[發明專利]鋰離子電池

無效

• 申請號: 201010174304.1
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101814627A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 山本泰右;宇賀治正彌;木下昌洋
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣;陳建全

技術領域

本發明涉及鋰離子電池，詳細地講，涉及具備含有合金系活性物質的 負極的鋰離子電池中的電極組的改良。

背景技術

鋰離子電池容量高、能量密度高，易于進行小型化及輕量化。因此， 例如廣泛用作便攜式電話、便攜式信息終端(PDA)、筆記本型個人計算機、 數碼照相機、便攜式游戲機等便攜式小型電子設備的電源。此外，一直在 進行作為混合動力汽車等的車載用電源、無停電電源等的應用開發。

目前有代表性的鋰離子電池使用石墨作為負極活性物質。另一方面， 近年來，作為謀求進一步的高容量化的新型的負極活性物質，嘗試了采用 通過合金化及脫合金化可嵌入及脫嵌鋰的活性物質(合金系活性物質)。作 為這樣的合金系活性物質的適合的例子，已知有硅及錫的單質、氧化物、 及它們的合金。

但是，合金系活性物質伴隨著鋰的嵌入及脫嵌顯著地發生膨脹及收縮， 在膨脹時產生比較大的應力。因此，如果反復充放電，則在含有合金系活 性物質的負極活性物質層處發生裂紋，容易在負極活性物質層的內部顯現 新的與電解液接觸的面(以下稱為“新生面”)。此外，因該新生面通過與 電解液接觸而引起除充放電反應以外的副反應，產生氣體或覆蓋負極活性 物質層的皮膜等副產物。而且，通過該副反應生成的氣體或皮膜成為電極 的變形或壽命降低等的原因。并且，該副反應還消耗電池內的電解液，因 而也成為充放電循環特性等降低的原因。

另一方面，專利文獻1中記載了用高分子薄膜被覆采用了合金系活性 物質的負極的表面。所述高分子薄膜由含有交聯型單體、高分子材料和有 機溶劑的混合溶液形成。而且，在負極活性物質層內的空隙中填充有可進 行離子傳導但離子傳導率低的上述單體的交聯體。交聯型單體為聚乙二醇 二甲基丙烯酸酯等，高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯等。

專利文獻2中記載了一種鋰電池，其具備合金系負極活性物質、形成 于負極活性物質的表面上的第1粘合劑涂層、形成于第1粘合劑涂層的表 面上的第2粘合劑涂層、和集電體。第1粘合劑涂層由具有彈性的丁苯橡 膠等高分子粘合劑形成。第2粘合劑涂層是使負極活性物質層與集電體結 合的層，由羧甲基纖維素等纖維素類、聚苯乙烯醇類、聚N-乙烯酰胺類、 聚丙烯酰胺類等形成。

專利文獻1：日本特開2005-197258號公報

專利文獻2：日本特開2007-80827號公報

發明內容

在專利文獻1記載的負極中，被覆負極活性物質層表面的高分子薄膜 在抑制負極活性物質層中的新生面與電解液的接觸這點上，在某種程度上 是有效的。但是，上述高分子薄膜的離子傳導性低，且因合金系活性物質 膨脹及收縮而容易從負極活性物質層的表面剝離。

專利文獻2記載的鋰電池能夠通過具有彈性的第1粘合劑涂層來緩和 伴隨著負極活性物質的膨脹的應力，通過第2粘合劑涂層來提高負極活性 物質層與負極集電體之間的結合力。但是，在專利文獻2記載的負極中， 第1粘合劑涂層及第2粘合劑涂層中所用的粘合劑的離子傳導性均較低， 因此擔心倍率特性(rate?characteristics)的降低。

從抑制起因于合金系活性物質的裂紋的副反應、維持充放電循環特性 的觀點來看，優選在負極活性物質層與離子透過性絕緣層(隔膜)之間形 成聚合物層。另一方面，在形成這樣的聚合物層時，需要抑制電池倍率特 性降低。

本發明提供了采用合金系活性物質、同時充放電循環特性優良且倍率 特性也優良的鋰離子電池。

本發明的鋰離子電池的特征在于，包含：正極，其含有正極活性物質 層和正極集電體，所述正極活性物質層含有可嵌入及脫嵌鋰的正極活性物 質；負極，其含有負極活性物質層和負極集電體，所述負極活性物質層含 有合金系活性物質；離子透過性絕緣層，其介于所述正極與所述負極之間； 離子傳導性聚合物層，其介于所述負極與所述離子透過性絕緣層之間；所 述離子傳導性聚合物層的所述負極側部分與所述離子透過性絕緣層側部分 的組成不同，所述離子透過性絕緣層側部分與所述負極側部分相比離子傳 導性高。

本發明的鋰離子電池在采用合金系活性物質的情況下，通過介于負極 活性物質層與離子透過性絕緣層之間的離子傳導性聚合物層，能夠兼顧優 良的充放電循環特性和倍率特性。

盡管在附加的權利要求書中具體描述了本發明的新特征，但是根據以 下的詳細描述及附圖，能更好地理解本發明的結構和內容以及其它目的和 特征。