本发明专利技术公开了一种能得到优良循环特性的电池。该电池包括筒形螺旋卷曲体，其包括由阴极、阳极及隔板形成的螺旋卷绕叠层，其中灌注电解质溶液。阳极包括阳极集电体、设置在阳极集电体的外卷绕面上的外阳极活性材料层、和设置在阳极集电体的内卷绕面上的内阳极活性材料层。所述外阳极活性材料层和内阳极活性材料层包括Ｓｉ、Ｓｎ或它们的化合物。就至少一个区域中外阳极活性材料层和内阳极活性材料层的容量比而论，假设外阳极活性材料层的容量为１，在二者之间设置有阳极集电体的、与外阳极活性材料层相对的内阳极活性材料层的容量在０．６至０．８并包括０．６和０．８的范围。
【技术实现步骤摘要】
电池
本专利技术涉及一种由螺旋卷曲体构成的电池，该卷曲体包括由阴极、阳极及处于它们之间的电解质构成的螺旋卷绕叠层。
技术介绍
随着近年来电子技术的发展，出现了小型和便携式电子设备如数码摄像机(camcorder)、便携式电话和掌上电脑(laptop computers)，作为这些电子设备的电源，迫切需要开发具有更高能量密度的小型和轻便的二次电池。之前，已经开发了利用石墨材料或含碳材料的二次电池，并已被广泛应用，其中石墨材料利用石墨层之间的锂(Li)的层间化合反应(intercalationreaction)，含碳材料利用作为阳极活性材料的微孔中的锂的嵌入/脱出(insertion/extraction)反应的作用。另一方面，随着近年来便携式电子设备性能的改善，对二次电池容量的需求也进一步提高。而且，随着便携式电子设备的普及，出现了对特性的各种需求。例如，由于设备的工作时间变得更长，所以需要二次电池具有大容量，并且迫切需要改进循环特性，使得电池能够多次重复使用。此外，由于用户对电池的储存条件是多变的，所以要求提高在储存特性方面的性能。作为能满足这些需求的电池，提出了利用轻金属如锂金属作阳极活性材料的电池。然而，这种电池中，由于在充电期间轻金属容易沉积在阳极上形成锂晶体，因此在晶体的一端电流密度明显升高，于是因电解质的分解等可能导致电池寿命降低，或因晶体过度生长出现电池内部短路。另一方面，提出了利用锂和其它金属之间的合金化反应(alloyingreaction)的二次电池，其中，对由包括硅(Si)或锡(Sn)的阳极构成的二次电池(例如，参见日本未审查的专利申请公开2001-176545号和2001-319696号)寄予很大的期望，因为这类电池具有大量的锂嵌入。然而，由于硅和锡各自具有每原子4.4或高于此值的锂原子嵌入量-->(insertion amount)，所以随着充电和放电体积变化很大，能达300％到400％，并且循环性能不够，因此，迫切需要解决此类问题。曾有人提出主要通过调整阳极活性材料中的成分使性能显著提高。对成分作出调整的阳极活性材料的例子包括：包含锂、铝(Al)和锡的合金(例如，参见日本未审查专利申请公开昭61-66369号)；包含锡和锌的合金(例如，参见日本未审查专利申请公开昭62-145650号)；包含1wt％到55wt％的磷(P)的锡合金(例如，参见日本未审查专利申请公开平8-273602号)、Cu2NiSn、Mg2Sn(例如，参见日本未审查专利申请公开平10-223221号)；以及包含锡和铜的合金(例如，参见日本未审查专利申请公开平10-308207号)。然而，由于这些阳极活性材料的每一种体积上的变化都很大，所以很难充分改善它们的循环特性。特别是，在由包括阴极和阳极的螺旋卷绕叠层构成的电池中，阳极可能破裂或阳极可能出现皱纹而形成反应活跃区，从而引起反应活跃区内电解质的分解。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够得到优良循环特性的电池。本专利技术的电池包括：包含由阴极、阳极及它们之间的电解质构成的螺旋卷绕叠层的螺旋卷曲体，其中阳极包括：具有一对相对表面的阳极集电体；设置在阳极集电体的外卷绕面上的外阳极活性材料层；和设置在阳极集电体的内卷绕面上的内阳极活性材料层，并且外阳极活性材料层和内阳极活性材料层都包括选自由都能与锂和锂化合物合金化的金属元素和类金属(metalloid)元素组成的组中的至少一种，就至少在一个区域中的外阳极活性材料层和内阳极活性材料层之间的容量比而论，假设外阳极活性材料层的容量为1，在二者之间设置有阳极集电体的与外阳极活性材料层相对的内阳极活性材料层的容量在0.6到0.8并包括0.6和0.8的范围。在本专利技术的电池中，虽然外阳极活性材料层和内阳极活性材料层随着充电和放电而膨胀和收缩，就至少在一个区域中外阳极活性材料层和内阳极活性材料层之间的容量比而论，假设外阳极活性材料层的容量为1，则内阳极活性材料层的容量为0.8或更小，因此能够防止阳极破裂，并且能够阻止阳极出现皱纹，从而能够防止电解质分解。此外，由于内阳极活性材料-->层的容量为0.6或高于此容量，所以能够得到较大的容量。本专利技术的其它和进一步的目的、特征和优点将从下面的描述中更充分地体现出来。