專利名稱：電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括陰極、陽極以及電解質(zhì)的電池。
背景技術(shù)：
近年來，眾多便攜式電子裝置(如組合式照相機(磁帶錄像機)、移動電話、以及筆記本電腦)都已得到廣泛應(yīng)用。已經(jīng)對這些裝置進行小型化和減輕重量。伴隨這些情況，為了提高電池(特別是作為這些電子裝置的便攜式電源的鋰離子二次電池)的能量密度，進行了積極的研究和進展。
作為能夠獲得高能量密度的二次電池，例如，有一種鋰離子二次電池，其中用一種材料(如能夠植入和析取鋰(Li)的碳材料)作為陽極。鋰離子二次電池設(shè)計為植入到陽極材料中的鋰總是處于離子狀態(tài)。因此，其能量密度主要取決于可植入陽極材料中的鋰離子的數(shù)量。因此，可想見，通過增加鋰離子的植入量進一步提高鋰離子二次電池的能量密度。然而，使用目前視作能夠最有效的植入和析取鋰離子的材料的石墨，植入量的理論極限為每1克的電量為372mAh。目前，幾乎已經(jīng)達到了這個極限。
作為能夠獲得高能量密度的二次電池，例如，還有一種鋰金屬二次電池，其中鋰金屬用作陽極，并利用鋰金屬的沉淀和溶解反應(yīng)作為陽極反應(yīng)。鋰金屬具有高理論電化當量(2054mAh/cm3)，并具有相當于用于鋰離子二次電池的石墨的2.5倍的能量密度。因此，鋰金屬二次電池具有實現(xiàn)超過鋰離子二次電池的高能量容量的潛力。
迄今為止，眾多研究人員對鋰金屬二次電池的實際應(yīng)用進行了研究和開發(fā)(例如，參見由Jean-Paul Gabano編寫的，“鋰電池”，學(xué)術(shù)出版社，倫敦，紐約(1983))。然而，在鋰金屬二次電池中，反復(fù)充放電后，其放電容量明顯退化。因此，其實際應(yīng)用目前還困難。該容量退化是基于利用陽極中鋰金屬的沉淀和溶解反應(yīng)的鋰金屬二次電池。該容量退化的原因是在充電和放電中，沉淀的鋰金屬脫離陽極，或由于與電解質(zhì)反應(yīng)而失去活性。
因此，本發(fā)明的申請人開發(fā)了一種新型二次電池，其中陽極容量包括植入和析出鋰金屬的容量分量以及沉淀和溶解鋰金屬的容量分量，且陽極容量由前述兩種容量分量之和表示(例如，參見國際公開No.WO01/22519)。該二次電池中，使用能夠植入和析出鋰離子的碳材料作為陽極，在充電過程中，鋰金屬沉淀在碳材料的表面上。根據(jù)該二次電池，希望在獲得高能量密度的同時能夠改善充放電循環(huán)特性。
通常，作為用于使用鋰作為電池反應(yīng)物質(zhì)的電池的電解質(zhì)，考慮到其高導(dǎo)電性和穩(wěn)定的電勢，已經(jīng)廣泛使用一種其中將LiPF6作為電解鹽溶解到碳酸酯非水溶劑(如碳酸丙二酯和碳酸二乙酯)的電解質(zhì)。
然而，LiPF6的熱穩(wěn)定性不令人滿意。因此，當將LiPF6用于電池時，存在高溫貯存特性等特性降低的問題。甚至當電解質(zhì)中LiPF6稍微發(fā)生熱分解時，這種特性惡化就會加強。
除了LiPF6之外，LiBF4、LiCF3SO3、LiClO4、以及LiAsF6也是熟知的電解鹽。然而，這些電解鹽也存在各自的問題。即，LiBF4具有很高的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性，但導(dǎo)電性低，LiCF3SO3具有很高的熱穩(wěn)定性但導(dǎo)電性和氧化穩(wěn)定性低，這導(dǎo)致在4V或者更高的高電壓下充電時，無法獲得充分放電特性的問題。另外，LiClO4和LiAsF6具有高導(dǎo)電性，但是存在無法獲得出色的充電和放電特性的問題。此外，使用LiClO4或者LiAsF6的電解質(zhì)總是具有較小的電勢。因此，當沉淀高度反應(yīng)的鋰金屬時，存在這些電解質(zhì)與鋰金屬反應(yīng)，導(dǎo)致容量降低的問題。因此，為了解決前述問題，考慮要使用一種新型的電解鹽。
同時，新近已經(jīng)合成了一種用化學(xué)式Mn+([BR14]-)n(其中，Mn+表示陽離子，n表示化合價。R1表示CxF2x+1(1≤x≤8))表示的電解鹽?？煽紤]在二次電池和電容器中使用這種新型電解鹽(例如，參見日本未審查專利申請公開No.2002-25610和日本未審查專利申請公開No.2002-308884)。
然而，還沒有獲得關(guān)于將這種新型電解鹽用于上述使用鋰作為電池反應(yīng)物質(zhì)的電池的報道。因此，該新型電解鹽的實用性還是未知的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題完成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠改善電池性能比如高溫特性的電池。
本發(fā)明的第一種電池包括陰極；陽極；以及電解質(zhì)，其中電解質(zhì)包括用化學(xué)式1表示的陰離子。
B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-化學(xué)式1中，RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烴基團，其中氟或者碳的數(shù)量分別為1至12。
本發(fā)明的第二種電池包括陰極、陽極、以及電解質(zhì)，其中陽極容量包括通過輕金屬的植入和析出的容量分量以及通過輕金屬的沉淀和溶解的容量分量，陽極容量由該些容量分量之和表示，并且電解質(zhì)包括由化學(xué)式1表示的陰離子。
本發(fā)明的第三種電池包括陰極、陽極、以及電解質(zhì)，其中電解質(zhì)包括高分子量化合物和用化學(xué)式1表示的陰離子。
根據(jù)本發(fā)明的第一種至第三種電池，電解質(zhì)包括上述陰離子。因此，能夠改善電池特性如高溫貯存特性。
特別地，在另外包括除上述陰離子之外的其它陰離子時，例如，能夠減少內(nèi)阻并進一步改善電池特性。
此外，在電解質(zhì)中的水含量相對于電解質(zhì)的質(zhì)量比為100ppm或者更少時，能夠進一步改善電池的高溫存貯特性。
在后面的描述中，將更加全面的顯示出本發(fā)明的其它和另外的目的、特征和優(yōu)點。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的二次電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖2為圖1所示的電池裝置的局部的放大橫截面圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的二次電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖4為示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的二次電池的結(jié)構(gòu)的斜透視圖；圖5為示出沿圖4所示電池裝置的V-V線截取結(jié)構(gòu)的橫截面圖；以及圖6為示出本發(fā)明示例4-1至4-6形成的二次電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。

根據(jù)本發(fā)明第一實施例的二次電池為所謂鋰離子二次電池，其中陽極容量由作為輕金屬的鋰的植入和析出通過容量分量表示。圖1示出了二次電池的結(jié)構(gòu)。該二次電池稱作圓柱型電池，包括電池裝置20，其中帶狀陰極21和帶狀陽極22夾著隔紙23在電池外殼11內(nèi)卷繞成近似中空的圓柱的形狀。電池外殼11由例如鍍鎳(Ni)的鐵(Fe)構(gòu)成。電池外殼11的一端封閉，其另一端開放。在電池外殼11內(nèi)部，一對絕緣板12和13分別設(shè)置成將電池裝置20夾在絕緣板12與13之間，且將絕緣板12和13垂直于卷繞的周邊表面安放。
在電池外殼11的開口端，借助墊圈17堵縫來安裝電池蓋14以及在電池蓋14內(nèi)設(shè)置的安全閥機構(gòu)15和PTC(陽極溫度系數(shù))裝置16。密封電池外殼11內(nèi)部。電池蓋14由例如近似于電池外殼11的材料構(gòu)成。安全閥機構(gòu)15經(jīng)PTC裝置16電連接至電池蓋14。當電池內(nèi)壓由于內(nèi)部短路或者外部受熱而達到或者高于某個水平時，圓盤板15A反轉(zhuǎn)以切斷電池蓋14與電池裝置20之間的電連接。當溫度升高時，PTC裝置16通過升高其電阻值限制電流從而避免由大電流導(dǎo)致異常熱的產(chǎn)生。墊圈17由例如絕緣材料構(gòu)成并且其表面用瀝青涂覆。
電池裝置20例如為卷繞而成，且中心釘24插入在電池裝置20的中心。由鋁(Al)等材料構(gòu)成的陰極端25與電池裝置20的陰極21連接。由鎳(Ni)等材料構(gòu)成的陽極端26與電池裝置20的陽極22連接。陰極端25通過焊接至安全閥機構(gòu)15與電池蓋14電連接。陰極端26與電池外殼11焊接并電連接。
圖2為圖1所示的電池裝置20局部的放大圖。陰極21包括例如具有一對相向表面的陰極集流體21A和設(shè)置在陰極集流體21A的兩側(cè)或者單側(cè)的陰極活性材料層21B。陰極集流體21A例如由金屬箔(如鋁箔、鎳箔以及不銹鋼箔)構(gòu)成。
