专利名称：凝胶电解质和凝胶电解质电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为非水电解液的凝胶电解质以及使用凝胶电解质的凝胶电解质电池，非水电解液含有溶解在非水溶剂中的含锂电解质盐，通过基质聚合物形成凝胶状态。
作为便携式电子装置的电源，电池在工业上变得越来越重要。为降低装置的尺寸和重量，电池的重量应轻而且在装置中占据的空间不大。对此，最合适的电池是具有大能量密度和大输出密度的锂电池。
在锂电池中，最有希望的是具有灵活性大或形状可塑的那些电池、或具有大面积的薄片型电池或具有小面积的薄卡型电池。然而，在利用金属壳作为外壳的传统电池的情况下，难于制备出具有大面积的薄电池。
为解决该问题，已对使用有机和无机固体电解质以及利用聚合物凝胶的凝胶电解质的电池进行了研究。在这些电池中，固定电解质进而固定电解质的厚度，在可保持接触的电极和电解质之间存在粘合力。因此，无需使用金属壳以容纳电解质或施加压力给电池元件。因此，可使用膜状外壳并使电池变薄。
由于固体电解质的离子传导率不足，仍难于在电池中使用。有希望的选择物是凝胶电解质。其外壳可以是由聚合物膜和薄金属膜制成的多层膜。最有希望的一种外壳是由热密封树脂层和可由热封容易密封的金属箔层制成的防潮多层膜。多层膜自身具有优良的强度和气密封性，比金属外壳要轻、薄和便宜。
然而，凝胶电解质的非水溶剂不能构成凝胶电解质，除非溶剂可取得与基质聚合物的相容性。此外，当膜用作电池外壳以及溶剂的沸点低时，如果电池放置在高温下，溶剂挥发提高了电池的内压并可导致膨胀。因此，溶剂选择限制在小范围内。
用于锂离子电池的低沸点的溶剂例如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等具有高的冰点和低的粘度，有助于提高低温下的电解质中的离子传导率。然而，由于相容性和沸点限制了溶剂选择，不能大量用于使用多层膜充当外壳的凝胶电解质中。
用于电池的凝胶电解质的溶剂可以是具有高沸点并不导致分解的碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等材料，所述分解可退化电池性能。此外，已研制出具有与这些溶剂优良的相容性、优良的化学稳定性、凝胶强度和优良的液体保留性能的基质聚合物，即不大于7．5wt％范围的六氟丙烯与聚偏氟乙烯共聚的共聚物。
此外，当利用碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合物作为非水溶剂时，如果碳酸亚丙酯的含量大，低温性能和负载性能优良，而初始充电／放电效率不足，这导致电池容量小和循环性能退化。因此，已难于制备电池容量、循环性能、负载性能和低温性能都优良的凝胶电解质电池。
因此，本发明的目的是提供化学稳定性、强度和液体保留性能优良的凝胶电解质以及使用凝胶电解质的凝胶电解质电池，可使所有电池容量、循环性能、负载性能和低温性能满意。
按照本发明的凝胶电解质包括含有溶解在非水溶剂中的含锂电解质盐的非水电解液，并通过基质聚合物形成凝胶状态，其中凝胶电解质包含含量不小于0．05wt％和不大于5wt％的碳酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯的衍生物。
按照本发明的上述凝胶电解质相对非水电解液，包含含量不小于0．05wt％和不大于5wt％的碳酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯的衍生物，因此，负极和凝胶电解质的化学稳定性优良。利用该凝胶电解质的凝胶电解质电池的初始充电／放电效率和容量得以改善。
此外，按照本发明的凝胶电解质电池包括具有锂金属或锂合金或可掺杂／去杂锂的碳材料的负极；具有锂和过渡金属的复合氧化物的正极以及位于正极和负极之间的凝胶电解质。凝胶电解质是含有溶解在非水溶剂中的含锂电解质盐的非水电解液，并通过基质聚合物形成凝胶状态，并且相对非水电解液，包含含量不小于0．05wt％和不大于5wt％的碳酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯的衍生物。
