非水电解质电池制造技术

本发明专利技术提供了非水电解质电池。该非水电解质电池包括：正极、负极、以及电解质，其中电解质包含非水溶剂、电解质盐、基体聚合物以及陶瓷粉末，并且进一步包含多酸和/或多酸化合物。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年2月23日，申请号为201110044048.9，专利技术名称为“非水电解质组合物以及非水电解质电池”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种非水电解质组合物以及非水电解质电池。详细地，本专利技术涉及一种其中在非水电解质中包含特定的陶瓷粉末的非水电解质电池。
技术介绍
电池作为便携型电子设备的电源占据了重要的位置。为了实现设备的尺寸减小和重量减轻，需要减轻电池的重量，并且另外，需要能够有效利用设备内的容纳空间的电池。为了应付这样的需求的目的，具有较大的能量密度和输出密度的锂二次电池是最适合的。虽然锂二次电池具有上述高性能，但需要它们具有更高的伴随设备的高性能的功能。然而，在使用锂金属用于负极的锂二次电池中，当充电时，树枝状锂(树枝状晶体)沉积(析出)在负极的表面上并且由于充电/放电循环而生长。树枝状晶体的生长恶化了二次电池的充电/放电循环特性并且产生了装置的膨胀。于是，例如，如在JP-A-62-90863中所披露的，提出了这样的二次电池，其中，使用含碳材料诸如焦炭作为负极，并且通过使碱金属离子掺杂和脱掺杂而反复充电/放电。据此，可以抑制反复充电/放电时负极的上述恶化。然而，即使在这种二次电池中，当在长时间期限内反复充电/放电时，也产生了装置的膨胀，并且因此，期望装置膨胀的更大抑制。
技术实现思路
期望提供一种非水电解质组合物和非水电解质电池，其中每一个能够抑制装置的膨胀。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种包括正极、负极以及电解质的非水电解质电池，其中，电解质包含非水溶剂、电解质盐、基体聚合物(基质聚合物，matrixpolymer)以及陶瓷粉末，并且进一步包含多酸和/或多酸化合物。根据本专利技术的另一个实施方式，提供了一种包括正极、负极以及电解质的非水电解质电池，其中，电解质包含非水溶剂、电解质盐、基体聚合物以及陶瓷粉末，并且包含含有至少一种多元素的非晶多酸和/或多酸化合物的凝胶状的涂敷膜(涂层膜)形成在至少一部分负极的表面上。根据本专利技术的又一个实施方式，提供了一种包含电解质盐、非水溶剂、基体聚合物、陶瓷粉末以及多酸和/或多酸化合物的非水电解质组合物。在本专利技术的实施方式中，由于将多酸和/或多酸化合物并入到电池中，所以通过反复充电/放电，包含多酸和/或多酸化合物的涂敷膜形成在负极表面上。据此，可以认为抑制了由于反复充电/放电引起的电池膨胀。而且，通过将陶瓷粉末加入到电解质中，通过陶瓷粉末均匀地覆盖了负极表面。据此，可以认为形成了包含多酸和/或多酸化合物的更稳定的涂敷膜并且更大地抑制了由于反复充电/放电引起的装置膨胀。如上所述，根据本专利技术的实施方式，不仅由于将多酸和/或多酸化合物并入到电池中，而且还由于将陶瓷粉末加入到电解质中，所以可以抑制电池膨胀。附图说明图1是示出了根据本专利技术的第二实施方式的非水电解质电池的构造实例的分解透视图。图2是沿图1所示的卷绕电极体的I-I线的截面图。图3是示出了根据本专利技术的第三实施方式的非水电解质电池的构造的实例的分解透视图。图4是示出了图3所示的电池装置的外观实例的透视图。图5是示出了图3所示的电池装置的构造实例的截面图。图6是示出了正极的构造实例的平面图。图7是示出了负极的构造实例的平面图。图8是示出了隔膜的构造实例的平面图。图9是示出了用于根据本专利技术的第四实施方式的非水电解质二次电池的电池装置的构造实例的截面图。图10是示出了在负极表面上形成的凝胶状的涂敷膜的SEM照片。图11是示出了在其上形成有负极涂敷膜的非水电解质电池的负极表面上通过飞行时间型(time-of-flight)二次离子质谱分析的二次离子谱的实例的示图。图12是示出了在其上形成有负极涂敷膜的非水电解质电池的负极表面上通过经由X射线吸收微细结构分析的谱的傅里叶变换获得的W-O键的径向结构函数(radialstructurefunction)的实例的示图。具体实施方式在下文中通过参照附图来描述根据本专利技术的实施方式。将以下面的顺序进行描述。1.第一实施方式(包含陶瓷粉末的非水电解质组合物的实例)2.第二实施方式(使用包含陶瓷粉末的非水电解质组合物的非水电解质电池的第一实例)3.第三实施方式(非水电解质电池的第二实例)4.第四实施方式(非水电解质电池的第三实例)5.第五实施方式(使用多酸和/或多酸化合物的非水电解质电池的实例)<1.第一实施方式>[非水电解质的构成]在下文中描述根据本专利技术的第一实施方式的非水电解质。