陰極活性材料層21B包括例如能夠植入和析出鋰的一種或多種陰極材料作為陰極活性材料。此外，陰極活性材料層21B也可包括導(dǎo)電劑(如碳材料)，以及如果必要，還包括粘結(jié)劑(如聚偏二氟乙烯)。作為能夠植入并析出鋰的陰極材料，例如，優(yōu)選包括充足量鋰的材料。例如，含鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物、以及含鋰的層間化合物是適合的。特別地，更加優(yōu)選包括自鈷(Co)、鎳、錳(Mn)、鐵、釩(V)、以及鈦(Ti)構(gòu)成的組中選取的至少一種作為過渡金屬的復(fù)合氧化物。此外，復(fù)合氧化物，其中部分過渡金屬元素由其它元素(如鋁)替換也是優(yōu)選的。這種復(fù)合氧化物的示例包括一種由化學(xué)式Lix1MIO2(MI表示一種或多種過渡金屬。x1的值基于電池的充電或者放電狀態(tài)而不同，通常該值在0.05≤x1≤1.10的范圍內(nèi))表示的復(fù)合氧化物，以及一種由化學(xué)式Lix2MIIPO4(MII表示一種或多種過渡金屬。x2的值基于電池的充電或者放電狀態(tài)而不同，通常該值在0.05≤x2≤1.10的范圍內(nèi))表示的復(fù)合氧化物。更特別地，這種復(fù)合氧化物的示例包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、鈷鎳酸鋰、具有尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的錳酸鋰，以及具有橄欖石型晶體結(jié)構(gòu)的鐵磷酸鋰。
陽極22包括例如具有一對相向表面的陽極集流體22A，以及設(shè)置在陽極集流體22A兩側(cè)或者單側(cè)的陽極活性材料層22B。陽極集流體22A優(yōu)選例如由銅(Cu)、不銹鋼、鎳、鈦、鎢(W)、鉬(Mo)、或者鋁制成。特別地，在某些情況下，陽極集流體22A優(yōu)選由易于與陽極活性材料層22B形成合金的金屬制成。例如，如下所述，當陽極活性材料層22B包括自硅(Si)和錫(Sn)的單質(zhì)以及化合物構(gòu)成的組中選取的至少一種時，銅、鈦、鋁、以及鎳可作為易于與陽極活性材料層22B生成合金的金屬。盡管陽極集流體22A可以通過單層構(gòu)成，但是也可通過多層構(gòu)成。在此情況下，與陽極活性材料層22B接觸的層可以由易于與陽極活性材料層22B形成合金的金屬材料制得，而其它層可以由其它金屬材料制得。
陽極活性材料層22B包括例如能夠植入和析出鋰的陽極材料作為陽極活性材料。能夠植入并析出鋰的陽極材料的量相對大于陰極活性材料的量。因此，在此二次電池中，充電期間陽極22上未沉淀鋰金屬。即，此二次電池為上述所謂鋰離子二次電池。在此說明書中，鋰的植入和析出是指不喪失鋰離子離子性的鋰離子電化學(xué)植入和析出。“不喪失離子性”不僅包括完全離子性，也包括不完全離子性。例如，可以列舉由于電化學(xué)插入反應(yīng)使得鋰離子吸附在石墨中。此外，可以列舉鋰吸附在包括金屬間化合物的合金中，以及由于合金的生成造成的鋰的吸附。
能夠植入并析出鋰的陽極材料的示例包括碳材料、金屬氧化物、以及高分子量化合物。碳材料的示例包括可石墨化的碳、表面(002)的表面間隔為0.37nm或者以上的不可石墨化的碳、以及表面(002)的表面間隔為0.340nm或者以下的石墨。更具體的示例包括熱解碳、焦炭、石墨、玻璃碳、有機高分子量化合物燒結(jié)體、碳纖維、以及活性碳。焦炭包括瀝青焦炭、針狀焦炭、以及石油焦炭。有機高分子量化合物燒結(jié)體是指通過在適當?shù)臏囟认聼Y(jié)并碳化高分子量化合物(如苯酚樹脂和呋喃樹脂)所得的物質(zhì)。金屬氧化物的示例包括氧化鐵、氧化釕、以及氧化鉬。高分子量化合物的示例包括聚乙炔和聚吡咯。
此外，能夠植入和析出鋰的陽極材料的示例包括單質(zhì)、合金、以及能夠與鋰形成合金的金屬元素或非金屬元素的化合物。本說明書中，合金的示例包括由兩種或者更多種金屬元素構(gòu)成的合金，還包括由一種或者多種金屬元素和一種或多種非金屬元素構(gòu)成的合金。材料結(jié)構(gòu)的示例包括固溶結(jié)構(gòu)、共晶(共晶混合物)結(jié)構(gòu)、金屬間化合結(jié)構(gòu)、以及包括兩種或者兩種上述結(jié)構(gòu)的共存狀態(tài)。
金屬元素或者非金屬元素的示例包括錫、鉛(Pb)、鋁、銦(In)、硅、鋅(Zn)、銅、鈷、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、硼(B)、鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、銀(Ag)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、以及釔(Y)。合金或其化合物的示例包括用化學(xué)式MayMbz表示的物質(zhì)。該化學(xué)式中，Ma表示至少一種能夠與鋰形成合金的金屬元素或者非金屬元素，Mb表示除Ma之外的至少一種元素。y和z的值分別滿足y＞0，z≥O。
具體的，優(yōu)選長周期周期表中14族的金屬元素或者非金屬元素的單質(zhì)、合金、或者化合物。特別優(yōu)選硅和錫的單質(zhì)、合金、以及化合物，因為其植入和析出鋰的能力強，并且與取決于所施加化合物的石墨相比較能夠改善陽極22的能量密度。這些材料可以是晶體或者非晶體。
這種合金和化合物的具體示例包括LiAl、AlSb、CuMgSb、SiB4、SiB6、Mg2Si、Mg2Sn、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0＜v≤2)、SnOw(0＜w≤2)、SnSiO3、LiSiO、以及LiSnO。
例如通過涂覆形成該陽極活性材料層22B，其可包括添加到陽極活性材料中的粘結(jié)劑(如聚偏二氟乙烯)。此外，可以通過自氣相法、液相法、以及燒結(jié)法構(gòu)成的組中選取的至少一種方法形成陽極活性材料層22B。因為可以避免由充放電造成的陽極活性材料層22B的膨脹和收縮帶來的破壞，優(yōu)選將陽極集流體22A和陽極活性材料層22B一體化，且可以改善陽極活性材料層22B的導(dǎo)電性。此外，優(yōu)選此情況還因為可以減少或者排除粘結(jié)劑、空隙等，并且陽極22可成為薄膜。
優(yōu)選陽極活性材料層22B在陽極集流體22A的至少一部分界面之上與陽極集流體22A形成合金。更具體的，優(yōu)選在界面上，陽極集流體22A的構(gòu)成元素擴散到陽極活性材料層22B，或者陽極活性材料的構(gòu)成元素擴散到陽極集流體22A中，或者陽極集流體22A和陽極活性材料22B兩者的構(gòu)成元素彼此擴散到對方中。通常通過氣相法、液相法或者燒結(jié)法在形成陽極活性材料層22B同時形成此合金。然而，也可進一步通過熱處理形成合金。
隔紙23是用來將陰極21與陽極22分隔開，以避免通過陰極與陽極之間的接觸而產(chǎn)生的短路，并可以讓鋰離子通過。隔紙23由例如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等合成樹脂制成的多孔膜構(gòu)成，或者由無機材料如陶制無紡布制成的多孔膜構(gòu)成。隔紙23的結(jié)構(gòu)中可以層疊兩個或更多個上述多孔膜。具體的，優(yōu)選由聚烯烴制得的多孔膜，因為其具有優(yōu)異的避免短路的作用，還具有通過斷路作用改善電池安全性的能力。特別的，還優(yōu)選聚乙烯，因為其可以在100℃到160℃的范圍內(nèi)獲得斷路作用的能力，并還具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。此外，還優(yōu)選聚丙烯。也可使用通過共聚聚乙烯或者聚丙烯或其混合物得到的具有化學(xué)穩(wěn)定性的其它樹脂。
用液體電解質(zhì)的電解質(zhì)溶液浸潤此隔紙23。此電解質(zhì)溶液包括例如溶劑和溶解在此溶劑中的電解鹽。如果需要，電解溶液也可以包括添加劑?？梢允褂酶鞣N常規(guī)使用的非水溶劑作為溶劑。溶劑的具體示例包括環(huán)狀碳酸酯，如乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、丁烯碳酸酯、及亞乙烯碳酸酯；鏈狀酯，如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、及乙基甲基碳酸酯；羧酸酯，如乙酸甲酯、丙酸甲酯、及丁酸甲酯；及醚，如γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、環(huán)丁砜(四氫噻吩-1，1-二氧化物)、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、及1，2-二甲氧基乙烷。
