專利名稱：非水電解質(zhì)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非水電解質(zhì)電池。
背景技術(shù)：
使用金屬鋰、鋰合金、鋰化合物或含碳材料作為負(fù)電極活性材料的非水電解質(zhì)電 池預(yù)計(jì)會(huì)成為高能量密度的電池，因此一直在進(jìn)行這種電池的研究與開發(fā)。擁有以LiCoO2 或LiMn2O4作為活性材料的正電極和以對(duì)鋰充電和放電的含碳材料作為活性材料的負(fù)電極 的鋰離子二次電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于便攜式裝置中。在像這樣的二次電池中，需要將化學(xué)或電化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)度和耐腐蝕性優(yōu)越的材 料用于正電極、負(fù)電極、隔板和非水電解質(zhì)。這樣的目的是在將電池安裝于諸如汽車和火車 的車輛上時(shí)，改善尤其在高溫環(huán)境下的存儲(chǔ)性能、可靠性和安全性，以及電池的基本性能， 例如輸出性能和循環(huán)壽命。此外，希望這些材料在寒冷氣候地區(qū)也具有高性能，并且在低溫 環(huán)境(-40°C)下具有高輸出性能和循環(huán)壽命。至于非水電解質(zhì)，另一方面，仍在進(jìn)行研究， 以從改善安全性角度來開發(fā)非揮發(fā)性和不可燃的電解質(zhì)溶液。然而，非水電解質(zhì)涉及到輸 出特性、低溫性能和長(zhǎng)壽命性能的劣化，因此尚未投入實(shí)用。因此，車輛等上安裝的使用鋰離子二次電池的系統(tǒng)提出了與高溫耐用性和輸出性 能相關(guān)的大問題。具體而言，難以通過將鋰離子二次電池安裝于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)室中替代鉛 酸蓄電池來使用它。作為常規(guī)隔板，使用的是由諸如聚烯烴的合成樹脂制造的多孔膜。然而，在高溫環(huán) 境(80到190°C )下這種多孔膜會(huì)熱縮和熔化，因此造成短路故障，使得可靠性和安全性降 低。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問題，已經(jīng)提出了一些方法，其中，在隔板和電極之間新形成無機(jī)絕緣層， 或?qū)⒏舭逍纬蔀闊o機(jī)絕緣層。然而，這種隔板在同時(shí)獲得耐用性和輸出性能方面遇到了困 難，因?yàn)殡姵仉娮柙龃笄覚C(jī)械強(qiáng)度低。同時(shí)，已經(jīng)做出了各種嘗試來改善負(fù)電極的特性。例如，JP-A2002-42889 (特開) 公開了 一種非水電解質(zhì)二次電池，該二次電池裝備有在鋁或鋁合金制造的集電器(current collector)上承載特定金屬、合金或化合物的負(fù)電極?？峙逻@種二次電池在電池容量、輸出 性能、循環(huán)壽命和可靠性方面會(huì)大大受限，因?yàn)樵跒榱双@得高容量而減薄負(fù)電極以具有高 密度時(shí)，負(fù)電極的強(qiáng)度不夠大。如果增大負(fù)電極中活性材料的顆粒直徑而不是減薄負(fù)電極， 集電器和活性材料之間的界面電阻會(huì)增大。因此，更加難以獲得高性能。此外，從獲得高輸 出容量的角度來看，正在進(jìn)行研究以便開發(fā)更薄的電極。然而，因?yàn)榛钚圆牧系念w粒直徑大 到幾μπι到幾十ym，因此難以開發(fā)出高輸出。具體而言，在低溫(-20°C或更低)環(huán)境下， 活性材料的利用系數(shù)降低，導(dǎo)致放電困難。在JP-A 2001-143702 (特開)中有關(guān)于使用鈦酸鋰化合物的二次顆粒作為負(fù)電極 活性材料的描述，通過將LiaTi3_a04(0<a<3)表示的鈦酸鋰化合物的一次顆粒(平均顆 粒直徑小于1 μ m)凝結(jié)成平均顆粒直徑為5到100 μ m的小粒來制備二次顆粒。抑制二次 顆粒的凝結(jié)，由此提高具有大面積的負(fù)電極的成品率，用于使用這種負(fù)電極活性材料的大電池。根據(jù)JP-A 2001-143702 (特開)，盡管減少了二次顆粒的凝結(jié)，但對(duì)一次顆粒進(jìn)行 凝結(jié)。因此，使負(fù)電極的表面變粗糙，具有不規(guī)則性，使得表面面積減小，使得負(fù)電極的非水 電解質(zhì)的親合力減小，結(jié)果縮短了充電_放電周期壽命。而且，磷酸鋰-鐵(LixFePO4)作為一種活性材料吸引了很多注意力，它可以改善 正電極的熱穩(wěn)定性。然而，這種磷酸鋰_鐵的電子電導(dǎo)率較小，因此難以實(shí)現(xiàn)高輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在高溫環(huán)境下耐用性和輸出特性優(yōu)越的非水電解質(zhì) 電池。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種非水電解質(zhì)電池，包括外部封裝容器；正電極，所述正 電極容納于所述外部封裝容器中并具有包含活性材料的正電極層；負(fù)電極，所述負(fù)電極容 納于所述外部封裝容器中并具有包含鋰-鈦氧化物的負(fù)電極層；隔板，所述隔板容納于所 述外部封裝容器中并至少插入于所述正電極和所述負(fù)電極之間；以及容納于所述外部封裝 容器中的非水電解質(zhì)，其中，所述隔板包括由纖維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層和散布 于所述多孔層中的無機(jī)氧化物填料，且按體積計(jì)算具有60到80%的孔隙度。


唯一的一幅圖是部分切開前視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池。