在按照本发明的上述凝胶电解质电池中，相对非水电解液，凝胶电解质包含含量不小于0．05wt％和不大于5wt％的碳酸亚乙烯酯或碳酸亚乙烯酯的衍生物，因此，凝胶电解质表现出与负极的优良的化学稳定性。利用该凝胶电解质的凝胶电解质电池的初始充电／放电效率优良，电池容量满意，并抑制由气体产生而引起的膨胀，防止电池尺寸和形状的变化。
图1是表示按照本发明的凝胶电解质电池的结构例子的透视图。
图2是表示放入外壳膜中的辊压电极体的透视图。
图3是图2的线A-B的截面图。
针对本发明的实施例进行描述。
图1-图3表示按照本发明实施例的凝胶电解质电池的结构例子。如图3所示，该凝胶电解质电池1包括带状正极2、与正极2相对安置的带状负极3以及位于正极2和负极3之间的凝胶电解质层4。在该凝胶电解质电池1中，正极2和负极3经凝胶电解质层4层压，在纵向方向上辊压，如图2和图3所示的辊压电极体5由绝缘材料形成的外壳膜6覆盖并密封。正极端7与正极2连接，而负极端8与负极3连接。正极端7和负极端8插入密封部分，密封部分是外壳膜6的边缘部分。
正极2包括正极活性材料层，该层含有正极活性材料并形成在正极集电体两侧上。正极集电体是例如铝箔的金属箔。
正极活性材料层如下形成。首先，通过均匀混合例如正极活性材料、导电材料和粘合材料，制备出正极复合剂。该正极复合剂分散在溶剂中，形成膏状。利用流延法，该膏均匀涂覆在正极集电体上，并在高温下干燥，去除溶剂。在此，正极活性材料、导电材料、粘合材料和溶剂应均匀分散，其混合比不应限定一特定数。
这里，正极活性材料是锂和过渡金属元素的复合氧化物。更准确而言，正极活性材料可以是LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiAlO2等。也可使用两种或多种过渡金属元素例如LiNi0．5Co0．5O2和LiNi0．8Co0．2O2。
此外，导电材料可以是例如碳材料。此外，粘合材料可以是例如聚偏氟乙烯。此外，溶剂可以是例如N-甲基吡咯烷酮。
此外，正极2在纵向方向上的另一端具有通过点焊或超声波焊接连接的正极端7。优选该正极端7是网状的金属箔，但如果电化学和化学稳定以及可导电，可以是非金属类。正极端7可以由铝等组成。
优选正极端7以同负极端8的相同方向伸出，但如果不引起短路以及不导致电池性能的问题，可以在任何方向。此外，如果可得到电接触，正极端7的连接位置和连接方法可以是非上述类。
此外，负极3包括负极活性材料层，该层含有负极活性材料并形成在负极集电体两侧上。负极集电体是例如铜箔的金属箔。
负极活性材料层如下形成。首先，通过均匀混合所需的负极活性材料、导电材料和粘合材料，制备出负极复合剂。该正极复合剂分散在溶剂中，形成膏状。利用流延法等，该膏均匀涂覆在负极集电体上，并在高温下干燥，去除溶剂。在此，负极活性材料、导电材料、粘合材料和溶剂应均匀分散，其混合比不应限定一特定数。
负极活性材料可以是锂金属、锂合金或可掺杂／去杂锂的碳材料。更准确而言，掺杂和去杂锂的碳材料可以是石墨、非石墨化碳、石墨化碳等。
此外，导电材料可以例如是碳材料。此外，粘合材料可以是例如聚偏氟乙烯。此外，溶剂可以是例如N-甲基吡咯烷酮。
此外，负极3在纵向方向上的另一端具有通过点焊或超声波焊接连接的负极端8。优选该负极端8是网状的金属箔，但如果电化学和化学稳定以及可导电，可以是非金属类。负极端8可以由铜、镍等制成。
优选负极端8以同正极端7的相同方向伸出，但如果不引起短路以及不导致电池性能的问题，可以在任何方向。此外，如果可得到电接触，负极端8的连接位置和连接方法可以是非上述类。
凝胶电解质包含非水溶剂、电解质盐和基质聚合物。此外，如下所述，在本发明的凝胶电解质电池1中，碳酸亚乙烯酯(vinylidene carbonate)或其衍生物可加入到凝胶电解质中。
非水溶剂可以是用作非水电解液的非水溶剂的公知的溶剂。更准确而言，具体例子具有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯或其中氢被卤素代替的这些碳酸酯。