作為電解鹽，包括由至少一種具有用化學(xué)式2所表示的結(jié)構(gòu)的金屬鹽的第一電解鹽。即，該電解質(zhì)溶液包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)(RE4)]-表示的一種或多種陰離子。因此，能夠改善電池特性如高溫貯存特性。優(yōu)選鋰鹽作為電解鹽。然而，不僅鋰鹽，也可以使用其它金屬鹽如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽、以及鋁鹽?？捎申帢O21等提供對充放電反應(yīng)起作用的鋰。
在化學(xué)式2中，M表示金屬元素，RF1、RF2、RF3、和RF4表示全氟烷基(perfluoro alkyl group)，其氟或碳的數(shù)目分別為從1至12。RF1、RF2、RF3、以及RF4可以彼此相同或不同。n表示金屬元素M的離子化合價。全氟烷基是以氟取代烷基中的氫形成的基團，例如表示為化學(xué)式CkF2k+1(1≤k≤12)，且其形狀為直鏈型或者分支型。
第一電解鹽的鋰鹽的示例包括Li[B(CF3)4]、Li[BF(CF3)3]、Li[BF2(CF3)2]、Li[BF3(CF3)]、Li[B(C2F5)4]、Li[BF3(C2F5)]、Li[BF2(C2F5)2]、Li[BF(C2F5)3]、以及Li[B(C3F7)4]。
作為電解鹽，優(yōu)選除第一電解鹽之外還使用一種或者多種第二電解鹽。即，優(yōu)選電解質(zhì)溶液包括除了用化學(xué)式B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的第一陰離子之外的其它第二陰離子，因為可以減少內(nèi)電阻，且可以進一步改善電池特性。第二陰離子的示例包括B(C6H5)4-、CH3SO3-、CF3SO3-、AlCl4-、SiF6-、Cl-、Br-、PF6-、BF4-、ClO4-、AsF6-，用化學(xué)式3表示的陰離子，以及用化學(xué)式4表示的陰離子。用化學(xué)式3表示的陰離子的具體示例包括[N(CF3SO2)2]-、[N(C2F5SO2)2]-、以及[N(C4F9SO2)(CF3SO2)]-。用化學(xué)式4表示的陰離子的具體示例包括[C(CF38O2)3]-等。
[N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-在化學(xué)式3中，i和j是1或者以上的整數(shù)。
[C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-在化學(xué)式4中，p、q和r是1或者以上的整數(shù)。
特別的，由于能夠起到更好的作用并且獲得高傳導(dǎo)率，作為第二陰離子，優(yōu)選包括PF6-、BF4-、ClO4-、AsF6-、用化學(xué)式3表示的陰離子、以及用化學(xué)式4表示的陰離子中的至少一種。特別的，優(yōu)選包括PF6-。更優(yōu)選，還包括其它第二陰離子，例如除了PF6-之外的自BF4-、ClO4-、AsF6-、用化學(xué)式3表示的陰離子、以及用化學(xué)式4表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種。
優(yōu)選電解質(zhì)溶液中水分含量相對于電解質(zhì)溶液的質(zhì)量比為100ppm或者更少。更優(yōu)選不含水分的。當水分含量大時，上述第一電解鹽或者第一陰離子可在高溫下分解，且可使高溫貯存特性惡化。
例如，可以用如下法制得該二次電池。
首先，例如，通過在陰極集流體21A上形成陰極活性材料層21B制得陰極21。例如，按如下方法形成陰極活性材料層21B。首先，混合陰極活性材料粉末、導(dǎo)電試劑(如碳材料)、以及粘結(jié)劑(如聚偏二氟乙烯)以制備陰極混合物。將該陰極混合物擴散到載體流體如N-甲基-2-吡咯烷酮之中以獲得陰極混合漿料。接著，將該陰極混合漿料用于陰極集流體21A上，干燥并壓縮塑模以形成陰極活性材料層21B。
此外，例如，通過在陽極集流體22A上形成陽極活性材料層22B制備陽極22。例如，按如下方法形成陽極活性材料層22B。首先，混合陽極活性材料粉末、粘結(jié)劑(如聚偏二氟乙烯)以制備陽極混合物。將該陽極混合物擴散到載體流體如N-甲基-2-吡咯烷酮之中以獲得陽極混合漿料。接著，將該陽極混合漿料用于陽極集流體22A，干燥，壓縮塑模以形成陽極活性材料層22B。
另外，可以利用氣相法或者液相法在陽極集流體22A上沉積陽極活性材料來形成陽極活性材料層22B。此外，還可通過燒結(jié)法形成陽極活性材料層22B，其中在陽極集流體22A上形成包括顆粒狀陽極活性材料的前驅(qū)層，之后進行燒結(jié)。可以通過組合氣相法、液相法以及燒結(jié)法中的兩種或多種來形成陽極活性材料層22B。某些情況下，通過使用選自由氣相法、液相法以及燒結(jié)法構(gòu)成的組中的至少一種形成陽極活性材料層22B，和陽極集流體22A的至少一部分面接的陽極活性材料層22B可以與陽極集流體22A形成合金。
為了在陽極集流體22A與陽極活性材料層22之間的界面上進一步形成合金，可以在真空環(huán)境或者非氧化環(huán)境中實施熱處理。特別的，當通過下述電鍍法形成陽極活性材料層22B時，陽極活性材料層22B即使在與陽極集流體22A的界面上也難以形成合金。因此，在此情況下，優(yōu)選必須實施熱處理。此外，當用氣相法形成陽極活性材料層22B時，在陽極集流體22A與陽極活性材料層22B之間的界面上進一步形成合金也能改善性能。因此，在此情況下，也優(yōu)選必須實施熱處理。
例如，作為氣相法，可使用物理沉積法或者化學(xué)沉積法。更具體的，可以利用真空沉積法、濺射法、離子電鍍法、激光燒蝕法、熱CVD(化學(xué)氣相沉積)法、以及等離子體CVD法。作為液相法，可使用已知的方法，如電解電鍍和非電解電鍍。關(guān)于燒結(jié)法，可使用已知方法。例如，大氣燒結(jié)法、反應(yīng)燒結(jié)法、以及熱壓燒結(jié)法。
接下來，使用焊接等手段將陰極端25連接在陰極集流體21A之上，并使用焊接等手段將陽極端26連接在陽極集流體22A之上。之后，將陰極21和陽極22與中間的隔紙23卷繞起來。將陰極端25的一個末端焊接到安全閥機構(gòu)15上，并將陽極端26的一個末端焊接到電池外殼11上。將卷繞的陰極21和陽極22夾在一對絕緣板12和13之間，從而將陰極21和陽極22容納在電池外殼11之內(nèi)。將陰極21和陽極22容納在電池外殼11內(nèi)之后，將電解質(zhì)溶液注入到電池外殼11之中，并浸潤隔紙23。之后，在電池外殼11的開口端，通過用墊圈1 7填縫來固定電池蓋14、安全閥機構(gòu)15、以及PTC裝置16。由此完成本實施例的二次電池。
該二次電池中，充電時，鋰離子從陰極21析出，并通過電解質(zhì)溶液進入陽極22內(nèi)。放電時，例如，鋰離子從陽極22析出，并通過電解質(zhì)溶液進入到陰極21內(nèi)。在此情況下，電解質(zhì)溶液包括第一陰離子，用化學(xué)式B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示。因此，即使在高溫貯存時也可獲得高容量。
如上所述，根據(jù)本實施例，電解質(zhì)溶液包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的第一陰離子。因此，能夠改善電池性能，如高溫貯存特性。
特別的，在除第一陰離子之外還包括其它第二陰離子時，通過減少內(nèi)阻等能夠進一步改善性能。
另外，在電解質(zhì)溶液中的水分相對于電解質(zhì)溶液的質(zhì)量比為100ppm或者更少時，能夠進一步改善高溫貯存特性。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例的二次電池為鋰金屬二次電池，其中陽極容量用通過作為輕金屬的鋰的植入和析出的容量分量表示。圖3示出了該二次電池的結(jié)構(gòu)。該二次電池稱為硬幣型二次電池。將容納在外杯31中的板形陰極32和容納在外杯33中的板形陽極34與其中的隔紙35層疊起來。通過用絕緣墊圈36填縫將外套31和外杯33的外邊緣密閉。例如，外套31和外杯33分別由金屬(如不銹鋼和鋁)構(gòu)成。
陰極32包括具有一對相對表面的陰極集流體32A以及設(shè)置在陰極集流體32A單側(cè)上的陰極活性材料層32B。陽極34包括具有一對相對表面的陽極集流體34A以及設(shè)置在陽極集流體34A單側(cè)上的陽極活性材料層34B。陰極集流體32A、陰極活性材料層32B、陽極集流體34A、以及隔紙35與第一實施例的相似。
陽極活性材料層34B由充電期間沉淀出來的鋰金屬構(gòu)成。陽極活性材料層34B在組裝過程中不存在，并在放電期間溶解。即，在該二次電池中，使用鋰金屬作為陽極活性材料。
可以使用與第一實施例中相似的方法制造該二次電池，不同的是陽極活性材料層34B通過充電形成。
在該二次電池中，例如在充電時，鋰離子從陰極32中析出，并通過電解質(zhì)溶液沉積在陽極集流體34A的表面上作為鋰金屬。結(jié)果，如圖3所示，形成陽極活性材料層34B。例如在放電時，鋰金屬作為鋰離子從陽極活性材料層34B洗提出，通過電解質(zhì)溶液植入到陰極32內(nèi)。
如上，在該實施例中，電解質(zhì)包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的第一陰離子。因此，能夠起到與第一實施例相似的作用。此外，在該實施例中，用鋰金屬作為陽極活性材料，用鋰的沉淀和溶解的容量分量表示陽極34的容量。因此，能夠獲得高能量密度。