具體實(shí)施例方式將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池。根據(jù)本實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池裝備有外部封裝容器。在外部封裝容器中分別容 納正電極、隔板和包含鋰-鈦氧化物的負(fù)電極。非水電解質(zhì)容納于外部封裝容器中。隔板 包括由纖維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層和散布于多孔層中的無機(jī)氧化物填料。亦即， 隔板由包括多孔層和散布于多孔層中的無機(jī)氧化物填料的復(fù)合材料形成。此外，隔板的孔 隙度按體積計(jì)算為60%到80%。接下來，將描述所述外部封裝容器、負(fù)電極、正電極、隔板和非水電解質(zhì)。1)外部封裝容器可以將金屬容器或?qū)訅耗と萜饔米魍獠糠庋b容器，用于容納正電極、負(fù)電極、隔板 和非水電解質(zhì)。金屬容器具有形狀為帶底棱柱或圓筒的金屬罐和氣密固定到金屬罐開口的蓋子。 金屬容器由鋁、鋁合金、鐵或不銹鋼制成。外部封裝容器(尤其是金屬罐)被設(shè)計(jì)成優(yōu)選具 有0. 5mm或更小，更優(yōu)選0. 3mm或更小的厚度。鋁合金制成的金屬罐優(yōu)選由具有按重量計(jì)算純度為99. 8%或更小的鋁且包含諸 如Mn、Mg、Zn和Si的元素的合金制成。由具有這種組成的鋁合金制成的金屬罐強(qiáng)度得到顯 著增加，因此，進(jìn)一步減小了金屬罐的壁厚。結(jié)果，可以獲得在熱輻射方面優(yōu)越的薄型、重量 輕和高輸出的非水電解質(zhì)電池。作為層壓膜，例如，可以使用在合成樹脂膜之間插入鋁箔而獲得的多層膜。作為合
4成樹脂，例如，可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龍或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。鋁 箔優(yōu)選具有按重量計(jì)算99. 5%或更大的鋁純度。層壓膜優(yōu)選具有0. 2mm或更小的厚度。2)正電極正電極包括集電器和正電極層，正電極層形成于集電器的一個(gè)或兩個(gè)表面上并包 含活性材料、導(dǎo)電劑和膠合劑。作為活性材料，鋰-金屬磷酸鹽化合物或具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰_錳復(fù)合氧化物是 優(yōu)選的。鋰-金屬磷酸鹽化合物的范例可以包括鋰-磷酸鐵(LixFePO4 ；O^x^l. 1)、鋰-磷 酸錳(LixMnPO4 ；0 < χ 彡 1. 1)、鋰-錳-磷酸鐵(LixFe1^yMnyPO4 ；0 < χ 彡 1. 1，0 < y < 1)、 鋰-磷酸鎳(LixNiPO4 ；0 < x^ 1. 1)和鋰-磷酸鈷(LixCoPO4 ；O < χ彡1. 1)。鋰-錳復(fù)合 氧化物的范例可以包括鋰-錳復(fù)合氧化物(LixMn2PO4 ；O ^χ^ 1.1)和具有尖晶石結(jié)構(gòu)的 鋰-錳-鎳復(fù)合氧化物(LixMni.5Nia504 ；1. 1)。包含具有這種活性材料的正電極層 的正電極能夠抑制在高溫氣氛下的氧化，由此抑制隔板的氧化劣化，由此能夠改善高溫耐 用性。具體而言，活性材料LixFePO4能夠顯著改善電解質(zhì)中的高溫壽命性能。這種情況的 原因在于，在將電池存儲(chǔ)于高溫下時(shí)，它抑制了正電極表面上生成的涂層膜的生長(zhǎng)，這降低 了儲(chǔ)藏電池時(shí)正電極電阻的增大，由此顯著改善了高溫環(huán)境下的儲(chǔ)藏性能。正電極活性材料的一次顆粒直徑優(yōu)選為1 μ m或更小，更優(yōu)選為0. 01到0. 5 μ m。 在活性材料中電子電導(dǎo)率電阻的影響下，以及在鋰離子漫射電阻的影響下，可以減少包含 具有這種顆粒直徑的一次顆粒的活性材料，由此改善輸出性能。在這里，可以凝結(jié)這些一次 顆粒以形成直徑為10 μ m或更小的二次顆粒?；钚圆牧蟽?yōu)選具有如下結(jié)構(gòu)平均顆粒直徑為0. 5 μ m或更小的碳微顆粒粘附到 其表面上。優(yōu)選使這些碳微顆粒以按重量計(jì)算0. 001到3%的量粘附到活性材料的表面。 包含碳微顆粒以這種量粘附其上的活性材料的正電極其電阻以及與電解質(zhì)的界面電阻得 到減小，由此能夠進(jìn)一步改善輸出性能。作為導(dǎo)電劑，可以使用例如諸如乙炔黑、碳黑、石墨或碳纖維。具體而言，纖維直徑 為Iym且通過汽相生長(zhǎng)形成的碳纖維是優(yōu)選的。使用這些碳纖維確?？梢孕纬烧姌O中 的電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，以顯著改善正電極的輸出性能。作為膠合劑，可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)或氟基橡膠。正電極的活性材料、導(dǎo)電劑和膠合劑的混合比例優(yōu)選在以下范圍內(nèi)活性材料按 重量計(jì)算為80%到95%，導(dǎo)電劑按重量計(jì)算為3%到19%，膠合劑按重量計(jì)算為到7%。例如通過如下方式制造正電極在適當(dāng)?shù)娜軇┲袘腋』钚圆牧?、?dǎo)電劑和膠合劑， 將獲得的懸浮液涂覆到集電器上，接著進(jìn)行干燥和壓制以形成正電極層。在通過使用N2吸 收的BET法測(cè)量比表面積時(shí)，正電極層優(yōu)選具有0. 1到2m2/g的比表面積。集電器優(yōu)選由鋁箔或鋁合金箔形成。鋁箔或鋁合金箔的厚度優(yōu)選為20 μ m或更 小，更優(yōu)選為15 μ m或更小。3)負(fù)電極負(fù)電極包括集電器和負(fù)電極層，負(fù)電極層形成于集電器的一個(gè)或兩者表面上并包 含活性材料、導(dǎo)電劑和膠合劑。作為活性材料，使用鋰_鈦氧化物。鋰_鈦氧化物的范例包括鋰鈦_氧化物，例如，
