[發(fā)明專利]非水電解質電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00123676.8
• 申請日: 2000-08-24
• 公開（公告）號: CN1286507A
• 公開（公告）日: 2001-03-07
• 發(fā)明（設計）人: 鈴木勲
• 申請（專利權）人: 日本電池株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M6/16
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 王維玉,王達佐

本發(fā)明涉及非水電解質電池。

用于例如鋰離子二次電池的非水電解質電池的隔板不僅要求防止由于正極與負極接觸而引起的短路，而且需保持電解質，從而鋰離子可快速移動通過電解質。要求隔板材料不僅對有機溶劑化學穩(wěn)定，而且電化學穩(wěn)定。

因此，對于目前商用的非水電解質電池的隔板，采用聚烯烴例如聚乙烯和聚丙烯制成的多孔隔膜。在聚烯烴基隔膜中，聚烯烴部分不具有鋰離子傳導性。

主要通過拉伸法或濕法完成多孔隔板的制備。拉伸法是制備隔板的方法，包括拉伸聚合物以便在隔膜形成定向孔(U.S.專利3953566等)。濕法是制備具有非定向網(wǎng)狀物結構的隔板的方法，包括攤鋪聚合物膏以形成片，然后將聚合物片浸入溶液中，去除溶解聚合物的溶劑以形成孔(GB2026381)。

因此，已提議使用包括聚環(huán)氧乙烷和鋰鹽的混合物的固體聚合物電解質替代有機電解質來充當隔板。然而，該固體聚合物電解質在室溫下離子傳導性低，因此無法實際實用。

多孔聚合物電解質已作為隔板來研究。多孔聚合物電解質包括替代聚烯烴的可被電解質溶脹的聚合物例如聚偏氟乙烯的聚合物，其不具有鋰離子傳導性。多孔聚合物電解質在孔中保留電解質。已被電解質溶脹的聚合物部分也表現(xiàn)出鋰離子傳導性。已研究了包括該多孔聚合物電解質以改善高速率下的放電性能的鋰離子二次電池(JP-A-8-195220(這里所用的術語“JP-A”意味“未經(jīng)審查的公開日本專利申請”)。

在制備多孔聚烯烴基隔板的方法中，應用濕法來制備包括聚偏氟乙烯的多孔聚合物(JP-A-9-259923)。

當該多孔聚合物電解質應用于鋰離子二次電池時，鋰離子可移動到存在于多孔聚合物電解質的孔中的電解質中。因此，期望可改善電池的高速率放電性能。

在例如鋰離子二次電池的非水電解質電池中，參加充電-放電反應的電極反應的大部分鋰離子并不是出自于溶解在澆注的電解質中的那一部分，而是那些保留在電極的活性材料中的鋰離子。參加反應的鋰離子被釋放出去。即，鋰離子通過電解質從此電極移動到相對電極。因此，對于改善高速率放電性能，隔板厚度的降低或隔板孔隙率的控制是非常重要的。

然而，由拉伸法制備出的多孔隔板難于降低其厚度到約25μm或更小，也難于控制其孔隙率。因此，很難制備具有優(yōu)良高速率放電性能的非水電解質電池例如鋰離子二次電池。

而且，濕法制備出的多孔隔板缺點在于：使用大量的有機溶劑需要提高生產(chǎn)成本的復雜制備工藝。此外，濕法缺點還在于：在從聚合物膏中提取出溶解其中的聚合物的溶劑的方向上容易發(fā)生各向異性，難于使孔分布均勻。因此，濕法制備出的包括多孔隔板的非水電解質電池具有不均勻的電流分布。因此，不能得到有效的高速率放電性能和安全性能。

已報道解決非水電解質電池的上述問題的技術，包括提供通過在正極與負極之間絕緣聚合物顆粒而形成多孔材料作為隔板(JP-A-1-167948)。包括該多孔材料的非水電解質電池表現(xiàn)出良好性能，因為鋰離子可移動通過存在聚合物顆粒之間的三維連續(xù)孔中的電解質。JP-A-1-167948公開了通過卷繞包括與正極和負極相互粘接的球形樹脂顆粒的多孔隔膜而得到非水電解質電池。

此外，JP-A-11-102730公開了包括通過將微粒絕緣樹脂形成的多孔樹脂層附著到正極和/或負極的表面上所得到的絕緣層-集成正極和/或負極的非水電解質電池。

在上述結構中，提供該樹脂層以彌補隔板的關閉機理的缺陷。已公開了包括該電極與多孔聚丙烯隔板聯(lián)合的非水電解質電池。

然而，當組成多孔樹脂層的聚合物顆粒沒有離子傳導性時，增加了多孔樹脂層的鋰離子的移動路徑。提高了鋰離子在多孔樹脂層與電極的邊緣處的移動路徑的曲率。因此，電流分布不均勻，從而極大降低了高速率放電性能。

本發(fā)明的目的是得到優(yōu)良高速率放電性能以及高度安全的非水電解質電池。

按照本發(fā)明，非水電解質電池包括位于正極與負極之間的離子傳導聚合物顆粒、通過聚合物顆粒相互絕緣的正極和負極。

在上述非水電解質電池中，優(yōu)選三維連續(xù)孔形成在離子傳導聚合物顆粒之間，其三維連續(xù)孔可包含非水電解質。離子傳導聚合物顆粒用非水電解質潤濕或在非水電解質中溶脹。

在上述非水電解質電池中，離子傳導聚合物顆粒多孔，優(yōu)選離子傳導聚合物顆粒包含非水電解質。

在上述非水電解質電池中，優(yōu)選離子聚合物顆粒與正極和負極中至少一個的表面固定。

在上述非水電解質電池中，優(yōu)選離子聚合物顆粒的形狀為球形或類似形狀。