在上述的二次電池中，已經(jīng)描述了在充電期間形成陽極活性材料層34B的情況。然而，也可以這樣構(gòu)造該二次電池，即在組裝時已經(jīng)包括陽極活性材料層34B。此情況中，上述二次電池，可以在陽極集流體34A上設(shè)置陽極活性材料層34B，但也可以利用陽極活性材料層34B作為陽極集流體，而省略陽極集流體34A。
根據(jù)本發(fā)明第三實施例的二次電池中，陽極容量包括通過作為輕金屬的鋰的植入和析出的容量分量，以及通過鋰的沉淀和溶的容量分量，并且用前述兩種容量分量之和表示陽極容量。該二次電池具有與第一實施例相似的結(jié)構(gòu)和作用，并可以用與第一實施例相似的方法制造，只是陽極活性材料層的結(jié)構(gòu)與第一實施例不同。因此，將參照圖1并使用相同的附圖標記進行描述。略去對相同部分的具體描述。
陽極活性材料層22B包括能夠相對于陰極活性材料已相對低的速率植入和析出鋰。因此，在該二次電池中，充電期間在陽極材料的表面上沉淀出鋰金屬。更特別的，在開路電壓低于過充電電壓的狀態(tài)下在陽極材料的表面上沉淀出鋰金屬。如上所述，陽極22的容量包括通過鋰的植入和析出的容量分量以及通過鋰的沉淀和溶解的容量分量，用這兩種容量分量之和表示陽極22的容量。即，在該二次電池中，沉淀鋰金屬時能夠植入和析出鋰的陽極材料用作基本材料，并且陽極材料和鋰金屬都用作陽極活性材料。過度充電電壓指的是當電池達到過充電狀態(tài)時的開路電壓。例如，過充電電壓指的是高于“完全充電”電池的開路電壓的電壓值，“完全充電”在“鋰二次電池的安全評估準則”(SBA G1101)中描述并定義，由日本蓄電池產(chǎn)業(yè)會社(日本電池協(xié)會)測定的準則之一。換言之，過充電電壓指的是高于利用獲得各個電池標準電容而使用的充電法、標準充電法或者可取的充電法充電之后得到的開路電壓的電壓。
該二次電池與傳統(tǒng)的鋰離子二次電池在使用能夠植入和析出鋰的陽極材料作為陽極22方面是相似的。此外，該二次電池與傳統(tǒng)的鋰金屬二次電池在陽極22上沉淀出鋰金屬方面是相似的。然而，通過在能夠植入和析出鋰的陽極材料上沉積鋰金屬，產(chǎn)生了下列優(yōu)點。
首先，可以植入和析出鋰的陽極材料一般具有大表面積。因此，可以均勻地沉淀出鋰金屬。第二，由于鋰金屬也可以沉積在陽極材料的顆粒間的空隙中，其體積變化小。第三，通過陽極材料植入和析出鋰有助于充電和放電容量。因此鋰金屬沉淀和溶解的量很少與大電池容量成比例。第四，初始充電期間，鋰擴散到陽極材料內(nèi)。因此，能夠快速充電。
該二次電池中，充電時，鋰離子從陰極21中析出，并首先通過電解質(zhì)溶液植入到陽極22內(nèi)所包括的能夠植入并析出鋰的陽極材料內(nèi)。進一步充電時，在開路電壓低于過充電電壓的狀態(tài)下開始在陽極材料表面沉淀出鋰金屬。之后，繼續(xù)在陽極22上沉淀出鋰金屬直到充電結(jié)束。
隨后，放電時，首先，沉淀在陽極22上的鋰金屬作為離子洗提出來，并通過電解質(zhì)溶液植入到陰極21內(nèi)。進一步放電時，析出植入到陽極22中的陽極材料內(nèi)的鋰離子，并通過電解質(zhì)溶液植入到陰極21。
如上，在該實施例中，能夠植入和析出鋰的陽極材料和鋰金屬都用作陽極活性材料。陽極22的容量包括通過鋰的植入和析出的容量分量，以及通過鋰的沉淀和溶解的容量分量。用這兩種容量分量之和表示陽極22的容量。因此，在本實施例的二次電池中，能獲得比鋰離子二次電池高的能量密度，并且相比于鋰金屬二次電池也能夠改善充電和放電循環(huán)特性及快速充電特性。此外，在該實施例中，由于電解質(zhì)包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一陰離子，所以能夠獲得與第一實施例相似的效果。
如第一實施例，根據(jù)本發(fā)明第四實施例的二次電池為鋰離子二次電池。然而，其形狀和電解質(zhì)的構(gòu)成都與第一實施例的不同。圖4示出了二次電池的結(jié)構(gòu)。在該二次電池中，將連接有陰極端41和陽極端42的電池裝置50裝入膜狀外部組件60A和60B內(nèi)部。陰極端41和陽極端42從外部組件60A和60B的內(nèi)部引到其外部，例如，以相同的方向?qū)С?。陰極端41和陽極端42分別由金屬材料(如鋁、銅、鎳、以及不銹鋼)構(gòu)成。
外部組件60A和60B由矩形層壓膜構(gòu)成，例如由尼龍膜、鋁箔、以及聚乙烯膜依此順序粘結(jié)成一體構(gòu)成。例如，外部組件60A和60B設(shè)置為其聚乙烯膜側(cè)與電池裝置50對置，并且各自的外緣部分熔接粘結(jié)或者通過粘結(jié)劑彼此粘結(jié)在一起。用于阻止外部氣體進入的粘附膜61插在外部組件60A與陰極端41之間、外部組件60B與陰極端41之間、以及外部組件60A與陽極端42之間、以及外部組件60B和陽極端42之間。粘附膜61由相對于陰極端41和陽極端42具有接觸特性的材料構(gòu)成。例如，當陰極端41和陽極端42由前述金屬材料構(gòu)成時，優(yōu)選粘附膜61由聚烯烴樹脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、以及改性聚丙烯構(gòu)成。
外部組件60A和60B可由具有其它結(jié)構(gòu)的層疊膜構(gòu)成，高聚合物膜如聚丙烯或者金屬膜可取代前述層疊膜。
圖5為示出沿圖4所示電池裝置50中V-V線截取的橫截面結(jié)構(gòu)的圖。在電池裝置50中，將陰極51和陽極52彼此夾著隔紙53對置并卷繞起來。電池裝置50的最外部由保護帶54保護。
正如第一實施例，陰極51包括具有一對相對表面的陰極集流體51A以及設(shè)置在陰極集流體51A兩側(cè)或者單側(cè)上的陰極活性材料層51B。正如第一實施例，陽極52包括具有一對相對表面的陽極集流體52A以及設(shè)置在陽極集流體52A兩側(cè)或者單側(cè)上的陽極活性材料層52B。陰極集流體51A、陰極活性材料層51B、陽極集流體52A、陽極活性材料層52B以及隔紙53與第一實施例相似。
將凝膠電解質(zhì)注入到電池裝置50中，更具體的是注入到陰極51、陽極52和隔紙53中。該實施例中，如下所述，凝膠電解質(zhì)例如是通過將涂覆溶液加入到陰極21和陽極22中的至少一個之上，其涂覆溶液中高分子量化合物溶解在混合溶劑中。凝膠電解質(zhì)包括高分子量化合物和電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液的結(jié)構(gòu)，即溶劑和電解鹽與第一實施例相似。
高分子量化合物的示例包括醚高分子量化合物如聚環(huán)氧乙烷和含聚環(huán)氧乙烷的交聯(lián)聚合物；酯高分子量化合物如聚甲基丙烯酸酯；丙烯酸酯高分子量化合物；以及偏二氟乙烯聚合物如聚偏二氟乙烯和偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物。通過混合使用前述高分子量化合物中的一種或者多種。特別是，考慮到氧化還原穩(wěn)定性，希望使用氟化的高分子量化合物，如偏二氟乙烯聚合物。
例如可按下法制得該二次電池。
首先，如第一實施例，形成陰極51和陽極52。通過焊接將陰極端41連接到陰極集流體51A的一端，并通過焊接將陽極端42連接到陽極集流體52A的一端。
通過混合高分子量化合物、電解質(zhì)溶液以及混合溶劑(如二甲基碳酸酯)并同時將其加熱制備涂覆溶液。接著，將涂覆溶液分別施加并注入到陰極活性材料層51B和陽極活性材料層52B之上。蒸發(fā)掉混合溶劑以形成凝膠電解質(zhì)。不必在陰極51和陽極52上都形成該電解質(zhì)?？梢栽陉帢O51或者陽極52上形成電解質(zhì)。
接著，將其上形成了凝膠電解質(zhì)的陰極51和陽極52與其中的隔紙53層疊起來以獲得疊層體。沿著疊層體的縱向方向?qū)⑵渚砝@。將保護帶54粘附到其最外部以形成電池裝置50。
最后，例如，將電池裝置50夾在外部組件60A與60B之間，通過熱熔結(jié)合等方法將外部組件60A和60B的外緣部分粘附以密封電池裝置50。在這方面，將粘附膜61插入到陰極端41與外部組件60A、陰極端41與外部組件60B、陽極端42與外部組件60A、陽極端42與外部組件60B之間。從而完成該實施例的二次電池。
該二次電池可以起到并提供與第一實施例相同的作用。
除了凝膠電解質(zhì)的構(gòu)成不同之外，根據(jù)本發(fā)明第五實施例的二次電池具有與第四實施例相似的結(jié)構(gòu)。因此，并將參照圖4和5使用相同的附圖標記進行描述。
如下所述，首先將由含聚合化合物和電解質(zhì)溶液的物質(zhì)組成電解質(zhì)注入到陰極51和陽極52之中，之后聚合化合物聚合，從而形成凝膠電解質(zhì)通過上述方法形成凝膠電解質(zhì)。凝膠電解質(zhì)包括高分子量化合物和電解質(zhì)溶液，其中高分子量化合物的結(jié)構(gòu)中聚合化合物發(fā)生了聚合。