5具有尖晶石結(jié)構(gòu)的LixTiO2 (χ被定義為0 ( χ)、Li4+xTi5012 (χ被定義為-1彡χ彡3)、具有斜方 錳礦結(jié)構(gòu)的 LiwxTi3OpLihTi2CVLi1. i+Ji^CVLii. w+JiuC^ 和 LixTiO2 (χ 被定義為 0 彡 χ)， 更優(yōu)選地，為L(zhǎng)i2+xTi307或Li1. LxTi1^O4t5具有其他晶體結(jié)構(gòu)的鈦的范例可以包括Ti02。TiO2 的晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)選是結(jié)晶度較低的一種，即銳鈦礦型或青銅型，并在300到600°C下進(jìn)行熱處 理。鋰_鈦氧化物的其他范例可以包括包含Ti以及從P、V、Sn、Cu、Ni、Mn和Fe構(gòu)成的組 中選擇的至少一種元素的含鈦金屬復(fù)合氧化物，例如，TiO2-P2O5, TiO2-V2O5, TiO2-P2O5-SnO2 或TiO2-P2O5-MeCKMe是從由Cu、Ni和Fe構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素)。含鈦金屬復(fù)合 氧化物優(yōu)選具有低結(jié)晶度并還具有晶相和非晶相共存或僅存在非晶相的微觀結(jié)構(gòu)。包含有 著這種微觀結(jié)構(gòu)的鋰-鈦酸鹽氧化物的負(fù)電極使其能夠顯著改善非水電解質(zhì)電池的循環(huán) 性能?；钚圆牧蟽?yōu)選具有0. 001到1 μ m的平均一次(primary)顆粒直徑。在使用平均 顆粒直徑超過ι μ m的一次顆粒形成比表面積大到3到50m2/g的負(fù)電極層時(shí)，將負(fù)電極的 孔隙度減小到按體積計(jì)算小于20%。在平均顆粒直徑小于0. 001 μ m時(shí)，活性材料顆粒往往 會(huì)凝結(jié)，因此恐怕外部封裝容器中的非水電解質(zhì)會(huì)不成比例地分布于負(fù)電極上，導(dǎo)致正電 極側(cè)上缺少電解質(zhì)。在活性材料的顆粒具有顆粒狀或纖維形式時(shí)，獲得了良好的性能。在這種情況下， 在活性材料具有纖維形狀時(shí)，活性材料優(yōu)選具有0. 1 μ m或更小的直徑?；钚圆牧蟽?yōu)選具有1 μ m或更小的平均顆粒直徑，在通過使用N2吸收的BET法測(cè) 量比表面積時(shí)，包含這種活性材料的負(fù)電極層優(yōu)選具有3到200m2/g的比表面積。包括包 含具有這種平均顆粒直徑并具有這種比表面積的活性材料的負(fù)電極層的負(fù)電極可以進(jìn)一 步提高與非水電解質(zhì)的親合力。在負(fù)電極層的比表面積小于3m2/g時(shí)，產(chǎn)生活性材料顆粒的凝結(jié)，導(dǎo)致負(fù)電極與非 水電解質(zhì)的親合力低，結(jié)果，負(fù)電極的界面電阻增大。這增加了輸出特性和充電-放電循環(huán) 特性劣化的可能性。在負(fù)電極層的比表面積超過200m2/g時(shí)，外部封裝容器中的非水電解 質(zhì)不成比例地分布于負(fù)電極側(cè)上，導(dǎo)致正電極側(cè)上缺少電解質(zhì)，有礙于改善輸出特性和充 電-放電特性。負(fù)電極層的比表面積更優(yōu)選為5到50m2/g。負(fù)電極層的孔隙度按體積計(jì)算優(yōu)選為20%到50%。包括具有這種孔隙度的負(fù)電 極層的負(fù)電極與非水電解質(zhì)具有高親合力，從而能夠高度致密化。負(fù)電極層的孔隙度按體 積計(jì)算更優(yōu)選為25 %到40 %。集電器優(yōu)選由鋁箔或鋁合金箔制成。使用由鋁箔或鋁合金箔制造的集電器能夠防 止由于在高溫下過量充電導(dǎo)致的儲(chǔ)藏劣化。鋁箔或鋁合金箔的厚度優(yōu)選為20 μ m或更小，更優(yōu)選為15 μ m或更小。鋁箔優(yōu)選 具有99. 99%或更高的純度。作為鋁合金，包含諸如Mg、Zn和硅的元素的那些是優(yōu)選的。另 一方面，在包含諸如Fe、Cu、Ni和Cr的過渡金屬的鋁合金中，這些過渡金屬的量?jī)?yōu)選按重量 計(jì)算為IOOppm或更少。導(dǎo)電劑的范例可以包括乙炔黑、碳黑、焦炭、碳纖維、石墨、金屬化合物粉末和金屬 粉末。導(dǎo)電劑的更優(yōu)選范例可以包括在800到2000°C下經(jīng)過熱處理的焦炭、石墨、TiO、TiC 和TiN，具有10 μ m或更小的平均顆粒直徑，或諸如Al、Ni、Cu或Fe的粉末的金屬粉末。膠合劑的范例可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟基橡膠、苯乙烯_ 丁二烯橡膠或核_殼膠合劑。負(fù)電極中的活性材料、導(dǎo)電劑和膠合劑的混合比例優(yōu)選在以下范圍內(nèi)活性材料 按重量計(jì)算為80%到95%，導(dǎo)電劑按重量計(jì)算為到18%，膠合劑按重量計(jì)算為2%到7%。例如，通過如下方式制造負(fù)電極在適當(dāng)溶劑中懸浮上述活性材料、導(dǎo)電劑和膠合 劑，將獲得的懸浮液涂覆到集電器上，接著進(jìn)行干燥和熱壓以形成負(fù)電極層。在生產(chǎn)負(fù)電極 期間，優(yōu)選均勻散布膠合劑的添加量減少的活性材料顆粒?；钚圆牧项w粒的分散性往往會(huì) 隨著膠合劑添加量的增加而增強(qiáng)。另一方面，容易用膠合劑覆蓋活性材料顆粒的表面，因此 恐怕負(fù)電極(負(fù)電極層)的比表面積會(huì)減小。在膠合劑的添加量小時(shí)，活性材料顆粒往往 會(huì)凝結(jié)。為了抑制活性材料顆粒的凝結(jié)，可以通過調(diào)節(jié)攪拌條件(球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速、攪拌時(shí)間 和攪拌溫度)來均勻地分散活性材料顆粒。在負(fù)電極的生產(chǎn)過程中，容易利用導(dǎo)電劑覆蓋活性材料的表面，在導(dǎo)電劑的添加 量大時(shí)，即使膠合劑的添加量和攪拌條件都在適當(dāng)范圍內(nèi)，負(fù)電極(負(fù)電極層)表面上的小 孔數(shù)量也往往會(huì)減少。因此，負(fù)電極(負(fù)電極層)的比表面積往往會(huì)減小。另一方面，在導(dǎo) 電劑的添加量小時(shí)，活性材料有容易被壓碎的趨勢(shì)，導(dǎo)致負(fù)電極(負(fù)電極層)比表面積增大 或活性材料分散性降低，造成負(fù)電極層的比表面積減小。要生產(chǎn)的負(fù)電極中負(fù)電極層的比 表面積不僅受導(dǎo)電劑添加量的影響，而且受導(dǎo)電劑平均顆粒直徑和比表面積的影響。導(dǎo)電 劑優(yōu)選具有比活性材料更大的平均顆粒直徑以及比活性材料更大的比表面積。在完全充電的情況下，特別在高溫下，使用上述正電極和負(fù)電極，優(yōu)選正電極層應(yīng) 當(dāng)在面對(duì)負(fù)電極層一側(cè)被覆蓋，使得其延伸超過負(fù)電極層的表面。利用這種結(jié)構(gòu)，可以使位 于邊緣部分的正電極層的電勢(shì)與面對(duì)中心部分的負(fù)電極層的正電極層的電勢(shì)相同，因此能 夠抑制由于過量充電導(dǎo)致的邊緣部分的正電極材料與非水電解質(zhì)反應(yīng)。相反，在負(fù)電極層 覆蓋于正電極層上時(shí)，位于邊緣部分的正電極層的電勢(shì)受到從正電極突出的負(fù)電極活性材 料的未反應(yīng)部分電勢(shì)的影響，因此，在電池完全充電時(shí)使邊緣部分的正電極層進(jìn)入過量充 電狀態(tài)，恐怕會(huì)顯著降低壽命性能。因此，優(yōu)選正電極層的面積大于負(fù)電極層的面積，并盤 繞或?qū)訅簝蓚€(gè)電極層，使得面對(duì)負(fù)電極的正電極從負(fù)電極突出以構(gòu)成電極組。具體而言，在以上正電極層和負(fù)電極層的面積分別為Sp和Sn時(shí)，這些面積的比例 (Sn/Sp)優(yōu)選為0. 85到0. 999。在Sn/Sp超過0. 999時(shí)，恐怕在高溫充電儲(chǔ)藏時(shí)間和高溫 浮充電期間從負(fù)電極產(chǎn)生的氣體會(huì)減少，由此降低儲(chǔ)藏性能。另一方面，在Sn/Sp小于0. 85 時(shí)，恐怕電池容量會(huì)減少。比值Sn/Sp更優(yōu)選為0.95到0.99。在正電極的寬度為L(zhǎng)p，負(fù)電 極的寬度為L(zhǎng)n時(shí)，在這一面積比下，這些寬度的比例(Ln/Lp)優(yōu)選為0. 9到0. 99。在這里， 正電極和負(fù)電極的寬度分別表示在垂直于例如引入螺旋狀電極組的方向的方向上的長(zhǎng)度。4)隔板隔板插入正電極和負(fù)電極之間。隔板包括由纖維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔 層和散布于多孔層中并在多孔層上支撐的無機(jī)氧化物填料，按體積計(jì)算具有60%到80% 的孔隙度。即使在80°C到190°C的高溫環(huán)境下諸如纖維素的成分是熱縮的或進(jìn)入熔融狀 態(tài)，這種隔板也抑制了正電極和負(fù)電極之間的短路現(xiàn)象的發(fā)生，由此能夠保持高可靠性。在這里，例如，可以通過以下方法測(cè)量隔板的孔隙度(小孔比例)。在干燥被切割成25X77cm尺寸的隔板樣本(80°C，真空，12小時(shí))之后，測(cè)量其重
7量和厚度以得到體密度?？梢詮拇_定的體密度和真實(shí)密度之比確定孔隙度。此外，也可以 使用水銀孔隙度計(jì)進(jìn)行孔隙分布測(cè)量來確定孔隙度。例如，將具有以上尺寸的隔板放置到 自動(dòng)孔隙率計(jì)IV9500 (Shimadzu公司制造)，以確定孔隙分布，并可以從獲得的總孔隙體積 測(cè)量孔隙度。作為多孔層部件的聚烯烴范例可以包括聚乙烯、聚丙烯以及聚丙烯和聚乙烯的混 合物。作為無機(jī)氧化物填料，例如，可以使用從氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂和氧化鋯構(gòu)成 的組選擇的至少一種無機(jī)氧化物的顆粒。這種顆粒狀無機(jī)氧化物填料具有優(yōu)選1 μ m或更 小的平均顆粒直徑，更優(yōu)選具有0. 1到1 μ m的平均顆粒直徑。如果使用這種顆粒狀無機(jī)氧 化物填料，容易實(shí)現(xiàn)在多孔層中散布無機(jī)氧化物填料，而且可以獲得具有高絕緣性能的隔 板。在顆粒狀無機(jī)氧化物填料的平均顆粒直徑超過1 μ m時(shí)，恐怕孔隙度會(huì)變得小于期望孔 隙度的下限(60%)?；诙嗫讓雍蜔o機(jī)氧化物填料的總量，優(yōu)選按重量計(jì)算以10%到90%的比例散 布無機(jī)氧化物填料。在以這樣的量添加的無機(jī)氧化物填料的配制中，將多孔層的厚度(基 本為隔板的厚度)設(shè)計(jì)成例如是20到50 μ m，從而能夠生產(chǎn)孔隙度高達(dá)60%到80%且具有 充分強(qiáng)度的隔板。在要配制的無機(jī)氧化物填料比例按重量計(jì)算小于10%時(shí)，恐怕難以充分 實(shí)現(xiàn)配制無機(jī)氧化物填料獲得的效果，亦即，在高溫環(huán)境下確保正電極和負(fù)電極間電子絕 緣的效果。另一方面，如果要配制的無機(jī)氧化物填料比例按重量計(jì)算超過90%，恐怕多孔層 (基本為隔板)的柔韌性和強(qiáng)度會(huì)降低，因此難以保持60%到80%的孔隙度。進(jìn)一步希望 基于多孔層和無機(jī)氧化物填料的總量，按重量計(jì)算以30%到60%的比例散布無機(jī)氧化物 填料。在將隔板的孔隙度設(shè)計(jì)成處于按體積計(jì)算60%到80%的范圍中時(shí)，可以保持充 分量的非水電解質(zhì)，結(jié)果可以獲得內(nèi)電阻降低的非水電解質(zhì)電池?？紫抖雀鼉?yōu)選為按體積 計(jì)算70%到80%。例如，可以利用以下方法生產(chǎn)這種隔板。(1)生產(chǎn)擁有纖維素制成的多孔層的隔板在水中散布纖維素和無機(jī)氧化物填料，然后利用造紙技術(shù)對(duì)獲得的懸浮液進(jìn)行造 紙?zhí)幚?，以生產(chǎn)隔板，這種隔板包括由纖維素制成的多孔層和散布于該多孔層中的無機(jī)氧 化物填料并具有按體積計(jì)算60%到80%的孔隙度。(2)生產(chǎn)擁有聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層的隔板在將聚烯烴或聚酰胺和無機(jī)氧化物填料溶解于溶劑中之后，將溶解的混合物制成 具有期望厚度的膜。