根据本专利技术的第一实施方式的非水电解质组合物包含电解质盐、非水溶剂、基体聚合物、规定的陶瓷粉末以及杂多酸和/或杂多酸化合物并且适合被用作锂离子非水电解质二次电池的非水电解质。这里，规定的陶瓷粉末具有0.1μm至2.5μm的平均粒度以及0.5至11m2/g的BET比表面积。(陶瓷粉末)作为陶瓷粉末，优选单独或以混合物使用氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)或氮化硼(BN)。作为沸石，优选使用由MAlSi2O6(其中，M表示碱金属诸如Li、Na以及K，或碱土金属诸如Mg和Ca)等表示的分子筛。上述陶瓷物质是良好的原因在于，这样的陶瓷可以稳定地存在于电池内，不会不利地影响电池反应并且具有较大且良好的体积热容量。而且，要求陶瓷粉末具有0.1μm至2.5μm的平均粒度。当陶瓷粉末的平均粒度小于0.1μm时，存在陶瓷粉末聚集的担忧。另一方面，当陶瓷粉末的平均粒度超过2.5μm时，在使用层压膜作为包装件的电池中，存在显示有缺陷的外观的担忧。此外，当陶瓷粉末的BET比表面积小于0.5m2/g时，分散后的沉淀倾向于变得太快，并且存在不利地影响电池容量或外观的担忧。当陶瓷粉末的BET比表面积超过11m2/g时，电池特性诸如循环特性降低。作为陶瓷粉末，其粒度分布为高斯分布的陶瓷粉末是优选的。据此，由于没有加入大量的极大的颗粒和极小的颗粒，因此可以获得这样的优点，即，生产率和电池特性是稳定的。而且，在根据本专利技术的第一实施方式的非水电解质中，上述陶瓷粉末和以下基体聚合物的含量比率根据质量比优选为1/1以上及5/1以下。当该比率小于1/1时，通过加入陶瓷粉末引起的效果较小，而当其超过5/1时，存在这样的担忧，即，电池特性诸如循环特性不是足够的。在使用根据本专利技术的第一实施方式的非水电解质制造的非水电解质二次电池中，优选在正极与负极之间的每单位面积，即，在置于彼此相对的正极与负极之间的非水电解质部分中由各自具有单位面积的正极和负极规定的每面积，陶瓷粉末以0.6至3.5mg/cm2的比率存在。当陶瓷粉末的比率小于0.6mg/cm2时，通过加入陶瓷粉末引起的效果较小，而当其超过3.5mg/cm2时，存在这样的担忧，即，电池特性诸如循环特性是不足的。(基体聚合物)根据本专利技术的第一实施方式的非水电解质包含基体聚合物。电解质盐、非水溶剂以及陶瓷材料可以浸渍到该基体聚合物中或者由该基体聚合物保持。通过溶胀、凝胶化或非流化这样的高分子化合物(聚合物化合物)，可以有效地抑制获得的电池中非水电解质的液体泄漏的发生。这样的基体聚合物的实例包括分别由下式(1)至(3)表示的(1)聚乙烯醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，包括：正极，负极，以及电解质，其中所述电解质包含非水溶剂、电解质盐、基体聚合物以及陶瓷粉末，并且进一步包含多酸和/或多酸化合物，并且其中在负极表面上形成非晶态涂敷膜。

【技术特征摘要】
2010.03.02 JP 2010-0448021.一种非水电解质电池，包括：正极，负极，以及电解质，其中所述电解质包含非水溶剂、电解质盐、基体聚合物以及陶瓷粉末，并且进一步包含多酸和/或多酸化合物，并且其中在负极表面上形成非晶态涂敷膜。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中所述多酸和/或所述多酸化合物是杂多酸和/或杂多酸化合物。3.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中所述多酸和/或所述多酸化合物是包含一种或多种多原子的杂多酸和/或包含一种或多种多原子的杂多酸化合物。4.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其中所述杂多酸和/或所述杂多酸化合物是具有选自下列元素组(a)中的多原子的杂多酸和/或杂多酸化合物；或者具有选自下列元素组(a)中的多原子、并且其中一部分所述多原子被选自下列元素组(b)中的至少任何一种元素所代替的杂多酸和/或杂多酸化合物：元素组(a)：Mo、W、Nb、V元素组(b)：Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Tc、Rh、Cd、In、Sn、Ta、Re、Tl、Pb。5.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其中所述杂多酸和/或所述杂多酸化合物是具有选自下列元素组(c)中的杂原子的杂多酸和/或杂多酸化合物；或者具有选自下列元素组(c)中的杂原子、并且其中一部分所述杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸟水悠美子，渡边春夫，山本文将，町田昌纪，小川裕贵，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP