[發明專利]電極組合物及鋰二次電池

有效

• 申請號: 01804679.7
• 申請日: 2001-12-07
• 公開（公告）號: CN1398441A
• 公開（公告）日: 2003-02-19
• 發明（設計）人: 丸山哲;長山森;小須田敦子
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M4/62;H01M4/58;H01M4/02;H01M2/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 蔡勝有

技術領域

本發明涉及一種用于鋰二次電池的二次電池材料的電極組合物，對使用非水溶劑的電解液的改進，以及使用該組合物的二次電池。

背景技術

近來移動裝置和設備的驚人進步導致對作為移動裝置和設備的電源的電池特別是鋰離子電池的需求增加。隨著移動裝置和設備的功能多樣化，獲得更高能量和提高附帶電池性能成為技術發展的新目標。重要的技術挑戰包括：

(1)提高安全性(防止過充電等)，

(2)提高高溫存儲，以及

(3)提高循環性能。

某些電池體系已經實現了提高高溫存儲性能，例如，鋰離子二次電池通過適當選擇其中所使用的鹽，特別是LiPF₆、LiBF₄或酰亞胺類如LiClO₄而實現了高溫存儲性能。實現該提高的一種可能因素是此種鹽的熱穩定性。近來，如JP-T2000-60834中記載的新的鋰鹽化合物也已提出并實際使用。

另一種可能因素是用于電解液的溶劑的電化學穩定性和溶劑中的含水量，并且目前添加劑和各種溶劑的使用也在考慮之中。

因此，采用了各種方法來達到高溫存儲的目的。但是，考慮到電池性能的總體平衡，仍然難以在提高高溫存儲性能的同時保持其它電池性能無損。參考使用LiBF₄作為電解質鹽為例進行說明。該LiBF₄(下文中簡寫為BF)的電導率低于LiPF₆，而其熱穩定性高于LiPF₆(簡寫為PF)。因此，高溫存儲性能，例如，在存儲時通過交流電測量電池內部阻抗的變化，與使用PF系的電池相比較低。但是，低電導率導致電池容量變得低于PF系電池。換句話說，有鑒于此，當BF用作電解質鹽時，需要控制電解液溶劑的組成，同時其所附帶的技術也要考慮。但是，容量低于PF系統的問題仍然未得到解決。

最近，對于更為先進的移動裝置和設備需要更高的能量密度，它要求提高BF系的性能，特別是當電池必須具有高容量時(當電池擔載的電極活性材料的量增加時)，特別需要使容量下降保持在低水平。

近來，引入了容納在柔形的鋁層壓膜中的電池，以獲得更高的容量。

鋁層壓膜的問題是在電池組裝后隨著氣體從電池內部產生，電池膨脹。如JP-A?2000-236868中所述，該問題通過采用γ-丁內酯作為其電解液而能夠得以解決。

另一方面，鋰二次電池的問題是它們的容量在低溫下變得不足。針對該問題，在JP-A’s?06-290809和08-138738中公開了一些溶液。但是，這些的主旨在于改進電解液組合物；而在使用γ-丁內酯以防止電池膨脹的前提下，提高低溫性能仍非常困難。

發明概述

本發明的目的是當上述BF鹽用于電池時，防止電池容量降低。

本發明的另一個目的是提供一種用于解決BF系統問題的方案，特別是當電極設計為具有高能量密度時。

本發明更具體的目的是提供一種技術，當PVDF(聚偏二氟乙烯)用作電極粘合劑，環狀碳酸酯，特別是EC(碳酸亞乙酯)用作電解液溶劑，γ-丁內酯用作形成凝膠固體電解質的第二組分，并且通過特定方法合成的PVDF用作作為鹽使用的上述BF鹽的粘合劑時，通過該技術容量降低與先前相比可大幅度減少，而即使使用BF鹽也是如此。

本發明的再一個目的是提供一種薄鋰二次電池，并向其陰極活性材料中加入一種元素，其中在高溫存儲過程中，其低溫性能通過防止由電池電極放出氣體而得以提高。

這些目的通過下述實施方案實現。

(1)一種電極組合物，其在電解質中含有一種基于氟硼酸鋰的鹽，其中：

含有聚(偏二氟乙烯)均聚物至少作為粘合劑，并且含有內酯作為電解質溶劑，

上述聚(偏二氟乙烯)均聚物通過乳液聚合法獲得。

(2)根據上述(1)中的電極組合物，其中所述聚(偏二氟乙烯)均聚物的分子量為50000或更高，并且其結晶度為30％或更高，以及

用于電解液的溶劑還含有環狀碳酸酯，假定所述環狀碳酸酯和所述內酯的體積比在3/7～1/9的范圍內，以碳酸亞乙酯和γ-丁內酯為基計算。

(3)一種鋰二次電池，包括如(1)或(2)中所述的一種電極組合物。

(4)根據上述(3)的鋰二次電池，其中至少含有聚(偏二氟乙烯)均聚物，內酯和基于氟硼酸鋰的鹽作為固體電解質組分。