在蒸發(fā)(揮發(fā))溶劑的同時(shí)展寬這種膜，由此主要在溶劑彌散的位置 形成小孔。結(jié)果，生產(chǎn)出包括由聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層(具有很多開口孔的微孔性 樹脂膜)和散布于該多孔層中的無機(jī)氧化物填料且具有按體積計(jì)算60%到80%的孔隙度 的隔板。5)非水電解質(zhì)非水電解質(zhì)的范例包括通過在有機(jī)溶劑中溶解電解質(zhì)制備的液體有機(jī)電解質(zhì)、通 過形成液體有機(jī)溶劑和高分子材料的合成物而獲得的凝膠狀有機(jī)電解質(zhì)以及通過形成鋰 鹽電解質(zhì)和高分子材料的合成物而獲得的固體非水電解質(zhì)。而且，可以將冷熔鹽(離子熔體)用作非水電解質(zhì)。高分子材料的范例可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN) 和聚環(huán)氧乙烷(PEO)。對(duì)于液體有機(jī)電解質(zhì)而言，以0. 5到2. 5mol/L的濃度將電解質(zhì)溶解到有機(jī)溶劑中。電解質(zhì)的范例可以包括LiBF4、LiPF6, LiAsF6, LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、 LiN (C2F5SO2) 2、Li (CF3SO2) 3C和LiB [ (OCO) 2] 2?？梢詥为?dú)使用或組合兩種或多種使用這些電 解質(zhì)鹽。電解質(zhì)優(yōu)選尤其包含四氟硼酸鋰(LiBF4)。因?yàn)檫@種四氟硼酸鋰對(duì)有機(jī)溶劑具有 很高化學(xué)穩(wěn)定性，并可以減小負(fù)電極上的涂層電阻，所以可以顯著改善電池的低溫性能和 循環(huán)壽命。有機(jī)溶劑的范例可以包括環(huán)狀碳酸酯，例如丙烯碳酸酯(PC)和乙烯碳酸酯 (EC)；鏈?zhǔn)教妓狨?，例如碳酸二乙?DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或者碳酸甲乙酯(MEC)；鏈?zhǔn)?醚，例如乙二醇二甲醚(DME)和乙二醇二乙醚(DEE)；環(huán)醚，例如四氫呋喃(THF)和二氧戊 環(huán)(DOX)；以及包括Y-丁內(nèi)酯(GBL)、乙腈(AN)和環(huán)丁砜(SL)的其他溶劑?？梢詥为?dú)使 用或組合兩種或多種使用這些溶劑。在這些溶劑中，即使沸點(diǎn)為200°C或更高，包含丙烯碳 酸酯(PC)、乙烯碳酸酯(EC)或Y-丁內(nèi)酯(GBL)的有機(jī)溶劑也改善了熱穩(wěn)定性，因此是優(yōu) 選的。具體而言，包含Y-丁內(nèi)酯(GBL)的有機(jī)溶劑改善了低溫環(huán)境下的輸出性能，因此是 優(yōu)選的。而且，有機(jī)溶劑能夠溶解使用期間任何過量的鋰鹽。優(yōu)選在有機(jī)溶劑中以1. 5到2. 5mol/L的量溶解電解質(zhì)。具有這種濃度的液體有 機(jī)電解質(zhì)能夠在低溫環(huán)境下得到高輸出功率。在電解質(zhì)的濃度小于1. 5mol/L時(shí)，恐怕正電 極和有機(jī)電解質(zhì)之間的邊界處鋰離子的濃度會(huì)迅速降低，導(dǎo)致輸出減小。另一方面，在電解 質(zhì)的濃度超過2. 5mol/L時(shí)，恐怕電解質(zhì)的粘滯度會(huì)增大，降低鋰離子的傳輸速度，導(dǎo)致輸 出功率下降。冷熔鹽(離子熔體)優(yōu)選由鋰離子、有機(jī)陽離子和有機(jī)陰離子構(gòu)成。而且，冷熔鹽 優(yōu)選在環(huán)境溫度或更低溫度下為液體。將描述包含冷熔鹽的電解質(zhì)。術(shù)語冷熔鹽是指其至少一部分呈現(xiàn)為液態(tài)的鹽，“冷” 一詞是指假設(shè)電源正常工作 的溫度范圍。假設(shè)電源正常工作的溫度范圍表示這樣的范圍，其中，上限大約為120°C，根據(jù) 這種情況，大約為60°C，下限大約為-40°C，根據(jù)這種情況，大約為-20°C。具體而言，優(yōu)選 在-200C到60°C范圍內(nèi)的溫度。作為包含鋰離子的冷熔鹽，優(yōu)選使用由鋰離子、有機(jī)陽離子和有機(jī)陰離子構(gòu)成的 離子熔體。而且，即使在環(huán)境溫度或更低溫度下，這種離子熔體優(yōu)選也是液體。以上有機(jī)陽離子的范例可以包括構(gòu)架由-N+-表示的烷基咪唑陽離子和季銨陽離 子。烷基咪唑陽離子優(yōu)選例如是二烷基咪唑陽離子、三烷基咪唑陽離子或四烷基咪唑 陽離子。二烷基咪唑陽離子例如優(yōu)選為1-甲基-3-乙基咪唑陽離子(MEI+)。三烷基咪唑 陽離子例如優(yōu)選是1，2-二乙基-3-丙基咪唑陽離子(DMPI+)。四烷基咪唑陽離子例如優(yōu)選 為1，2_ 二乙基-3，4(5)_ 二甲基咪唑陽離子。季銨陽離子例如優(yōu)選是四烷基銨陽離子或環(huán)狀銨離子。四烷基銨陽離子例如優(yōu)選 為二甲基乙基甲氧基乙基銨陽離子、二甲基乙基甲氧基甲基銨陽離子、二甲基乙基乙氧基
