量不小于0.2wt％并且不大于3.5wt％，在樣品20中，沒有添加ketchen黑作為導(dǎo)電材料/氣體吸附碳材料。
在樣品20中，其中沒有在正極混合物層中添加作為導(dǎo)電材料/氣體吸附碳材料的ketchen黑，正極混合物層的電導(dǎo)率下降，因此電池特性降低。此外，在其中沒有將氣體吸附碳材料添加到正極混合物層中的樣品20中，由于受熱氣體被釋出，并被貯存在電池中，因此使電池厚度增大到很大的程度。
從在表2中所示出的測試結(jié)果來看，在樣品16-19中的由在高溫下貯存所引起的膨脹的量小于樣品21，其中在樣品21中，在正極混合物層中添加了0.1wt％的ketchen黑。
在樣品21中，其中作為導(dǎo)電材料/氣體吸附碳材料的ketchen黑的添加量為正極混合物層的總重量的0.1wt％，使得添加到正極混合物層的ketchen黑的量很小，于是，由于受熱在電池中所釋出的氣體中被吸附至ketchen黑的量也很小。因此，在樣品21中，在電池中貯存的氣體量很大，使得厚度增大。
從表2中的測試結(jié)果還可以看出，與樣品22相比，樣品16-19在過度充電時的電池溫度明顯降低，其中，在樣品22中，4wt％的ketchen黑被添加到正極混合物層。
在樣品22中，其中作為導(dǎo)電材料/氣體吸附碳材料的ketchen黑的添加量是正極混合物層的總重量的4wt％，使得被加入到正極混合物層中的高導(dǎo)電性ketchen黑的量過大；由于存在過量的ketchen黑，過度地增大了正極混合物層的電導(dǎo)率。結(jié)果是當(dāng)電池處在過度充電的狀態(tài)下時，電池溫度升高，導(dǎo)致難以維持電池的安全性。
在這些樣品16-19中，與樣品20-22相比不同的是，作為導(dǎo)電材料/氣體吸附碳材料的ketchen黑的添加量是適中的，其添加量不小于0.2wt％并且不大于3.5wt％，使得可以防止氣體在電池中聚集，以獲得優(yōu)異的電池特性和安全性。
從上面可以看出，在聚合物電池的制造中，以不小于正極混合物層的總重量的0.2wt％并不大于正極混合物層的總重量的3.5wt％的量來添加作為導(dǎo)電材料/氣體吸附碳材料的ketchen黑是非常有效的，其中在所述聚合物電池中，由在高溫下貯存所引起的膨脹的量被抑制了，且在過度充電時的電池安全性被提高了。
現(xiàn)在解釋樣品23-29，在樣品23-29中，除了作為導(dǎo)電材料的碳質(zhì)材料以外，還將活性碳作為氣體吸附碳材料添加到正極活性材料中。
<樣品23>
在樣品23中，以與在樣品1中的相同的方法來制備其中添加了整個正極混合物層的總重量的0.2wt％的氣體吸附碳材料的正極，除了在制備過程中使用了按照下列步驟制備的正極混合物涂層溶液這點(diǎn)不同之外通過將按重量計94.8份的LiCoO2、作為導(dǎo)電材料的2wt％的ketchen黑、作為氣體吸附碳材料的由關(guān)東化學(xué)公司制造的按重量計0.2份的活性碳、作為粘合劑的按重量計3份的PVdF以及作為溶劑的NMP進(jìn)行混合和分散來制備正極混合物涂層溶液，其中所述活性碳由BET法測得的比表面為800m2/g。除了在此樣品23中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池，在所述聚合物電池中，氣體吸附碳材料僅僅被沉積到正極混合物層。
<樣品24>
在樣品24中，以與在樣品23中的相同的方法制備正極，但除了以下這點(diǎn)不同之外除導(dǎo)電材料之外，還添加整個正極混合物層的總重量的0.5wt％的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在樣品24中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品23相同的方法制備聚合物電池。
<樣品25>
在樣品25中，以與在樣品23中的相同的方法制備正極，但除了以下這點(diǎn)不同之外除導(dǎo)電材料之外，還添加整個正極混合物層的總重量的1wt％的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在樣品25中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品23相同的方法制備聚合物電池。
<樣品26>
