氧化物(一氧化 娃(SiO)、SiOx(0〈x〈2)、二氧化錫(SnO2)、SnOx (0〈x〈2)、SnSiO3 等)以及碳化物(SiC等) 等。此外,作為其他負極活性物質(zhì),還可以列舉出例如鈉金屬等金屬材料、鈉-鈦復(fù)合氧化 物(鈦酸鈉:Na4Ti5O12)等鈉-過渡金屬復(fù)合氧化物。但并不限定于這些材料,可以使用可 被用作鈉離子二次電池用負極活性物質(zhì)的傳統(tǒng)公知的材料。這些負極活性物質(zhì)可以僅單獨 使用1種,也可以將2種以上組合使用。
[0071]作為中間極活性物質(zhì),可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)選定的正極活性物質(zhì)和負極活 性物質(zhì)來選擇,條件是所述中間極活性物質(zhì)的電極電勢介于所述正極活性物質(zhì)的電極電勢 和負極活性物質(zhì)的電極電勢之間,優(yōu)選接近所述正極活性物質(zhì)的電極電勢和負極活性物質(zhì) 的電極電勢的中值。作為具有這樣的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的中間極活性物質(zhì),可以列舉出例如 Na2Ti307、TiO2等,但不限于此。
[0072]1-2.集電體
[0073] 正極集電體、負極集電體和中間極集電體由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。集電體的大小可根 據(jù)電池的使用用途來確定。例如,如果在要求高能量密度的大型電池中使用,則可以使用面 積大的集電體。對集電體的厚度沒有特殊限制。集電體的厚度通常為1~IOOUm左右。對 于集電體的形狀沒有特別地限定。對構(gòu)成集電體的材料沒有特殊限制。例如,可以采用金 屬、導(dǎo)電性高分子材料或在非導(dǎo)電性高分子材料中添加導(dǎo)電性填料而得到的樹脂。具體地, 作為金屬,可以列舉出鋁、鎳、鐵、不銹鋼、鈦及銅等。除此之外,優(yōu)選使用鎳與鋁的包層材料 (cladmaterial)、銅與錯的包層材料、或者這些金屬的組合的鍍覆材料等。此外,還可以是 金屬表面包覆鋁而成的箔。這其中,從電子傳導(dǎo)性、電池工作電壓、采用濺射法時負極活性 物質(zhì)相對于集電體的密合性等觀點出發(fā),優(yōu)選鋁、不銹鋼、銅及鎳。
[0074] 此外,作為導(dǎo)電性高分子材料,可以列舉出例如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、 聚對苯撐(polyparaphenylene)、聚苯乙炔、聚丙烯腈、聚嗯二唑等。這樣的導(dǎo)電性高分子 材料即使不添加導(dǎo)電性填料也具有充分的導(dǎo)電性,因此在制造工序的容易化或集電體的輕 質(zhì)化方面是有利的。
[0075] 作為非導(dǎo)電性高分子材料,可以列舉出例如聚乙烯(PE;高密度聚乙烯(HDPE)、低 密度聚乙烯(LDPE)等)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈(PEN)、聚酰 亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、聚丙 烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯 (PVdF)、聚苯乙烯(PS)等。這樣的非導(dǎo)電性高分子材料可以具有優(yōu)異的耐電壓性或耐溶劑 性。
[0076] 根據(jù)需要,可以在上述的導(dǎo)電性高分子材料或非導(dǎo)電性高分子材料中添加導(dǎo)電性 填料。特別是,在作為集電體的基體材料的樹脂僅由非導(dǎo)電性高分子構(gòu)成的情況下,為了賦 予樹脂以導(dǎo)電性,必然需要導(dǎo)電性填料。導(dǎo)電性填料只要是具有導(dǎo)電性的物質(zhì)即可無特殊 限制地使用。例如,作為導(dǎo)電性、耐電壓性或鋰離子阻斷性優(yōu)異的材料,可以列舉出金屬、導(dǎo) 電性碳等。作為金屬,沒有特殊限制,優(yōu)選包含選自Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、 Sb及K中的至少1種金屬或含這些金屬的合金或金屬氧化物。此外,作為導(dǎo)電性碳,沒有 特殊限制,優(yōu)選包含選自乙炔黑、Vulcan(注冊商標(biāo))、BlackPearl(注冊商標(biāo))、碳納米纖 維、KetjenBlack(注冊商標(biāo))、碳納米管、碳納米突(CarbonNanohorn)、碳納米球(Carbon Nanoballoon)及富勒烯中的至少1種。作為導(dǎo)電性填料的添加量,只要能夠?qū)婓w賦予 充分的導(dǎo)電性的量即可,沒有特殊限制。一般為集電體整體的5~35質(zhì)量%左右。
[0077] 此外,作為正極集電體,可以使用任何被用作正極集電體的已知材料;作為負極集 電體,可以使用任何被用作負極集電體的已知材料;作為中間極集電體,可以使用任何被用 作正極或負極集電體的已知材料。
[0078] 在本發(fā)明中,從減小電池的內(nèi)部電阻的角度考慮,優(yōu)選所述正極集電體、負極集電 體、中間極集電體中的至少一個是多孔集電體。更優(yōu)選至少所述中間極集電體是多孔集電 體。所述多孔集電體可以是網(wǎng)狀、海綿狀、無紡布狀或貫通孔狀。
[0079] 1-3.電極
[0080] 可以采用傳統(tǒng)公知的方法在所述集電體(正極集電體、負極集電體或中間極集電 體)上形成所述活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)、負極活性物質(zhì)或中間極活性物質(zhì))的層來制備 所述電極(正極、負極或中間極),但不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所要制造的電池 的類型,來選擇合適的方法制造電極。例如,作為鉛酸電池的負極,可以直接使用鉛板。
[0081] 使用電極活性物質(zhì)的電極的制造可利用常規(guī)方法進行。即,可以將電極活性物質(zhì) 和粘合劑、以及根據(jù)需要而使用的導(dǎo)電材料及增稠劑等進行干式混合并制成片狀,再將該 片狀材料壓合在電極集電體上,或?qū)⑦@些材料溶解或分散在液體介質(zhì)中制成漿料,將該漿 料涂布于電極集電體上并進行干燥,由此在集電體上形成電極活性物質(zhì)層,從而獲得電極。
[0082] 電極活性物質(zhì)在電極活性物質(zhì)層中的含量優(yōu)選為80質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為82質(zhì) 量%以上、特別優(yōu)選為84質(zhì)量%以上。另外,其上限優(yōu)選為95質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為93質(zhì) 量%以下。
[0083] 為了提高經(jīng)過涂布、干燥而得到的電極活性物質(zhì)層中電極活性物質(zhì)的填充密度, 優(yōu)選通過手動壓機、輥壓機等進行壓實化。就電極活性物質(zhì)層的密度而言,其下限優(yōu)選為 I. 5g/cm3以上、更優(yōu)選為2g/cm3、進一步優(yōu)選為2. 2g/cm3以上,其上限優(yōu)選為3. 5g/cm3以 下、更優(yōu)選為3g/cm3以下、進一步優(yōu)選為2. 8g/cm3以下的范圍。
[0084] 作為導(dǎo)電材料,可任意使用公知的導(dǎo)電材料。作為其具體例,可列舉銅、鎳等金屬 材料;天然石墨、人造石墨等石墨(graphite);乙塊黑等炭黑;針狀焦等無定形碳等碳材料 等。需要說明的是,這些導(dǎo)電材料可以單獨使用一種,也可以以任意組合及比例將兩種以上 組合使用。所使用的導(dǎo)電材料在電極活性物質(zhì)層中的含量通常為〇. 01質(zhì)量%以上、優(yōu)選為 0. 1質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為1質(zhì)量%以上,且其上限通常為50質(zhì)量%以下、優(yōu)選為30質(zhì)量% 以下、更優(yōu)選為15質(zhì)量%以下。
[0085] 作為用于制造電極活性物質(zhì)層的粘合劑,并無特殊限制,采用涂布法的情況下,只 要是可溶解或分散于制造電極時所使用的液體介質(zhì)中的材料即可,作為其具體例,可列舉: 聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺、芳香族聚酰胺、纖 維素、硝基纖維素等樹脂類高分子;SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)、NBR(丁腈橡膠)、氟橡膠、 異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、乙丙橡膠等橡膠狀高分子;苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚 物或其加氫產(chǎn)物、EPDM(乙烯-丙烯-二烯三元共聚物)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-乙烯共聚 物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或其加氫產(chǎn)物等熱塑性彈性體狀高分子;間規(guī)立 構(gòu)1,2_聚丁二烯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯-a-烯烴共聚物等軟質(zhì) 樹脂狀高分子;聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯、氟化聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯-乙烯共聚 物等氟類高分子;具有堿金屬離子(特別是鋰離子)的離子傳導(dǎo)性的高分子組合物等。需 要說明的是,這些物質(zhì)可以單獨使用一種,也可以以任意組合及比例將兩種以上組合使用。 [0086] 電極活性物質(zhì)層中粘合劑的比例通常為0. 1質(zhì)量%以上、優(yōu)選為1質(zhì)量%以上、進 一步優(yōu)選為3質(zhì)量%以上,其上限通常為80質(zhì)量%以下、優(yōu)選為60質(zhì)量%以下、進一步優(yōu) 選為40質(zhì)量%以下、最優(yōu)選為10質(zhì)量%以下。
[0087] 作為用于形成漿料的溶劑,只要是可以溶解或分散電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘合 齊U、以及根據(jù)需要而使用的增稠劑的溶劑即可,對其種類沒有特殊限制,可以使用水性溶劑 和有機類溶劑中的任意溶劑。作為水性介質(zhì),可列舉例如水、醇與水的混合介質(zhì)等。作為有 機類介質(zhì),可列舉例如:己烷等脂肪族烴類;苯、甲苯、二甲苯、甲基萘等芳香族烴類;喹啉、 吡啶等雜環(huán)化合物;丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮等酮類;乙酸甲酯、丙烯酸甲酯等酯類;二亞乙基 三胺、N,N-二甲基氨基丙胺等胺類;乙醚、環(huán)氧丙烷、四氫呋喃(THF)等醚類;N-甲基吡咯 烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺類;六甲基磷酰胺、二甲亞砜等極性非質(zhì) 子溶劑等。特別是,使用水性介質(zhì)的情況下,優(yōu)選使用增稠劑和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR) 等膠乳進行漿料化。增稠劑通常可用于調(diào)節(jié)漿料的粘度。作為增稠劑,并無特殊限制,具體 可列舉:羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥甲基纖維素、乙基纖維素、聚乙烯醇、氧化淀粉、磷酸 化淀粉、酪蛋白及它們的鹽等。這些增稠劑可以單獨使用一種,也可以以任意組合及比例組 合使用兩種以上。此外,添加增稠劑的情況下,增稠劑相對于活性物質(zhì)的比例為〇. 1質(zhì)量% 以上、優(yōu)選為〇. 5質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為0. 6質(zhì)量%以上,另外,其上限為5質(zhì)量%以下、優(yōu) 選為3質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為2質(zhì)量%以下的范圍。
[0088] 本發(fā)明的電池中,所述中間極需要允許電流通過。因此,所述中間極的電阻優(yōu)選在 0. 001歐姆~1000歐姆(例如0. 01歐姆~800歐姆、1歐姆~500歐姆、5歐姆~100歐 姆、10歐姆~50歐姆)的范圍內(nèi)。此外,所述正極、所述負極的電阻也優(yōu)選在0. 001歐姆~ 1000歐姆(例如0. 01歐姆~800歐姆、1歐姆~500歐姆、5歐姆~100歐姆、10歐姆~50 歐姆)的范圍內(nèi)。
[0089]1-4.電池的其它構(gòu)誥
[0090] 所述正極集電體、負極集電體或中間極集電體上可以設(shè)置正極極耳、負極極耳或 中間極極耳。
[0091] 所述中間極配置優(yōu)選在所述正極與所述負極之間。所述中間極與所述正極之間、 以及所述中間極與所述負極之間優(yōu)選具有大的相對面積,例如一個電極在另一個電極上的 投影的面