9乙基銨陽離子或三甲基丙基銨陽離子。使用烷基咪唑陽離子或季銨陽離子(尤其是四烷基銨陽離子)可以將熔點(diǎn)降低到 100°c或更低，優(yōu)選20°C或更低。此外，可以減少與負(fù)電極的反應(yīng)。鋰離子的濃度優(yōu)選為20mol%或更小，更優(yōu)選為1到IOmol %。如果鋰離子的濃度 在這個(gè)范圍中，可以輕易地在低到20°C或更低溫度下形成液體冷熔鹽。而且，即使在環(huán)境溫 度或更低溫度下都可以減小粘滯度，因此可以增大離子電導(dǎo)率。作為陰離子，優(yōu)選從如下陰離子構(gòu)成的組中選擇一種或多種BF4_、PF6_、AsF6_、 ClOp CF3SOp CF3C0(r、CH3C0(T、CO廣、(FSO2)2N^ N (CF3SO2)P N (C2F5SO2)2-和(CF3SO2) 3(T。在 多種陰離子共存時(shí)，可以容易地形成熔點(diǎn)為20°C或更低的冷熔鹽。陰離子更優(yōu)選為BF4_、 (FSO2) 2N\ CF3SOp CF3C00\ CH3C00\ C032\ N (CF3SO2) N(C2F5SO2)2^ 和(CF3SO2) 3(T。這些陰 離子使得容易形成熔點(diǎn)為0°C或更低的冷熔鹽。接下來，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)實(shí)施例的薄型矩形非水電解質(zhì)電池。該圖為部 分剖開的立面圖，示出了根據(jù)實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池。矩形外部封裝容器1由矩形(有角的類型)金屬罐(例如鋁罐)2和矩形蓋3構(gòu) 成，金屬罐2還充當(dāng)正電極端子，矩形蓋3由例如鋁制成，通過焊接氣密附著于該金屬罐2 的開口。在蓋3的中心處打開放氣孔4。金屬薄膜(例如，盡管未示出，鋁薄膜)附著于放 氣孔4及其附近的蓋3的下表面。在外部封裝容器1中的氣體壓力超過固定值時(shí)，金屬薄 膜破裂，以從外部封裝容器1向外釋放氣體。矩形正電極端子5從放氣孔4朝向例如蓋3 的外表面左側(cè)突出，從而與蓋3集成。截面為T形的負(fù)電極端子6固定于蓋3中位于例如 放氣孔4右側(cè)的矩形絕緣環(huán)7中并氣密穩(wěn)固到環(huán)7。金屬罐2中容納平坦螺旋狀電極組8。通過在正電極9和負(fù)電極10之間夾置隔板 11并螺旋地盤繞這些電極，使得隔板11位于外周表面上，然后進(jìn)行壓力模制，生產(chǎn)出電極 組8。正電極9由鋁制集電器和形成于集電器兩側(cè)上的正電極層構(gòu)成。負(fù)電極10由鋁制集 電器和形成于集電器兩側(cè)上的負(fù)電極層構(gòu)成。該隔板7包括由纖維素、聚烯烴或聚酰胺制 成的多孔層和散布于多孔層中的無機(jī)氧化物填料，按體積計(jì)算具有60%到80%的孔隙度。 非水電解質(zhì)溶液容納于金屬罐2中。通過焊接等將例如由鋁制成的帶形正電極引線12的一端電連接到正電極9的集 電器，另一端電連接到正電極端子5正下方的蓋3的下表面。通過焊接等將例如由鋁制成 的帶形負(fù)電極引線13的一端電連接到負(fù)電極10的集電器，另一端電連接到負(fù)電極端子6 從蓋3的下表面暴露的下端表面。根據(jù)上述實(shí)施例，由于所提供的隔板是包括纖維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔 層和散布于多孔層中的無機(jī)氧化物填料并具有按體積計(jì)算60%到80%的孔隙度的合成材 料，無機(jī)氧化物填料與多孔層組合即使在80°C到190°C的高溫環(huán)境下隔板中的多孔層是熱 縮的并進(jìn)入熔融狀態(tài)時(shí)也確保了正電極和負(fù)電極之間的電絕緣。因此，可以獲得非水電解 質(zhì)電池，這種非水電解質(zhì)電池抑制了正電極和負(fù)電極之間短路現(xiàn)象的發(fā)展并維持了高可靠 性。而且，因?yàn)楦舭灏ɡw維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層和散布于多孔層中的 無機(jī)氧化物填料，所以它即使在具有高達(dá)60%到80%的孔隙度時(shí)也能夠保持高強(qiáng)度。具有 這樣高孔隙度的隔板能夠保持足夠量的非水電解質(zhì)，還可以減小內(nèi)電阻。因此可能獲得具
10有高輸出性能的非水電解質(zhì)電池。此外，通過將以鋰-鈦氧化物作為活性材料的負(fù)電極與包括多孔層和散布于多孔 層中的無機(jī)氧化物填料的隔板組合，抑制了在高溫環(huán)境下負(fù)電極處電解質(zhì)溶液的分解，并 可以防止分解產(chǎn)物導(dǎo)致的隔板堵塞。結(jié)果，可以維持隔板的高孔隙度(60%到80%)，從而 可以在高溫環(huán)境下保持足夠量的電解質(zhì)，而且，可以減小內(nèi)電阻，由此能夠獲得具有高輸出 性能的非水電解質(zhì)電池。此外，在對(duì)鋰充電時(shí)，將鋰_鈦氧化物用作負(fù)電極的活性材料，隔板中的無機(jī)氧化 物填料能夠防止與活性材料反應(yīng)。結(jié)果，可以獲得即使在高溫下儲(chǔ)藏時(shí)也減少性能劣化的 非水電解質(zhì)電池。因此，盡管因?yàn)榭煽啃?、安全性、輸出和壽命性能方面的問題當(dāng)前難以在高溫環(huán)境 下使用諸如鋰離子電池的非水電解質(zhì)電池，如以上實(shí)施例中所述，組合由特定結(jié)構(gòu)和高孔 隙度構(gòu)成的隔板和包含鋰-鈦氧化物作為活性材料的負(fù)電極能夠提供在高溫環(huán)境下儲(chǔ)藏 耐用性和輸出性能優(yōu)越的含水電解質(zhì)電池。此外，除了組合由特定結(jié)構(gòu)和高孔隙度構(gòu)成的隔板和包含鋰_鈦氧化物作為活性 材料的負(fù)電極之外，還組合包含具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰-磷金屬化合物或具有尖晶石結(jié)構(gòu)的 鋰-錳氧化物，特別是鋰-鐵磷酸鹽(LixFePO4,0彡χ彡1. 1)作為活性材料的正電極，由 此抑制正負(fù)電極與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)，從而能夠抑制在高溫下儲(chǔ)藏電池時(shí)正電極和負(fù)電極 之間的邊界處電阻的升高。此外，沸點(diǎn)為200°C或更高的有機(jī)電解質(zhì)或被用作以上非水電解質(zhì)的冷熔鹽在蒸 氣壓和氣體的產(chǎn)生方面減小了，因此在將這種非水電解質(zhì)電池用作車載電源時(shí)，可以改善 高溫環(huán)境下的耐用性和壽命性能。范例將參考以上附圖通過舉例詳細(xì)描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明不限于以下范例。(范例 1)〈正電極的生產(chǎn)〉制備橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰-鐵磷酸鹽(LiFePO4)作為正電極活性材料，其中在表面上 以按重量計(jì)算0. 