優(yōu)選具有丙烯酸基團或者甲基丙烯酸基團而非醚基團的聚合化合物。當具有醚基團時，陰離子與醚基團組合，導(dǎo)致降低了陰離子導(dǎo)電性。聚合化合物的具體示例包括單功能丙烯酸酯、單功能甲基丙烯酸酯、多功能丙烯酸酯、以及多功能甲基丙烯酸酯，其都不包括醚基團。聚合化合物更具體的示例包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸腈、甲基丙烯酸腈、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、以及三甲基丙烯酸酯。
特別的，優(yōu)選具有至少三種組分的化合物用作聚合化合物，三種組分分別為由化學(xué)式5表示的組分、由化學(xué)式6表示的組分以及由化學(xué)式7表示的組分。這種情況中，可以獲得很優(yōu)異的電池特性。在這一種化合物中，例如各組分的摩爾比為0.1≤α≤98、0≤β≤98、0.1≤γ≤98，其中化學(xué)式5的組分為α，化學(xué)式6的組分為β以及化學(xué)式7的組分為γ。各組分之間的鍵合關(guān)系可以是隨機的。例如，各組分可以重復(fù)地以特定規(guī)則或者以任意規(guī)則鍵合。
[化學(xué)式6] [化學(xué)式7]
化學(xué)式5至7之中，X11、X12、X2以及X3分別表示氫原子或者甲基基團(-CH3)。R1表示含有碳并不含有醚基團的組分。優(yōu)選R1為碳原子的數(shù)為10或更小的亞烴基基團，更特別優(yōu)選亞甲基基團(-CH2-)、乙烯基基團(-CH2CH2-)等。R2表示含有氫原子或者碳并且不含有醚基團的組分。優(yōu)選R2為碳的數(shù)目為10或更小的烷基基團，且其結(jié)構(gòu)可以是分支結(jié)構(gòu)，也可包括環(huán)狀結(jié)構(gòu)。R2的具體示例包括甲基基團、乙基基團(-CH2CH3)、丙基基團(-CH2CH2CH3)、異丙基基團(-CH(CH3)2)、丁基基團(-CH2CH2CH2CH3)、t-丁基基團(-C(CH3)3)、s-丁基基團(-CH(CH3)CH2CH3)、2-乙基己基基團(-CH2CH(C2H5)CH2CH2CH2CH3)、以及環(huán)己基(ciclohexyl)基團(-C6H11)。R3表示包括氫原子或者碳并不含有醚基團的組分。優(yōu)選R3為碳的數(shù)目為10或更小的烷基基團、或者用化學(xué)式8表示的基團、或者是用化學(xué)式9表示的基團。烷基基團可具有分支結(jié)構(gòu)，也可包括環(huán)狀結(jié)構(gòu)。R3的具體示例包括甲基基團、乙基基團、丙基基團、異丙基基團、丁基基團、t-丁基基團、s-丁基基團、2-乙基己基基團以及環(huán)己基基團。
-(CH2)a-(CF2)b-C(F)c-(R31)d化學(xué)式8中，R31表示氫原子、氟原子、或者甲基氟化物(-CF3)基團。a是0到6的整數(shù)，b是0到16的整數(shù)，c是1或者2，d是1或者2。
-R32-R33化學(xué)式9中，R32表示二價鍵合基團，R33表示環(huán)狀碳酸基團。
可以使用具有帶醚鍵的基團和聚合基團的聚合化合物。特別的，優(yōu)選具有在側(cè)鏈上具有醚鍵的基團的化合物。作為這種聚合化合物，優(yōu)選為例如具有用化學(xué)式10表示的結(jié)構(gòu)、用化學(xué)式11表示的結(jié)構(gòu)以及用化學(xué)式12表示的結(jié)構(gòu)的化合物。用這種化合物，能夠獲得非常優(yōu)異的電池特性。在此一種化合物中，例如各結(jié)構(gòu)組分的摩爾比是0.1≤A≤98、0≤B≤98以及0.1≤C≤98，優(yōu)選10≤A≤90、0≤B≤80以及10≤C≤80，更優(yōu)選40≤A≤90、10≤B≤80以及10≤C≤70，其中化學(xué)式10的組分是A、化學(xué)式11的組分是B、化學(xué)式12的組分是C。各組分之間的鍵合關(guān)系是任意的。例如，各組分可以重復(fù)地以特定規(guī)則或者以任意規(guī)則鍵合。

[化學(xué)式11] [化學(xué)式12] 在化學(xué)式10到12中，X4、X5和X6分別表示氫原子或者甲基基團。R4表示具有聚合基團的組分。R5表示具有帶醚鍵的組分。R6表示含碳的組分。
[化學(xué)式14] [化學(xué)式15]
作為這種聚合化合物，優(yōu)選為例如具有用化學(xué)式13表示的結(jié)構(gòu)、用化學(xué)式14表示的結(jié)構(gòu)以及用化學(xué)式15表示的結(jié)構(gòu)的化合物。
在該化學(xué)式13到15中，X4、X41、X5和X6分別表示氫原子或者甲基基團。R41表示氫原子或者碳的數(shù)目為5或更小的烷基基團，優(yōu)選為氫原子或者甲基基團。R51表示氫原子或者甲基基團。R52表示碳的數(shù)目為10或更小的烷基基團，或者具有碳的數(shù)目為12或更小的芳環(huán)的基團，優(yōu)選為碳的數(shù)目為5或更小的烷基基團或者具有碳的數(shù)目為8或更小的芳環(huán)的基團，更加優(yōu)選為碳的數(shù)目為3或更小的烷基基團。s是1到30的整數(shù)，優(yōu)選1到15的整數(shù)，更優(yōu)選1到10的整數(shù)。R61是用化學(xué)式16表示的基團、碳的數(shù)目為20或更小的烷基基團、具有碳的數(shù)目為12或更小的芳環(huán)的基團、用化學(xué)式17表示的基團、或者用化學(xué)式18表示的基團。在烷基基團的情況下，更優(yōu)選碳的數(shù)目為10或更小的烷基基團，尤其優(yōu)選碳的數(shù)目為8或更小的烷基基團。在具有芳環(huán)基團的情況下，更優(yōu)選具有碳的數(shù)目為8或更小的芳環(huán)的基團。
在化學(xué)式16中，R62表示氫原子或者甲基基團。R63表示碳的數(shù)目為10或更小的烷基基團、或者表示具有碳的數(shù)目為12或更小的芳環(huán)的基團。t表示0到30的整數(shù)。
-(CH2)e-(CF2)f-C(F)g-(R64)h化學(xué)式17中，R64表示氫原子、氟原子、或者甲基氟化物基團。e表示0到10的整數(shù)。f表示0到30的整數(shù)。g表示整數(shù)1或者2。h表示整數(shù)1或者2。
-R65-R66在化學(xué)式18中，R65表示二價鍵合基團，R66表示環(huán)狀碳酸基團或者環(huán)狀醚基團。
作為聚合化合物，僅僅可以使用一種。然而，希望使用單功能體和多功能體，或者一種或多種多功能體的混合物。使用這種結(jié)構(gòu)，凝膠電解質(zhì)的機械強度和電解質(zhì)溶液保持力變得相互一致。
高分子量化合物相對于電解質(zhì)溶液的比率對于100質(zhì)量份的電解質(zhì)溶液優(yōu)選為3質(zhì)量份到10質(zhì)量份。當高分子量化合物的比率低時，不能獲得足夠的機械強度。當高分子量化合物的比率高時，會降低離子導(dǎo)電性。
例如，可按如下方法制得該二次電池。
首先，如第一實施例中，形成陰極51和陽極52。之后，通過焊接將陰極端41連接到陰極集流體51A的一端，通過焊接將陽極端42連接到陽極集流體52A的一端。接著，按順序?qū)盈B并卷繞隔紙53、陰極51、隔紙53、以及陽極52。將保護帶54粘附到其最外部以形成卷繞電極體。隨后，將該卷繞電極體夾在外部組件60A與60B之間，在除一側(cè)之外的外緣部分施用熱熔結(jié)合，以得到袋狀的狀態(tài)。
之后，制備含前述電解質(zhì)溶液和聚合化合物，必要時還有聚合引發(fā)劑的電解合成物。將該電解合成物從外部組件60A和60B的開口注入到卷繞電極體。之后，對外部組件60A和60B的開口施用熱熔結(jié)合以封裝卷繞電極體?？梢允褂靡阎奈镔|(zhì)作為聚合引發(fā)劑。聚合引發(fā)劑的示例包括偶氮二(azobis)化合物、過氧化物、氫過氧化物、過氧化酯、以及氧化還原催化劑。聚合引發(fā)劑的具體示例包括過硫酸鉀、過硫酸銨、t-丁基過氧辛酸酯、過氧苯甲酰、過碳酸異丙酯2，4-過氧二氯苯甲酰、甲基乙烷過氧化酮、異丙基苯過氧化氫、偶氮二異丁腈、2.2’-偶氮二(2-氨基二丙烷)氯化氫、t-丁基過氧新癸酸、t-己基過氧新癸酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧新癸酸酯、t-丁基過氧新戊酸酯(t-butylperoxipivarate)、t-己基過氧新戊酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧-2-乙烷己酯、t-丁基過氧-2-乙烷己酯、t-丁基過氧異丁酯、t-丁基過氧-3，5，5-三甲基己酯、t-丁基過氧十二酸酯、以及t-丁基過氧醋酸酯。
特別的，優(yōu)選過氧化酯聚合引發(fā)劑如t-丁基過氧新癸酸酯、t-己基過氧新癸酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧新癸酸酯、t-丁基過氧新戊酸酯、t-己基過氧新戊酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧-2-乙烷己酯、t-丁基過氧-2-乙烷己酯、t-丁基過氧異丁酯、t-丁基過氧-3，5，5-三甲基己酯、t-丁基過氧十二酸酯、以及t-丁基過氧醋酸酯。使用這樣的過氧化酯聚合引發(fā)劑，在凝膠化期間能夠避免氣體產(chǎn)生，即使在聚合化合物的比率降低時也能夠?qū)崿F(xiàn)充分的凝膠化并且獲得足夠的機械強度。