附图说明图1是本专利技术一实施方式的二次电池的截面图；图2是沿图1中II-II线剖切的螺旋卷曲体的放大截面图；图3是图2所示的阳极的放大截面图；图4是本专利技术一实例中形成的硬币型电池(coin-type cell)的截面图。具体实施方式下面参考附图更详细地描述本专利技术的优选实施方式。图1示出了本专利技术一实施方式的二次电池。该二次电池为所谓的筒型，其包括设于基本为中空的筒形电池外壳11中的螺旋卷曲体20。电池外壳11例如由镀铁(Fe)的镍(Ni)制成。电池外壳11的一端部密封，另一端部敞开。一对绝缘板12和13设置在电池外壳11中，螺旋卷曲体20沿垂直于外围卷绕面的方向被夹在中间。借助于垫圈17的填隙，将电池盖14、设置在电池盖14内部的安全阀机构15及PTC组件(正温度系数组件)16装配在电池外壳11的开口端部中，并使电池外壳11的内部密封。电池盖14例如由与电池外壳11相同的材料制成。安全阀机构15通过PTC组件16与电池盖14电连接，当电池内部的压力因内部短路或外部受热而增加到高于一定范围时，倒转圆盘15A，以断开电池盖14和螺旋卷曲体20之间的电连接。当温度升高，PTC组件16通过提高内阻而限制电流，从而可防止因大电流而产生的异常发热。垫圈17例如由绝缘材料制成，其表面用沥青涂覆。图2示出了沿图1的II-II线剖切的螺旋卷曲体20的截面图。螺旋卷曲体20是螺旋卷绕的叠层，其包括带状阴极21和带状阳极22以及二者之间的隔板23，中心针(pin)24插入螺旋卷曲体20的中心。图2中未示出隔板23。螺旋卷曲体20具有筒形形状，其截面相对于螺旋卷曲体20的中心为理想圆形、椭圆形或包括直线和曲线的形状。相对于螺旋卷曲体20的中心的截面中最长的直径L与最短的直径S的比例如为在1到3的范围内，-->且包括1和3。由铝之类的材料制成的阴极引线25连接到螺旋卷曲体20的阴极21，由镍之类的材料制成的阳极引线26连接到阳极22。阴极引线25焊接到安全阀机构15上，以电连接到电池盖14，阳极引线26焊接并电连接到电池外壳11。阴极21例如包括具有一对相对表面的阴极集电体21A、设置在阴极集电体21A的外卷绕面上的外阴极活性材料层21B和设置在阴极集电体21A的内卷绕面上的内阴极活性材料层21C。外阴极活性材料层21B和内阴极活性材料层21C可以设置在阴极集电体21A的整个两个表面上，或者可以在阴极集电体21A的一部分的一表面上只设置外阴极活性材料层21B或内阴极活性材料层21C。阴极集电体21A例如由铝、镍、不锈钢或类似材料制成。外阴极活性材料层21B和内阴极活性材料层21C例如包括阴极活性材料，必要的话也可以包括如含碳材料之类的电子导电体和如聚偏氟乙烯之类的粘合剂。作为阴极活性材料，优选的是以通式LixMIO2表示的含锂的金属复合氧化物(lithium-containing metal complex oxide)。含锂的金本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池，包括：一螺旋卷曲体，其包括由一阴极、一阳极及处于所述二者之间的电解质构成的螺旋卷绕叠层，其中，所述阳极包括：具有一对相对表面的一阳极集电体；一设置在所述阳极集电体的外卷绕面上的外阳极活性材料层；和 一设置在所述阳极集电体的内卷绕面上的内阳极活性材料层，所述外阳极活性材料层和所述内阳极活性材料层都包括由能与锂和锂化合物合金化的金属元素和类金属元素组成的组中选取的至少一种，以及就在至少一个区域中外阳极活性材料层和内阳 极活性材料层的容量比而论，假设外阳极活性材料层的容量为１，在二者之间设置有阳极集电体的、与所述外阳极活性材料层相对的所述内阳极活性材料层的容量在０．６到０．８并包括０．６和０．８的范围。
【技术特征摘要】
JP 2003-4-10 106464/031.一种电池，包括：一螺旋卷曲体，其包括由一阴极、一阳极及处于所述二者之间的电解质构成的螺旋卷绕叠层，其中，所述阳极包括：具有一对相对表面的一阳极集电体；一设置在所述阳极集电体的外卷绕面上的外阳极活性材料层；和一设置在所述阳极集电体的内卷绕面上的内阳极活性材料层，所述外阳极活性材料层和所述内阳极活性材料层都包括由能与锂和锂化合物合金化的金属元素和类金属元素组成的组中选取的至少一种，以及就在至少一个区域中外阳极活性材料层和内阳极活性材料层的容量比而论，假设外阳极活性材料层的容量为1，在二者之间设置有阳极集电体的、与所述外阳极活性材料层相对的所述内阳...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫木幸夫，高田智雄，川瀬贤一，饭嶋由纪子，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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