1 %的沉積量沉積碳微顆粒(平均顆粒直徑0. 005 μ m)，且平均一次顆粒 直徑為0. 1 μ m。在η-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中散布87重量份數(shù)的這種活性材料、3重 量份數(shù)的碳纖維和5重量份數(shù)的石墨粉作為導(dǎo)電劑，以及5重量份數(shù)的PVdF作為膠合劑以 制備漿料，碳纖維是通過氣相沉積方法生產(chǎn)的，具有0. 1 μ m的纖維直徑。將獲得的料漿涂 覆到作為集電器的15μπι厚鋁合金箔(純度99% )的兩個(gè)表面上，接著進(jìn)行干燥和壓制以 生產(chǎn)正電極，其中一個(gè)表面上的正電極層厚度為43 μ m,并具有2. 2g/cm3的密度。正電極層 的比表面積為5m2/g。之后，將鋁制帶形正電極引線焊接到鋁合金箔(集電器)以將它們電 連接?！簇?fù)電極的生產(chǎn)〉制備尖晶石型鋰_鈦氧化物(Li4/3Ti5/304)作為負(fù)電極活性材料，其平均一次顆粒 直徑為0.3 μ m，BET比表面積為15m2/g，鋰電荷電勢(shì)為1. 55V (相對(duì)于Li/Li+而言)。以 95 3 2的比例配制活性材料、作為導(dǎo)電劑的平均顆粒直徑為6μπι的石墨粉以及用作膠 合劑的PVdF，并在η-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中散布它們。利用球磨機(jī)以IOOOrpm的速率對(duì)獲得的懸浮液攪拌2小時(shí)，以制備漿料。將獲得的料漿涂覆到作為集電器的15 μ m厚鋁 合金箔(純度99. 3% )的兩個(gè)表面上，接著進(jìn)行干燥和壓制以生產(chǎn)負(fù)電極，其中一個(gè)表面 上的負(fù)電極層厚度為59 μ m，并具有2. 2g/cm3的密度。負(fù)電極層的孔隙度按體積計(jì)算更優(yōu) 選為35%。而且，負(fù)電極層的比表面積(每Ig負(fù)電極層的表面面積)為10m2/g。之后，將 鋁制帶形負(fù)電極引線焊接到鋁合金箔(集電器)以將它們電連接。下面將描述測(cè)量負(fù)電極活性材料顆粒的顆粒直徑的方法。利用激光衍射型分布測(cè)量裝置(商標(biāo)SALD-3000，Shimadzu公司制造)通過以下 方式測(cè)量負(fù)電極活性材料顆粒的顆粒直徑。首先，在量杯中裝入大約0. Ig的樣本、表面活 性劑和1到2ml的蒸餾水，并徹底攪拌混合物。然后，將混合物倒入攪拌水浴器中，以2秒 為間隔對(duì)發(fā)光分布測(cè)量64次，以分析粒度分布數(shù)據(jù)。在以下條件下測(cè)量使用N2吸收的負(fù)電極活性材料和負(fù)電極的BET比表面積。將Ig的粉末負(fù)電極材料或切割成2 X 2cm2尺寸的負(fù)電極中的兩個(gè)用作樣本。作為 用于測(cè)量BET比表面積的裝置，使用Yuasa Ionics Inc.的產(chǎn)品并將氮?dú)庥米魑諝怏w。通過將實(shí)際獲得的負(fù)電極層體積與孔隙度按體積計(jì)算為0%時(shí)獲得的負(fù)電極層體 積進(jìn)行比較，并從按體積計(jì)算孔隙度為0%時(shí)獲得的負(fù)電極層體積計(jì)算增加的體積作為孔 隙體積，從而確定負(fù)電極(負(fù)電極層)的孔隙度。負(fù)電極層的體積是形成于兩個(gè)表面上的 負(fù)電極層體積之和。另一方面，制備隔板，其中，按重量計(jì)算占40%且平均顆粒直徑為0. 3 μ m的氧化 鋁顆粒承載于多孔層的精細(xì)網(wǎng)絡(luò)上，多孔層由30 μ m厚的聚乙烯制成并具有按體積計(jì)算 70%的孔隙度。利用以上正電極緊密覆蓋隔板，并在隔板上重疊以上負(fù)電極，使其面對(duì)正電 極，螺旋地盤繞所獲得的層壓制件以生產(chǎn)電極組。此時(shí)，負(fù)電極的負(fù)電極層的面積(Sp)與 正電極的正電極層的面積(Sp)之比(Sn/Sp)被設(shè)置為0.98，布置這兩個(gè)層，使得正電極層 覆蓋在負(fù)電極層上，隔板插入其間。隨后，在25kg/cm2的壓力下在80°C下對(duì)電極組進(jìn)行熱 處理，以生產(chǎn)平坦螺旋狀電極組。此時(shí)，正電極層的寬度(Lp)為51mm，上述負(fù)電極層的寬度 (Ln)為 50mm，比值 Ln/Lp 為 0. 98。 接下來，進(jìn)一步壓制電極組以模制成平坦形狀，然后容納于0. 5mm厚鋁合金(Al純 度99%)制成的矩形金屬罐中。將非水電解質(zhì)溶液注入矩形金屬罐中以容納其。通過以 30 40 30的體積比混合丙烯碳酸酯(PC)、γ-丁內(nèi)酯(BL)和乙烯碳酸酯(EC)以形成 混合溶劑，并在2.0mol/L的四氟硼酸鋰(LiBF4)中溶解混合溶劑，從而制備出非水電解質(zhì) 溶液。電解質(zhì)溶液具有220°C的沸點(diǎn)。接下來，在金屬罐的開口上設(shè)置鋁矩形蓋，使得蓋的 正電極端子位于金屬罐外部。通過超聲波焊接在正電極端子正下方的位置將連接到金屬罐 中電極組的正電極的正電極引線焊接到蓋，并通過超聲波焊接將連接到電極組的負(fù)電極的 負(fù)電極引線焊接到從蓋的下表面暴露的負(fù)電極端子。之后，將蓋配合到金屬罐的開口中，通 過激光焊接將蓋的外周焊接到金屬罐的開口部分，以組裝薄型非水電解質(zhì)電池，該電池具 有圖中所示的結(jié)構(gòu)并具有16mm的厚度、40mm的寬度和60mm的高度。(范例2到11和比較例1到5)利用與上述范例1中相同的方法組裝15種薄型非水電解質(zhì)電池，只是使用以下表 1所示的隔板、正電極活性材料和負(fù)電極活性材料。多孔層中散布的所有無機(jī)填料都是平均 顆粒直徑為0. 3μπι的顆粒。