接著，通過加熱卷繞電極體來形成凝膠電解質(zhì)，其中卷繞電極體的電解物質(zhì)組分是從外部組件60A和60B的外部注入從而聚合成聚合化合物。就此方面，優(yōu)選加熱溫度為90℃或更低，更優(yōu)選75℃或更低。由此制得本也可依下法制造該二次電池。例如，取代在制成卷繞電極體后注入電解物質(zhì)組分，可以在將電解質(zhì)組分施加到陰極51和陽極52上之后卷繞陰極51和陽極52，將卷繞體裝入外部組件60A和60B之內(nèi)，隨后進行加熱。也可以在將電解質(zhì)組分施加到陰極51和陽極52上并通過加熱形成凝膠電解質(zhì)后，卷繞陰極51和陽極52，然后將卷繞電極體裝入外部組件60A和60B內(nèi)。然而，優(yōu)選在將卷繞電極體裝入到外部組件60A和60B內(nèi)之后實施加熱。如果在通過加熱形成凝膠電解質(zhì)之后卷繞陰極51和陽極52，凝膠電解質(zhì)與隔紙53之間的界面連接會變得不充分，并且內(nèi)阻會變高。
該二次電池可以提供并起到如第一實施例中的作用。特別的，當電解質(zhì)含有高分子量化合物時，能夠進一步改善高溫貯存特性，該高分子量化合物具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中聚合具有丙烯酸基團或者甲基丙烯酸基團并不具有醚基團的聚合化合物。
將對本發(fā)明具體示例的進一步描述如下。
(示例1-1至1-11)制備鋰離子二次電池，在該二次電池中，用通過鋰的植入和析出的容量分量來表示陽極容量。在這些示例中，制得如圖3所示的硬幣型二次電池。因此，將用如圖3所示相同的附圖標記進行描述。
首先，如下形成陰極32。示例1-1至1-11的陰極32的結(jié)構(gòu)是相同的。首先，以Li2CO3∶CoCO3＝0.5∶1的摩爾比混合碳酸鋰(Li2CO3)和碳酸鈷(CoCO3)。在空氣中以900℃燒制混合物5小時，以獲得用作陰極活性材料的鈷酸鋰(LiCoO2)。接著，將91質(zhì)量份所制得的鈷酸鋰、6質(zhì)量份用作導(dǎo)電助劑的石墨、以及3質(zhì)量份用作粘結(jié)劑的聚偏二氟乙烯混合，以制備陰極混合物。隨后，將該陰極混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮溶劑中以獲得陰極混合漿料。將該陰極混合漿料均勻地施加到由20μm厚的鋁箔構(gòu)成的陰極集流體32A上，干燥，并用輥壓機械壓模以形成陰極活性材料層32B。之后，將所獲陰極32沖壓成直徑為15mm的圓形。
如下形成陽極34。示例1-1至1-3、示例1-4至1-5、示例1-6至1-8、以及示例1-9至1-11中陽極34的構(gòu)造彼此不同。示例1-1至1-8中，首先制備人造石墨粉末、銅錫(CuSn)合金粉末、或硅粉末作為陽極活性材料。將90質(zhì)量份的陽極活性材料和10質(zhì)量份用作粘結(jié)劑的聚偏二氟乙烯混合以制備陽極混合物。隨后，將該陽極混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮溶劑中以獲得陽極混合漿料。將該陰極混合漿料均勻地施加到由15μm或10μm厚的銅箔構(gòu)成的陽極集流體34A上，干燥并用輥壓機械壓模以形成陽極活性材料層34B。將所得陽極34沖壓成直徑為16mm的圓形。在示例1-9至1-11中，使用電子束淀積法在15μm厚的銅箔構(gòu)成的陽極集流體34A上形成由硅構(gòu)成的陽極活性材料層34B。之后，將所得陽極34沖壓成直徑為16mm的圓形。在示例1-1至1-11中，陰極32與陽極34之間的表面密度比率設(shè)計成使得可用通過鋰的植入和析出的容量分量來表示陽極34的容量。
此外，將水加入到碳酸乙烯和二乙基碳酸酯以質(zhì)量比1∶1混合的溶劑中并將電解鹽溶解在該溶劑中以制備電解質(zhì)溶液。在示例1-1、1-2、1-4、1-6、1-7、以及1-9中僅僅使用第一電解鹽，Li[B(CF3)4]，作為電解鹽。在示例1-3、1-5、1-8、1-10和1-11中使用第一電解鹽，Li[B(CF3)4]和第二電解鹽LiPF6。如表1至4所示Li[B(CF3)4]和LiPF6的含量變化。關(guān)于電解質(zhì)溶液，通過Karl Ficher法進行微化學(xué)分析。將所獲得相對于電解質(zhì)溶液的質(zhì)量比的水分在表1至4中列出。





之后，將制成的陰極32和陽極34放在夾有由多微孔聚乙烯膜構(gòu)成的隔紙35的外殼31上。將電解質(zhì)溶液注到陰極32和陽極34上。通過覆蓋外杯33并填縫來進行密封。從而得到示例1-1至1-11的二次電池。
作為相對于這些示例的比較例1-1至1-5，以分別與示例1-1、1-2、1-4、1-6和1-9中相似的方式制造二次電池，除僅用LiPF6作為電解鹽。比較例1-1相應(yīng)于示例1-1和1-3。比較例1-2相應(yīng)于示例1-2。比較例1-3相應(yīng)于示例1-4和1-5。比較例1-4相應(yīng)于示例1-6至1-8。比較例1-5相應(yīng)于示例1-9至1-11。關(guān)于比較例1-1至1-5的電解質(zhì)溶液，通過Karl Ficher法進行微化學(xué)分析。將所獲得的關(guān)于電解質(zhì)溶液的水分質(zhì)量比列示于表1至4中。
關(guān)于示例1-1至1-11和比較例1-1至1-5所制得的二次電池，對高溫貯存特性進行如下評價。在23℃的環(huán)境中，進行9次恒流和恒壓充電以及恒流放電。之后，再進行恒流和恒壓充電。在60℃的環(huán)境中貯存二次電池三天。之后，再進行恒流放電。然后，得到貯存之后的放電容量相對于貯存之前第9次循環(huán)放電容量的比率(％)。關(guān)于這方面，在電流密度為1mA/cm2且上限電壓為4.2V的條件下進行恒流和恒壓充電。在電流密度為1mA/cm2且終止電壓為3V的條件下進行恒流放電。將所得到的結(jié)果列在表1到4中。表1到4中的初始容量指的是貯存之前進行第一次循環(huán)時的放電容量。
如表1到4所示，根據(jù)示例1-1至1-11，其中用Li[B(CF3)4]，相對于比較例1-1至1-5能夠改善高溫貯存特性。即，發(fā)現(xiàn)當電解質(zhì)溶液包括由B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一陰離子時，能夠改善高溫貯存特性。
在用LiPF6的比較例1-1和1-2中，在水分含量為27ppm的比較例1-1與水分含量為115ppm的比較例1-2間存在關(guān)于高溫貯存特性的微細差別。同時，在用Li[B(CF3)4]的示例1-1和1-2中，水分含量為25ppm的示例1-1相對于水分含量為126ppm的示例1-2可改善高溫貯存特性。即，發(fā)現(xiàn)在包括第一陰離子時，為改善高溫貯存特性，優(yōu)選電解質(zhì)溶液中的水分含量少。
根據(jù)示例1-3、1-5、1-8、及1-11，其中使用Li[B(CF3)4]和LiPF6的混合物，相對于其中僅使用Li[B(CF3)4]的示例1-1、1-2、1-4、1-6、1-7、以及1-9，能夠增加初始容量。即，發(fā)現(xiàn)當除了第一陰離子之外還包括第二陰離子時，能夠改善容量。
(示例2-1至2-27)制造電池，其中陽極容量包括通過鋰的植入和析出的容量分量以及通過鋰的沉淀和溶解的容量分量，并且用兩種容量分量之和來表示陽極容量。在這些示例中，制得如圖1所示的圓柱型二次電池。
首先，如示例1-1地形成陰極21和陽極22。即，用鈷酸鋰作為陰極21的陰極活性材料，用人造石墨作為陽極22的陽極活性材料。然而，將陰極21與陽極22之間的面密度比率設(shè)計成陽極容量包括通過鋰的植入和析出的容量分量以及通過鋰的沉淀和溶解的容量分量，并且用兩種容量分量之和來表示陽極22的容量。
在分別形成陰極21和陽極22之后，制備由25μm厚的微多孔聚丙烯膜構(gòu)成的隔紙23。之后，將陽極22、隔紙23、陰極21、及隔紙23按照此順序?qū)盈B。將層疊體旋轉(zhuǎn)卷繞幾次。從而制得該電池裝置20。
通過將第一電解鹽或?qū)⒌谝浑娊恹}和第二電解鹽溶入由丙烯碳酸酯和二甲基碳酸酯以體積比1∶1混合的溶劑中制備電解質(zhì)溶液。關(guān)于這方面，在示例2-1至2-27中，電解質(zhì)溶液中第一電解鹽和第二電解鹽的種類及含量的改變列在表5和6中。
接著，將電池裝置20夾在絕緣板12與13之間。陽極端26焊接到電池外殼11，陰極端25焊接到安全閥機構(gòu)15。然后將電池裝置20封裝在由鍍鎳鐵構(gòu)成的電池外殼11之內(nèi)。之后，將制備的電解質(zhì)溶液注入電池外殼11內(nèi)。從而得到示例2-1到2-27的二次電池。



作為與相對于這些示例的比較例2-1，以與這些示例中相似的方法制造二次電池，除僅使用含量為1.0mol/kg的LiPF6作為電解鹽。
