电池制造技术

一种电池，包括：阳极，其包括阳极基材和形成在所述阳极基材上的阳极活性物质层；阴极，其包括阴极基材和形成在所述阴极基材上的阴极活性物质层；及包含电解质盐的电解液，其中：　　　　所述阳极基材和／或所述阴极基材包括含有聚合物的树脂层和含有导电金属的金属层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有阳极，阴极和电解液的电池，并且其能量密度有明显提高。本申请要求2002年9月11日提交的日本专利申请No.2002-265951的优先权，该申请的全部作为参考部分也包含在本专利技术中。
技术介绍
近来，具有高能量密度的轻型二次电池，如用于类似个人笔记本电脑，便携式电话机和内置摄如机机的VTR(磁带录如机)这样的电子设备的电源，的发展有了进步。在这种具有高能量密度二次电池中，有一种锂二次电池，其具有的能量密度大于水电解电池的能量密度，比如铅电池，镍镉电池或镍氢电池。采用这种二次锂电池，不便之处在于，在充电期间锂容易沉积在阳极上，并且由于重复的充电/放电而沉积的锂容易以枝状晶体的形式而尺寸增大，同时该沉积的锂会钝化而降低了电池容量。采用含碳质材料作为阳极的锂离子二次电池作为旨在解决这个问题的二次电池是公知的。尤其是，该锂离子二次电池采用了一种阳极，这种阳极是沿着粘结剂以稍微分开的状态压制在这种含碳质材料上。锂离子二次电池利用，如电池反应，这种反应存在于用作阳极，比如石墨的碳质材料层之间的插入锂中。由于这个原因，采用这种锂离子二次电池，一种可以掺杂/没有掺杂锂的碳质材料被用作阳极活性物质。这防止了锂在充电要完成时沉积到该锂离子二次电池的阳极上，以实现较优的电池特性。采用这种锂离子二次电池，用于阳极的碳质材料在空气中是稳定的，这样可以提高制造该种电池的产量。采用上述锂离子二次电池，其中的能量密度可以比水溶液电解电池的能量密度大，这要求能量密度的增加要进一步跟得上现今电子设备电能消耗的增加。尤其是，采用这种锂离子二次电池用在便携式电子设备中，它要求进一步降低电池的重量并且要求增加它的能量密度，这样减轻重量是最重要的任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有低重量并且可以实现高能量密度的电池。为了实现上述目标，本专利技术提供了一种电池，该电池包括阳极，其包括阳极基材和形成在阳极基材上的阳极活性物质层；阴极，其包括阴极基材和形成在阴极基材上的阴极活性物质层；及含电解质盐的电解液，其中阳极基材和/或阴极基材包括含聚合物的树脂层和含导电金属的金属层。对于目前的电池，该树脂层帮助降低阳极基材或阴极基材重量到一个很大的范围，其中该树脂层与如金属相比具有低的真比重，同时该含有导电金属的金属层为阳极基材和/或阴极基材提供导电性。因此，对于目前的电池，利用显著的阳极基材和/或阴极基材的重量缩减量，该电池整体在重量上减轻。对于本专利技术中的电池，其中含有一种聚合物的树脂层的真比重同普通的金属薄片相比可以更低，电池可以重量减轻以提高单位重量的电池容量，即能量密度。因此，当前的电池可以广泛用作轻型大容量电源如用于便携式电子设备。附图说明图1是具体体现本专利技术的锂离子二次电池的内部结构的截面图。具体实施例方式现将参照图1详细地解释本专利技术，图1示出了一种圆柱形锂离子二次电池1，下文中有时称为电池1。该电池1为非水电解液电池，并且具有这样的结构，其中作为能量产生元件的电池元件2同非水溶液电解液4一起密封在外部罐3中。电池元件2具有这样的结构，其中带状阳极5和带状阴极6与夹在两者之间的带状隔板7一起卷绕。阳极5由带状阳极基材8和阳极活性物质层9构成，该阳极活性物质层9含有一种阳极活性物质，并且形成在带状阳极基材8上。阳极端子10在该阳极基材8的预置处与阳极5连接，以便可以从阳极基材8的一个横向端凸出。阳极端子10，采用导电金属的条形金属块，例如铜或镍。在阳极5中，阳极基材8由阳极树脂膜11和阳极金属层12构成，阳极树脂膜例如由聚合物薄膜构成，阳极金属层12例如由导电金属形成。