在6A的電流下，25°C下對(duì)范例1到11和比較例1到5中獲得的非水電解質(zhì)電池 均充電6分鐘，達(dá)到2. 8V，然后在3A電流下放電到1. 5V，以測(cè)量放電容量。還在10秒內(nèi)， 50%充電狀態(tài)下測(cè)量這些電池中的每種的最大輸出。之后，讓電池完全充電，然后以5°C / min.的速率提高電池的溫度到達(dá)200°C，以執(zhí)行高溫耐久性測(cè)試，測(cè)量電池的表面溫度和 電池電壓。在以下表2中示出了這些測(cè)試的結(jié)果。表 1 由構(gòu)成的正電極活性材料為L(zhǎng)iNi1/3Mni/3COl/302表2 從以上表1和2可以明白，范例1到11中獲得的每種非水電解質(zhì)電池比比較例1 到5中獲得的每種非水電解質(zhì)電池更能抵抗高溫環(huán)境下短路的發(fā)生，并進(jìn)一步減少了熱產(chǎn) 生。此外，范例中獲得的每種非水電解質(zhì)電池輸出性能優(yōu)越。發(fā)現(xiàn)尤其是范例5、6、9和11 中獲得的非水電解質(zhì)均具有優(yōu)異的輸出性能。未描述以上每個(gè)實(shí)施例的實(shí)際情況來限制本發(fā)明，可以修改和實(shí)施結(jié)構(gòu)元件而在 本發(fā)明的實(shí)踐階段中不脫離本發(fā)明的精神。而且，通過適當(dāng)組合以上實(shí)施例中公開的多個(gè) 結(jié)構(gòu)元件可以作出各種發(fā)明。例如，可以從這些實(shí)施例中所示的結(jié)構(gòu)元件去除一些結(jié)構(gòu)元 件。此外，可以適當(dāng)?shù)亟M合不同實(shí)施例中使用的結(jié)構(gòu)元件。
權(quán)利要求
一種非水電解質(zhì)電池，包括外部封裝容器；正電極，所述正電極容納于該外部封裝容器中并具有包含活性材料的正電極層；負(fù)電極，所述負(fù)電極容納于所述外部封裝容器中并具有包含鋰 鈦氧化物作為活性材料的負(fù)電極層；隔板，所述隔板容納于所述外部封裝容器中并至少插入于所述正電極和所述負(fù)電極之間；以及容納于所述外部封裝容器中的非水電解質(zhì)，其中，所述隔板包括由纖維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層和散布于所述多孔層中的無機(jī)氧化物填料，且按體積計(jì)算具有60％到80％的孔隙度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述多孔層具有按體積計(jì)算70%到80%的孔隙度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述無機(jī)氧化物填料是從由氧化鋁、二氧化硅、 二氧化鈦、氧化鎂和氧化鋯構(gòu)成的組選擇的至少一種無機(jī)氧化物的顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述無機(jī)氧化物填料是平均顆粒直徑為Iym或 更小的顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述無機(jī)氧化物填料是平均顆粒直徑為0.1到 Iym的顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，基于所述多孔層和所述無機(jī)氧化物填料的總量， 按重量計(jì)算以10%到90%的比例在所述多孔層中散布所述無機(jī)氧化物填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，基于所述多孔層和所述無機(jī)氧化物填料的總量， 按重量計(jì)算以30%到60%的比例在所述多孔層中散布所述無機(jī)氧化物填料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述多孔層的厚度為20到50μπι。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述鋰_鈦氧化物是具有尖晶石型結(jié)構(gòu)、銳鈦礦 結(jié)構(gòu)、青銅結(jié)構(gòu)或斜方錳礦型結(jié)構(gòu)的鋰_鈦氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述負(fù)電極層的孔隙度按體積計(jì)算為20%到 50%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述正電極的活性材料是具有橄欖石結(jié)構(gòu)的 鋰-磷金屬化合物或具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰-錳復(fù)合氧化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，其中，所述鋰_磷金屬化合物是鋰_鐵磷酸鹽。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，面積比Sn/Sp為0.85到0. 999，其中Sp表示所 述正電極層的面積，Sn表示所述負(fù)電極層的面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池，其中，寬度比Ln/Lp為0.85到0. 99，其中Lp表示所 述正電極層的寬度，Ln表示所述負(fù)電極層的寬度。
全文摘要
一種非水電解質(zhì)電池，包括外部封裝容器；正電極，所述正電極容納于所述外部封裝容器中并具有包含活性材料的正電極層；負(fù)電極，所述負(fù)電極容納于所述外部封裝容器中并具有包含鋰-鈦氧化物的負(fù)電極層；隔板，所述隔板容納于所述外部封裝容器中并至少插入于所述正電極和所述負(fù)電極之間；以及容納于所述外部封裝容器中的非水電解質(zhì)。隔板包括由纖維素、聚烯烴或聚酰胺制成的多孔層和散布于多孔層中的無機(jī)氧化物填料，按體積計(jì)算具有60％到80％的孔隙度。
文檔編號(hào)H01M4/48GK101911373SQ200980102270
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者稻垣浩貴, 高見則雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