關(guān)于示例2-1至2-27和比較例2-1的二次電池，分別測出初始容量和高溫貯存特性。在600mA的恒流條件下進行充電直到電池電壓達到4.2V，然后在4.2V的恒壓條件下進行直到電流達到1mA。在400mA的恒流條件下進行放電直到電池電壓達到3.0V。初始容量是如上在第一次循環(huán)時獲得的放電容量。在測量初始容量之后，再對電池充分充電，在60℃的常溫池中貯存一周。之后，進行400mA的恒流放電直到終止電壓達到3.0V，得到放電容量。然后，將初始容量為100在貯存之后的容量保持比率作為高溫貯存特性。所得到的結(jié)果列在表5和6中。
將示例2-1至2-27以及比較例2-1在前述條件下充放電一個循環(huán)再充分充電的二次電池分解。經(jīng)目測以及7Li核磁共振法檢測這些電池中鋰金屬是否沉淀在陽極活性材料層22B上。此外，在前述條件下對這些電池進行第二次循環(huán)充電和放電，充分放電，并進行分解。然后，用與上述相似的方法檢測這些電池中鋰金屬是否沉淀在阻極活性材料層22B上。
結(jié)果，在示例2-1至2-27以及比較例2-1的二次電池中，在充分充電的狀態(tài)下陽極活性材料層22B上存在鋰金屬。在充分放電狀態(tài)下不存在鋰金屬。即，發(fā)現(xiàn)陽極22的容量包括通過鋰的沉淀和溶解的容量分量以及通過鋰的植入和析出的容量分量，且用兩種容量分量之和來表示。
如表5和6所示，根據(jù)使用第一電解鹽的示例2-1到2-27，初始容量可等于或者高于未使用第一電解鹽的比較例2-1，且能改善高溫貯存特性。
即，發(fā)現(xiàn)當包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一陰離子時，在陽極22的容量包括通過鋰的植入和析出的容量分量以及通過鋰的沉淀和溶解的容量分量，且陽極22的容量用兩種容量分量之和來表示的電池中，能夠獲得大容量，且能夠改善高溫貯存特性。此外，可以證明當?shù)谝浑娊恹}或者第一陰離子的含量為從0.01mol/kg到2.0mol/kg時，能夠改善特性。
如在示例2-1和示例2-3、2-12至2-21之間的對比所示，根據(jù)使用第一電解鹽和第二電解鹽混合物的示例2-3、2-12至2-21相對于僅使用第一電解鹽的示例2-1能夠改善初始容量。特別的，在使用LiPF6作為第二電解鹽的示例2-3中，相對于示例2-1也可以明顯改善高溫貯存特性。
即，發(fā)現(xiàn)除第一陰離子外使用其它第二陰離子時，可進一步改善容量。特別的，發(fā)現(xiàn)將PF6-用作第二陰離子時，還可以明顯改善高溫貯存特性。
(示例3-1至3-5)制造包括凝膠電解質(zhì)的鋰離子二次電池，其中凝膠電解質(zhì)是通過將由高分子量化合物溶解到混合溶劑中得到的涂覆溶液施加到在陰極或者陽極上形成的。這些實施例中，制得如圖4和5所示的二次電池。
首先，如示例1-1形成陰極51和陽極52。即，以鈷酸鋰為陰極51的陰極活性材料，以人造石墨為陽極52的陽極活性材料。陰極51和陽極52的面密度比率設(shè)計成陽極52的容量用通過鋰的植入和析出的容量分量來表示。
偏二氟乙烯和六氟丙稀的共聚物作為高分子量化合物以相對于溶液5wt％添加，所述溶液中混合了14.4質(zhì)量份丙稀碳酸酯、14.4質(zhì)量份乙烯碳酸酯、電解鹽、以及60質(zhì)量份二甲基碳酸酯的混合溶劑。將產(chǎn)物加熱、攪拌并膨脹以制備涂覆溶液。在此，示例3-1中僅使用第一電解鹽Li[B(CF3)4]作為電解鹽，在示例3-2至3-5中使用第一電解鹽Li[B(CF3)4]和第二電解鹽。如表7所示改變示例3-1至3-5電解質(zhì)溶液中第一電解鹽的含量以及電解質(zhì)溶液中第二電解鹽的種類和含量。共聚物中偏二氟乙烯和六氟丙稀的質(zhì)量比是93∶7。


接著，將涂覆溶液施加到陰極51和陽極52上后，揮發(fā)掉二甲基碳酸酯以形成凝膠電解質(zhì)。之后，將在其上形成了凝膠電解質(zhì)的陰極51和陽極52夾著由多微孔聚乙烯膜構(gòu)成的隔紙53層疊，并卷繞幾次。將保護帶54粘附在最外部以形成電池裝置50。隨后，將陰極端41和陽極端42引到外部的同時，在低壓下將電池裝置50封裝在由層疊膜構(gòu)成的外部組件60A和60B內(nèi)部。從而得到示例3-1至3-5的二次電池。
作為相對于這些示例的比較例3-1，除僅用LiPF6作為電解鹽，且LiPF6的含量為1.0mol/kg之外，以與這些示例中相似的方式制造二次電池。
關(guān)于示例3-1至3-5和比較例3-1所制得的二次電池，測定高溫貯存特性。首先，在25℃下進行100mA的恒流恒壓充電15小時至到上限4.2V。然后，進行100mA的恒流放電至達到終止電壓2.5V。隨后，在25℃下進行100mA的恒流恒壓充電2小時至到上限4.2V，然后進行50次500mA的恒流放電至到終止電壓2.5V。將第一次循環(huán)時的放電容量設(shè)定為初始容量，第50次循環(huán)時的放電容量設(shè)為標準容量。之后，在25℃下進行1000mA的恒流恒壓充電2小時至到上限4.2V。將充過電的電池在80℃的恒溫池中貯存2天。然后，再進行500mA的恒流放電至到終止電壓2.5V，得到貯存后的放電容量。標準容量為100％，將貯存后的容量保持率設(shè)為高溫貯存特性。將所得到的結(jié)果列在表7中。
如表7所示，根據(jù)使用Li[B(CF3)4]的示例3-1至3-5，與未使用Li[B(CF3)4]的比較例3-1相比改善了高溫貯存特性。即，發(fā)現(xiàn)在含有凝膠電解質(zhì)的二次電池中，該凝膠電解質(zhì)通過將其中高分子量化合物溶解在混合溶劑中的涂覆溶液施加到陰極21和陽極22上形成，當包括由B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一陰離子時，能夠改善高溫貯存特性。
此外，如示例3-1至3-5中的比較，根據(jù)使用第一電解鹽和第二電解鹽的混合物的示例3-2至3-5，與僅用第一電解鹽的示例3-1相比能改善初始容量。即，發(fā)現(xiàn)當除第一陰離子外還含有第二陰離子時，能夠提高容量。
(示例4-1至4-6)制造包括凝膠電解質(zhì)的二次電池，其中凝膠電解質(zhì)是通過首先將含有聚合化合物物質(zhì)的電解質(zhì)組分和電解質(zhì)溶液注入陰極和陽極，之后聚合聚合化合物來形成的。在這些實施例中，制得如圖6所示的通常稱為扁平型(或者紙型/卡型)二次電池。該二次電池中，陰極71和陽極72夾著隔紙73層疊起來并在其中注入凝膠電解質(zhì)，然后封裝在外部組件74內(nèi)。
首先，如示例1-1形成陰極71和陽極72。即，以鈷酸鋰為陰極71的陰極活性材料，以人造石墨為陽極72的陽極活性材料。陰極71與陽極72間面密度比率設(shè)計成用通過鋰的植入和析出的容量分量表示陽極72容量。
此外，相對于100質(zhì)量份電解質(zhì)溶液，將5質(zhì)量份的聚合化合物溶液和0.1質(zhì)量份作為聚合引發(fā)劑的t-丁基過氧化新癸酸混合，以形成電解質(zhì)的物質(zhì)組分。使用的電解質(zhì)溶液，其中第一電解鹽Li[B(CF3)4]或者第一電解鹽Li[B(CF3)4]和第二電解鹽LiPF6作為電解鹽溶解在乙烯碳酸酯和二乙烯碳酸酯以3∶7的質(zhì)量比混合的溶劑之中。如表8和9所示，改變示例4-1至4-6電解質(zhì)溶液中第一電解鹽以及電解質(zhì)溶液中第二電解鹽的含量。示例4-1至4-3中使用如化學(xué)式19所示的具有以摩爾比a∶b∶c＝30∶40∶30的3種組分的化合物作為聚合化合物，示例4-4至4-6中使用如化學(xué)式20所示的具有以摩爾比a∶b∶c＝50∶30∶20的3種組分的化合物作為聚合化合物。





接著，將電解質(zhì)成分物質(zhì)注入到制得的陰極71和陽極72后，將陰極71和陽極72夾著由厚度為25μm的多微孔聚乙烯薄膜構(gòu)成的隔紙73而接觸，并在低壓下封裝在外部組件74之內(nèi)。作為外部組件74，使用了防水鋁層疊膜，其中25μm厚的尼龍膜、40μm厚的鋁箔、以及30μm厚的聚丙烯膜從最外層起按此順序?qū)盈B起來使用。之后，將產(chǎn)物夾在玻璃板之間，在75℃下加熱30分鐘。通過聚合聚合化合物使得電解質(zhì)成分物質(zhì)凝膠化以形成凝膠電解質(zhì)。從而得到示例4-1至4-6的二次電池。
作為與這些示例相關(guān)的比較例4-1和4-2，除僅使用含量為0.1mol/dm3的LiPF6作為電解鹽外，以與示例4-1和4-4中相似的方式制造二次電池。比較例4-1相應(yīng)于示例4-1至4-3，比較例4-2對應(yīng)于示例4-4至4-6。
關(guān)于示例4-1至4-6及比較例4-1和4-2所制得的二次電池，如示例3-1中地測出高溫貯存特性。將所得結(jié)果列于表8和9中。
如表8和9所示，根據(jù)其中使用Li[B(CF3)4]的示例4-1至4-6，與其中未使用Li[B(CF3)4]的比較例4-1和4-2相比改善了高溫貯存特性。即，發(fā)現(xiàn)在含通過將含聚合化合物和電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)成分物質(zhì)注入陰極71和陽極72中后聚合聚合化合物而形成的凝膠電解質(zhì)的二次電池中，在包括用[B(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一陰離子時，能夠改善高溫貯存特性。