在阳极5中，形成阳极树脂膜11的聚合物薄膜的材料可以为烯烃树脂，含硫树脂，含氮树脂和含氟树脂。可以采用这些树脂中的一种或由多种组合而成的化合物。特别是，也可以采用例如为聚乙烯，聚丙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，尼龙，对聚苯硫，聚酯，三乙酸纤维素，聚酯薄膜，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚酰胺和聚酰胺酰亚胺的聚合物薄膜。在阳极树脂膜11中所使用的聚合物薄膜里，为了降低真比重，其是与由金属薄层等形成的普通阳极基材的比重相比，对具有原子数大于碳原子数的成分的含量进行限制以提高电池每单位重量的电池容量或所谓的能量密度。具体地，优选聚合物薄膜的真比重不小于0.9g/cc并且不大于1.8g/cc，更优选不小于0.93g/cc并且不大于1.4g/cc。如果该聚合物薄膜真比重超出了前面限定的范围，它将很难在涉及诸如拉伸强度，拉伸弹性或热传导性的方面实现令人满意的性能。另外，为了在制造电池1时不破坏阳极基材8，用在阳极树脂膜11中的聚合物薄膜需要确定一个预定的拉伸强度值。具体地，优选该聚合物薄膜的拉伸强度(ASTMD638)不小于0.9kgf/mm2，更优不小于2kgf/mm2，最优选不小于3kgf/mm2。另外，为了抑制因阳极活性物质层9随着充电/放电而膨胀或收缩而引起的负面作用，阳极树脂膜11中所用聚合物薄膜必须具有预定值的抗拉伸弹性。具体地，优选聚合物薄膜的抗拉伸弹性(ASTMD790)不小于20kgf/mm2，更优选不小于70kgf/mm2，最优选不小于100kgf/mm2。在具有前面限定的拉伸强度和拉伸弹性的聚合物中，具有例如高密度聚乙烯，超高分子重聚乙烯，聚丙烯，尼龙，对聚苯硫，聚酯，三乙酸纤维素，聚酯薄膜，聚碳酸酯和聚酰亚胺。采用了这种由聚合物形成的阳极树脂膜11的阳极基材在制造电池1时不会受到破坏，并且可以提高制造产量。另一方面，为了适当地释放出电池充电/放电中产生的热量，用于阳极树脂膜11的聚合物薄膜希望具有很高的热传导率。具体地，优选聚合物薄膜的热传导性(ASTMC177)不小于3×10-4cal/cm2·sec·(K·cm-1)-1。具有这种热传导率的聚合物的实例包括低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，超高分子重聚乙烯，聚丙烯，对聚苯硫，聚酯，三乙酸纤维素，聚酯薄膜，聚碳酸酯。对于阳极基材8中的阳极金属层12，可以采用具有良好导电性的轻金属。这些金属的特殊实例包括铜，镍，钛，不锈钢，铁和铝，也可采用其中的一种或多种。其中，用在阳极5的阳极金属层12中的铝的导电作用最好。但是，为防止铝暴露并防止其成为锂合金，必须在铝上覆盖一种金属，比如铜而非锂合金。利用薄膜成型技术，比如蒸汽沉积，喷溅，电镀或无电镀喷涂，在阳极树脂膜11的主表面上形成几微米厚的阳极金属层12。通过这样做，阳极金属层19的作用在于提高阳极基材8的导电性能以使电流完全流入阳极活性物质层9。当阳极金属层12在阳极树脂膜11的每个主表面上形成时，在一个主表面上的金属膜与在相对主表面上的金属膜彼此电气连接在一起，阳极金属层12得宜形成。这样，若阳极活性物质9形成在阳极基材8的两个主表面上，则形成在阳极基材8的每个主表面上的阳极活性物质层9中，电流可充分流动从而增加了阳极5的导电性能。阳极金属层12形成至阳极树脂膜11的边缘，也就是说，能够覆盖阳极树脂膜11的整个表面，目的是为了进一步的提高阳极5的导电性能。在上面所描述的阳极基材8里，阳极树脂膜11由聚合物薄膜之类所形成，以至于相比于仅由金属箔片形成的传统上的导电基材来说，其真比重可以显著的减少，结果使得电池1在重量上减轻，在能量密度上增加。对于该阳极基材8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：小丸笃雄，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：