在樣品26中，以與在樣品23中的相同的方法制備正極，但除了以下這點(diǎn)不同之外除導(dǎo)電材料之外，還添加整個正極混合物層的總重量的4wt％的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在樣品26中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品23相同的方法制備聚合物電池。
<樣品27>
在樣品27中，以與在樣品23中的相同的方法制備正極，但除了以下這點(diǎn)不同之外除導(dǎo)電材料之外，還添加整個正極混合物層的總重量的8wt％的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在樣品27中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品23相同的方法制備聚合物電池。
<樣品28>
在樣品28中，以與在樣品23中的相同的方法制備正極，但除了以下這點(diǎn)不同之外除導(dǎo)電材料之外，還添加整個正極混合物層的總重量的0.1wt％的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在樣品28中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品23相同的方法制備聚合物電池。
<樣品29>
在樣品29中，以與在樣品23中的相同的方法制備正極，但除了以下這點(diǎn)不同之外除導(dǎo)電材料之外，還添加整個正極混合物層的總重量的9wt％的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在樣品29中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品23相同的方法制備聚合物電池。
對于如上所述所制備的樣品23-29的聚合物電池，對充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹以及電池溫度進(jìn)行了測量。
在下面的表3中示出了樣品23-29的充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度的測試結(jié)果。
表3

在樣品23-29中，以與在上述樣品1-15中的相同的方法，測量充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹以及在過度充電時的電池溫度。
從在表3中所示出的測試結(jié)果可以看出，在樣品23-27中的由在高溫下貯存所引起的膨脹的量明顯小于樣品28，其中，在樣品23-27中，除導(dǎo)電材料之外，還以不小于整個正極混合物層的總重量的0.2wt％并且不大于整個正極混合物層的總重量的8wt％的量來添加活性碳作為氣體吸附碳材料，在樣品28中，除導(dǎo)電材料之外，還添加了整個正極混合物層的總重量的0.1wt％的活性碳來作為氣體吸附碳材料。還可以看出，在樣品23-27中，充放電效率高于樣品29，其中在樣品29中，除導(dǎo)電材料之外，還將9wt％的活性碳添加到了整個正極混合物層中。
在樣品28中，其中除導(dǎo)電材料之外，作為氣體吸附碳材料被添加到正極混合物層中的活性碳的量為0.1wt％，使得添加到正極混合物層的氣體吸附碳材料的量很小，于是，由于受熱在電池中所釋出的并沉積到氣體吸附碳材料上的氣體的量也很小。因此，對于樣品28，在電池中貯存的氣體量增加，使得厚度增大。
在樣品29中，其中除導(dǎo)電材料之外，作為氣體吸附碳材料被添加到正極混合物層中的活性碳的量為9wt％，使得添加到正極混合物層的氣體吸附碳材料的量很大，于是，過量的氣體吸附碳材料導(dǎo)致膠體電解質(zhì)發(fā)生分解，使電池容量降低。
在樣品23-27中，與上面的樣品28和樣品29相比不同的是，除導(dǎo)電材料之外，作為氣體吸附碳材料被添加到整個正極混合物層中的活性碳的量為不小于0.2wt％并且不大于8wt％，使得添加到正極混合物層的活性碳的量是適中的。因此，在樣品23-27中，以適中的量被添加到正極混合物層的活性碳適當(dāng)?shù)匚搅穗姵刂械臍怏w，抑制了否則將在電池中聚集的氣體的量，并且也抑制了由氣體吸附碳材料所導(dǎo)致的膠體電解質(zhì)的分解，以防止電池容量的下降。
從上面可以看出，在優(yōu)異的聚合物電池的制造中，除導(dǎo)電材料之外，以不小于0.2wt％并不大于8wt％的量將作為氣體吸附碳材料的活性碳添加到正極混合物層是非常有效的，其中，在所述聚合物電池中，由高溫貯存導(dǎo)致的膨脹量被抑制，并且可以獲得高充放電效率。