此外，如示例4-1至4-3與示例4-4至4-6間比較所示，根據(jù)使用第一電解鹽和第二電解鹽的混合物的示例4-2、4-3、4-5和4-6，與僅使用第一電解鹽的示例4-1和4-4相比能改善初始容量。即，發(fā)現(xiàn)當除了第一陰離子外還包括第二陰離子時，能夠改善容量。
此外，如表8與表9間的比較所示，示例4-1至4-3與使用結(jié)構(gòu)中聚合了包括不含醚基團的聚合化合物的高分子量化合物的比較例4-1之間的高溫貯存特性差異大于示例4-4至4-6與使用結(jié)構(gòu)中聚合了包括含醚基團的聚合化合物的高分子量化合物的比較例4-2之間的高溫貯存特性之間的差異。即，發(fā)現(xiàn)當使用結(jié)構(gòu)中聚合了包括不含醚基團的聚合化合物的高分子量化合物時，能夠獲得較大的影響。
在上述示例中，已通過列舉第一電解鹽的具體示例作出說明。看起來上述效果是由第一電解鹽的結(jié)構(gòu)所引發(fā)的。因此，當含用化學(xué)式2表示的其它第一電解鹽或其它第一陰離子時能夠得到相似的結(jié)果。
雖然已經(jīng)參照實施例和示例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于前述的實施例和示例，而是可以進行各種修改。例如，在上述實施例和示例中，已經(jīng)給出使用鋰作為電極反應(yīng)物質(zhì)的輕金屬的情況。然而，本發(fā)明也可在使用長周期元素周期表中的第一族中的其它元素如鈉(Na)和鉀(K)的情況下，使用長周期元素周期表中的第二族元素中的其它元素如鎂和鈣(Ca)的情況下，使用其它輕金屬如鋁的情況，以及使用鋰或者前述輕金屬的合金的情況下實施。在這些情況下，也能夠取得相似的效果。在此方面，相應(yīng)于使用的輕金屬來選擇能夠植入和析出輕金屬的陽極材料、陰極物質(zhì)、非水溶劑等等。
在前述的實施例和示例中，已經(jīng)敘述了使用電解質(zhì)溶液或者是一種固體電解質(zhì)的凝膠電解質(zhì)的情況。然而，也可使用其它的電解質(zhì)。其它電解質(zhì)的示例包括高聚合物固體電解質(zhì)，其中是將電解鹽溶解在具有離子導(dǎo)電性的高分子量化合物中；由離子導(dǎo)電陶瓷、離子導(dǎo)電玻璃或者離子晶體組成的離子導(dǎo)電無機化合物中；離子導(dǎo)電無機化合物和電解質(zhì)溶液的混合物中；以及離子導(dǎo)電無機化合物和凝膠電解質(zhì)或者高聚合物固體電解質(zhì)的混合物。作為高聚合物固體電解質(zhì)的高分子量化合物，可以單獨使用、混合使用、或者共聚使用醚高分子量化合物比如聚乙烯氧化物和包括聚乙烯氧化物的交聯(lián)體，酯高分子量化合物如聚甲基丙烯酸酯，或丙烯酸酯高分子量化合物。能夠使用氮化鋰、磷酸鋰等作為無機固體電解質(zhì)。
此外，在前面的實施例和示例中，已經(jīng)通過示例解釋了二次電池的結(jié)構(gòu)。然而，本發(fā)明還可以在具有其它結(jié)構(gòu)的電池中實施。例如，在前述的實施例和示例中，已經(jīng)給出對于圓柱型、卷繞層壓型、硬幣型以及單層層壓型二次電池的描述。但是本發(fā)明也可在分層層壓型，另外還有方型和紐扣型二次電池中實施。此外，本發(fā)明還可用于一次電池中，而非二次電池。
根據(jù)上述技術(shù)，很明顯可以對本發(fā)明進行多種改進和變動。因此可以理解除象具體描述的之外，本發(fā)明還可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實施。
權(quán)利要求
1.一種電池，包括陰極；陽極；以及電解質(zhì)，其中電解質(zhì)包括用化學(xué)式1表示的陰離子，化學(xué)式1為(B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-，在化學(xué)式1中，RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烴基團，其中的氟或者碳的數(shù)量分別為從1至12。
2.如權(quán)利要求1所述的電池，其中使用自輕金屬和能夠植入并析出輕金屬的陽極材料構(gòu)成的組中選取的至少一種作為陽極活性材料。
3.如權(quán)利要求1所述的電池，其中陽極包括由自碳材料、硅(Si)的單質(zhì)、合金和化合物、以及錫(Sn)的單質(zhì)、合金和化合物構(gòu)成的組中選取的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的電池，其中陽極包括陽極集流體和通過由氣相法、液相法以及燒結(jié)法構(gòu)成的組中選取的至少一種方法在陽極集流體上形成的陽極活性材料層。
5.如權(quán)利要求1所述的電池，其中電解質(zhì)中的濕份含量相對于電解質(zhì)的質(zhì)量比為100ppm或者更少。
6.如權(quán)利要求1所述的電池，其中電解質(zhì)包括除了上述陰離子之外的其它陰離子。
7.如權(quán)利要求6所述的電池，其中電解質(zhì)包括由PF6-、BF4-、ClO4-、ASF6-、化學(xué)式2表示的陰離子及化學(xué)式3表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種作為其它陰離子，其中，化學(xué)式2為([N(CiF2i+1SO2)(CjF2i+1SO2)]-，在化學(xué)式2中，i和j是1或更大的整數(shù)，化學(xué)式3為([C(C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，在化學(xué)式3中，p、q和r是1或更大的整數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的電池，其中電解質(zhì)包括由PF6-、BF4-、ClO4-、ASF6-、化學(xué)式2表示的陰離子、及化學(xué)式3表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種作為其它陰離子。
9.一種電池，包括陰極；陽極；以及電解質(zhì)，其中陽極容量包括通過輕金屬的植入和析出的容量分量以及通過輕金屬的沉淀和溶解的容量分量，陽極容量由該些容量分量之和表示，并且電解質(zhì)包括由化學(xué)式1表示的陰離子。
10.如權(quán)利要求9所述的電池，其中電解質(zhì)包括除了上述陰離子之外的其它陰離子。
11.如權(quán)利要求10所述的電池，其中電解質(zhì)包括由PF6-、BF4-、ClO4-、ASF6-、化學(xué)式2表示的陰離子、及化學(xué)式3表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種作為其它陰離子。
12.如權(quán)利要求11所述的電池，其中電解質(zhì)包括PF6-和由BF4-、ClO4-、ASF6-、化學(xué)式2表示的陰離子、及化學(xué)式3表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種作為其它陰離子。
13.一種電池，包括陰極；陽極；以及電解質(zhì)，其中電解質(zhì)包括高分子量化合物和由化學(xué)式1表示的陰離子。
14.如權(quán)利要求13所述的電池，其中高分子量化合物包括偏二氟乙烯的聚合物。
15.如權(quán)利要求13所述的電池，其中高分子量化合物的結(jié)構(gòu)中聚合了含丙烯酸酯基團或者甲基丙烯酸酯基團且不含有醚基團的聚合化合物，或者其結(jié)構(gòu)中聚合了含帶醚鍵的基團以及聚合基團的聚合化合物。
16.如權(quán)利要求13所述的電池，其中電解質(zhì)包括除了上述陰離子之外的其它陰離子。
17.如權(quán)利要求16所述的電池，其中電解質(zhì)包括由PF6-、BF4-、ClO4-、ASF6-、化學(xué)式2表示的陰離子、及化學(xué)式3表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種作為其它陰離子。
18.如權(quán)利要求17所述的電池，其中電解質(zhì)包括PF6-和由BF4-、ClO4-、ASF6-、化學(xué)式2表示的陰離子、及化學(xué)式3表示的陰離子構(gòu)成的組中選取的至少一種作為其它陰離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池，其能夠改善電池特性如高溫貯存特性。該電池包括電池裝置，其中陰極和陽極連同其間的隔紙一起卷繞。陽極包括能夠植入并析出Li的陽極材料作為陽極活性材料。電解質(zhì)溶液注入到隔紙之間。電解質(zhì)溶液包括溶劑以及溶解在溶劑中的電解鹽如Li[B(CF
文檔編號H01M10/0568GK1543007SQ200410059539
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者洼田忠彥, 惠, 足立百惠, 藤田茂 申請人:索尼株式會社