此后將解釋樣品30-39，在樣品30-39中，與其中氣體吸附碳材料被添加到電極的混合物層的樣品1-29相比不同的是，包含氣體吸附碳材料的氣體吸附碳層被提供至電極的電流集電器暴露部分或被提供至外部材料的內(nèi)表面。
<樣品30>
在樣品30中，以與上述樣品12中相同的方法來制備負(fù)極，但除了下列步驟不同之外通過將按重量計50份的由電氣化學(xué)工業(yè)公司制造的具有由BET法測得的130m2/g的比表面的乙炔黑、按重量計50份的作為粘合劑的PVdF以及作為溶劑的NMP進(jìn)行混合和分散來獲得氣體吸附碳材料的涂層溶液，將該涂層溶液均勻地涂布到負(fù)極電流集電器暴露部分，原位干燥所涂布的涂層溶液并通過壓制成型干燥好的產(chǎn)品來形成氣體吸附碳層。除了在此樣品30中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在負(fù)極上具有氣體吸附碳層。
<樣品31>
在樣品31中，以與上述的在樣品30中的相同方法來制備負(fù)極，但除了下列步驟不同之外使用由獅王公司制造的具有由BET法測得的800m2/g的比表面的ketchen黑作為氣體吸附碳材料，來在負(fù)極電流集電器暴露部分上形成氣體吸附碳層。除了在此樣品31中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在負(fù)極上具有氣體吸附碳層。
<樣品32>
在樣品32中，以與上述的在樣品30中的相同方法來制備負(fù)極，但除了下列步驟不同之外使用由關(guān)東化學(xué)公司制造的、具有由BET法測得的800m2/g的比表面的活性碳作為氣體吸附碳材料，來在負(fù)極電流集電器暴露部分上形成氣體吸附碳層。除了在此樣品32中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在負(fù)極上具有氣體吸附碳層。
<樣品33>
在樣品33中，以與上述的在樣品12中的相同方法來制備負(fù)極，但除了下列步驟不同之外將神東涂料公司制造的包含具有由BET法測得的30m2/g的比表面的碳質(zhì)材料的碳帶(T-9180)作為氣體吸附碳材料，結(jié)合到負(fù)極電流集電器暴露部分上。除了在此樣品33中使用這樣的負(fù)極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在負(fù)極上具有作為氣體吸附碳層的碳帶。
<樣品34>
在樣品34中，以與上述樣品1中相同的方法來制備正極，但除了下列步驟不同之外通過將按重量計50份的由電氣化學(xué)工業(yè)公司制造的具有由BET法測得的130m2/g的比表面的乙炔黑、按重量計50份的作為粘合劑的PVdF以及作為溶劑的NMP進(jìn)行混合和分散來獲得氣體吸附碳材料的涂層溶液，通過將該涂層溶液均勻地涂布到正極電流集電器暴露部分，原位干燥所涂布的涂層溶液并通過壓制成型干燥好的產(chǎn)品來形成氣體吸附碳層。除了在此樣品34中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在正極上具有氣體吸附碳層。
<樣品35>
在樣品35中，以與上述的在樣品34中的相同方法來制備正極，但除了下列步驟不同之外使用由獅王公司制造的具有由BET法測得的800m2/g的比表面的ketchen黑作為氣體吸附碳材料，來在正極電流集電器暴露部分上形成氣體吸附碳層。除了在此樣品35中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在正極上具有氣體吸附碳層。
<樣品36>
在樣品36中，以與上述的在樣品34中的相同方法來制備正極，但除了下列步驟不同之外使用由關(guān)東化學(xué)公司制造的具有由BET法測得的800m2/g的比表面的活性碳作為氣體吸附碳材料，來在正極電流集電器暴露部分上形成氣體吸附碳層。除了在此樣品36中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在正極上具有氣體吸附碳層。
<樣品37>
在樣品37中，以與上述的在樣品1中的相同方法來制備正極，但除了下列的步驟不同之外將神東涂料公司制造的碳帶(T-9180)作為氣體吸附碳材料，結(jié)合到正極電流集電器暴露部分上。除了在此樣品37中使用這樣的正極這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在正極上具有作為氣體吸附碳層的碳帶。
<樣品38>
在制造樣品38的電極的過程中，制備了與樣品32的負(fù)極相類似的負(fù)極，其中該負(fù)極包括在負(fù)極電流集電器暴露部分上的氣體吸附碳層，該氣體吸附碳層包含關(guān)東化學(xué)公司制造的具有800m2/g的比表面的活性碳作為氣體吸附碳材料；同時，制備了與樣品36的正極相類似的正極，其中該正極包括在正極電流集電器暴露部分上的氣體吸附碳層，該氣體吸附碳層包含關(guān)東化學(xué)公司制造的具有800m2/g的比表面的活性碳作為氣體吸附碳材料。除了在此樣品38中使用這樣所制造的電極這點(diǎn)不同之外，以與樣品1相同的方法制備聚合物電池，其中所述聚合物電池在負(fù)極和正極上具有氣體吸附碳層。
<樣品39>
在樣品39中，除了將由神東涂料公司制造的碳帶(T-9180)作為氣體吸附碳材料，結(jié)合到面對電池元件的外部材料的內(nèi)表面上這點(diǎn)不同之外，以與樣品12相同的方法制備聚合物電池。
對于如上所述所制備的樣品30-39的聚合物電池，進(jìn)行了充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹以及電池溫度的測量。
在下面的表4中示出了樣品30-39和樣品12的充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度的測試結(jié)果。
表4

同時，在樣品30-39中，以與上述的在樣品1-15中的相同的方法，測量充放電效率、在高溫下貯存所引起的膨脹量以及在過度充電時的電池溫度。
從在表4中所示出的測試結(jié)果可以看出，在樣品30-39中的由在高溫下貯存所引起的膨脹的量明顯小于樣品12，其中，在樣品30-39中，在電極上或在外部材料的內(nèi)表面上提供有包含氣體吸附碳材料的氣體吸附碳層，在樣品12中，在電池中沒有提供氣體吸附碳層。
從上面可以看出，在制備聚合物電池的過程中，也可以通過在電池中的預(yù)設(shè)位置提供包含氣體吸附碳材料的氣體吸附碳層來獲得其中由在高溫下貯存所引起的膨脹的量得到抑制的聚合物電池，而不用將氣體吸附碳材料添加到電極混合物層。
本發(fā)明不限于參照附圖所描述的實(shí)施例，并且在不偏離在所附的權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以設(shè)想各種變化、替換和等同物，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種非水電解質(zhì)電池，包括電池元件，所述電池元件包括具有包含負(fù)極活性材料的負(fù)極混合物的負(fù)極，以及具有包含正極活性材料的正極混合物的正極，所述負(fù)極和正極通過分隔片被層疊在一起；固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)中包括有機(jī)高分子材料和被包含在其中的電解質(zhì)鹽；以及膜狀外部材料，所述膜狀外部材料將所述的電池元件和固體電解質(zhì)容納在其中；其中由具有不小于30m2/g的比表面的碳質(zhì)材料形成氣體吸附碳材料，所述氣體吸附碳材料被添加到所述負(fù)極混合物和/或所述正極混合物中，以吸附在電池內(nèi)部釋出的氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述氣體吸附碳材料是由碳黑和活性碳中的一種或多種所組成的碳質(zhì)材料。
3.如權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)電池，其中當(dāng)將所述氣體吸附碳材料添加到所述負(fù)極混合物時，所述氣體吸附碳材料的添加量為不小于所述負(fù)極混合物的總重量的0.1wt％且不大于所述負(fù)極混合物的總重量的6wt％。
4.如權(quán)利要求2所述的非水電解質(zhì)電池，其中，在將活性碳作為所述碳質(zhì)材料添加到所述正極混合物的情況下，所述氣體吸附碳材料的添加量為不小于所述正極混合物的總重量的0.2wt％且不大于所述正極混合物的總重量的8wt％。
5.如權(quán)利要求2所述的非水電解質(zhì)電池，其中，在將碳黑作為所述碳質(zhì)材料添加到所述正極混合物的情況下，所述氣體吸附碳材料的添加量為不小于所述正極混合物的總重量的0.2wt％且不大于所述正極混合物的總重量的4wt％。
6.如權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述膜狀外部材料是由金屬層和樹脂層中的每一個的各自至少一層所組成的層疊膜。
7.如權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述固體電解質(zhì)是膠體電解質(zhì)，所述膠體電解質(zhì)除了所述電解質(zhì)鹽之外，還包括被包含在所述有機(jī)高分子材料中的非水溶劑。
8.一種非水電解質(zhì)電池，包括電池元件，所述電池元件包括負(fù)極和正極，所述負(fù)極在負(fù)極電流集電器上具有包含負(fù)極活性材料的負(fù)極混合物層，所述負(fù)極具有暴露所述負(fù)極電流集電器的負(fù)極電流集電器暴露部分，所述正極在正極電流集電器上包括包含正極活性材料的正極混合物層，所述正極具有暴露所述正極電流集電器的正極電流集電器暴露部分，所述負(fù)極和正極通過分隔片被層疊在一起；固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)中包括有機(jī)高分子材料和被包含在其中的電解質(zhì)鹽；氣體吸附碳層，所述氣體吸附碳層包含由具有不小于30m2/g的比表面的碳質(zhì)材料所形成的氣體吸附碳材料，以吸附在電池內(nèi)部釋出的氣體；以及膜狀外部材料，所述膜狀外部材料將所述的電池元件、固體電解質(zhì)和氣體吸附碳層容納在其中；所述氣體吸附碳層被設(shè)置于所述負(fù)極電流集電器暴露部分和/或正極電流集電器暴露部分。
9.如權(quán)利要求8所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述氣體吸附碳層包含由碳黑和活性碳中的一種或多種所組成的氣體吸附碳材料。
10.如權(quán)利要求8所述的非水電解質(zhì)電池，其中所述膜狀外部材料是由金屬層和樹脂層中的每一個的各自至少一層所組成的層疊膜。
11.如權(quán)利要求8所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述固體電解質(zhì)是膠體電解質(zhì)，所述膠體電解質(zhì)除了所述電解質(zhì)鹽之外，還包括被包含在所述有機(jī)高分子材料中的非水溶劑。
12.一種非水電解質(zhì)電池，包括電池元件，所述電池元件包括具有包含負(fù)極活性材料的負(fù)極混合物的負(fù)極，以及具有包含正極活性材料的正極混合物的正極，所述負(fù)極和正極通過分隔片被層疊在一起；固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)中包括有機(jī)高分子材料和被包含在其中的電解質(zhì)鹽；氣體吸附碳層，所述氣體吸附碳層包含由具有不小于30m2/g的比表面的碳質(zhì)材料所形成的氣體吸附碳材料，以吸附在電池內(nèi)部釋出的氣體；以及膜狀外部材料，所述膜狀外部材料將所述的電池元件、固體電解質(zhì)和氣體吸附碳層容納在其中；所述氣體吸附碳層被設(shè)置于所述膜狀外部材料的與所述電池元件相對的內(nèi)表面。
13.如權(quán)利要求12所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述氣體吸附碳層包含碳黑和活性碳中的一種或多種。
14.如權(quán)利要求12所述的非水電解質(zhì)電池，其中所述膜狀外部材料是由金屬層和樹脂層中的每一個的各自至少一層所組成的層疊膜。
15.如權(quán)利要求12所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述固體電解質(zhì)是膠體電解質(zhì)，所述膠體電解質(zhì)除了所述電解質(zhì)鹽之外，還包括被包含在所述有機(jī)高分子材料中的非水溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以抑制膜狀外部材料的膨脹的非水電解質(zhì)電池、氣體吸附碳材料被添加到負(fù)極(4)的負(fù)極混合物層(9)和/或被添加到正極(5)的正極混合物層(13)，吸附在電池中產(chǎn)生的氣體，以抑制氣體在電池中的聚集，使得可以抑制由在電池中產(chǎn)生的氣體的貯存所引起的膜狀外部材料(3)的膨脹。
文檔編號H01M4/58GK1518146SQ20041003904
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月20日
發(fā)明者山口晃, 介, 藤重祐介 申請人:索尼株式會社