可单独使用这些溶剂或以预定混合比率相互结合使用。在这些溶剂中，特别优选以15∶8-75∶25的重量比率的混合比率的碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合溶剂。当碳酸亚乙酯的含量超过该范围时，凝胶电解质电池1的低温性能退化。此外，当碳酸亚丙酯的含量超过上述范围时，不能得到优良的初始充电／放电效率、电池容量或循环性能。
电解质盐可以是可在上述非水溶剂中溶解的那些。阳离子可以是碱金属离子例如锂或碱土金属离子。阴离子可以是BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-等。这些阳离子和阴离子可结合使用，得到电解质盐。电解质盐可以是例如LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiClO4等。
应注意到如果在上述溶剂中溶解，电解质盐浓度可以是任何数。然而，相对非水溶剂，优选锂离子浓度不小于0．4mol／kg并不大于1．0mol／kg。当锂离子浓度超过1．0mol／kg，凝胶电解质电池1的低温性能和循环性能退化。此外，当锂离子浓度小于0．4mol／kg，不能确保足够的容量。
基质聚合物胶凝含有溶解在上述非水溶剂中的上述电解质盐的非水电解液。基质聚合物可包含充当重复单元的聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈。可单独使用这些聚合物的每一种或结合使用。
在这些聚合物中，特别优选使用聚偏氟乙烯或以不大于7．5％的六氟丙烯与聚偏氟乙烯结合的共聚物充当基质聚合物。该聚合物具有500000-700000的数均分子量或210000-310000的重均分子量以及1．7-2．1的本征粘度。
外壳膜6气密封装包括经凝胶电解质层4层压并在纵向方向上辊压的正极2和负极3的辊压电极体5。该外壳膜由例如具有一对树脂膜夹层的铝箔的防潮绝缘多层膜组成。
在按照本发明的凝胶电解质电池中，碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入到凝胶电解质中。通过将碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入到凝胶电解质中，相对负极，可提高凝胶电解质的化学稳定性。通过使用具有优良的负极化学稳定性的凝胶电解质，可改善凝胶电解质电池1的初始充电／放电效率，得到高的电池容量。
此外，如上所述，凝胶电解质电池的优点在于轻质多层膜可用于外壳。然而，更大的问题是在锂离子二次电池的情况下，如果在初始充电时非水溶剂分解产生气体，外壳使用多层膜的凝胶电解质电池膨胀。
本发明的发明人已发现，碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入到凝胶电解质电池中，除上述效果之外，具有抑制伴随充电而产生气体以及防止电池膨胀的效果。
优选碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入量的范围相对凝胶电解质中的溶剂，不小于0．05wt％和不大于5wt％。当碳酸亚乙烯酯的含量小于0．05wt％时，不能实现充分提高充电／放电效率的效果，不能得到高的电池容量或初始充电／放电效率。此外，当碳酸亚乙烯酯的含量超过5wt％时，降低了低温下的放电性能。
因此，通过相对凝胶电解质中的溶剂确定碳酸亚乙烯酯或其衍生物含量的范围不小于0．05wt％和不大于5wt％，可提高充电／放电效率，并得到高的电池容量和循环性能，而不降低低温下的放电性能。而且，更优选相对凝胶电解质中的溶剂碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入量的范围不小于0．5wt％和不大于3wt％。通过相对凝胶电解质中的溶剂确定碳酸亚乙烯酯或其衍生物含量的范围不小于0．5wt％和不大于3wt％，可更进一步提高上述性能。
此外，优选将二氟苯甲醚(DFA)加入到构成凝胶电解质的非水电解液中。通过将二氟苯甲醚加入到非水电解液中，可提高凝胶电解质1的充电／放电效率，得到高的放电容量。优选相对非水电解液二氟苯甲醚的含量范围不小于0．2wt％和不大于2wt％。
在按照本发明的具有上述结构的凝胶电解质电池1中，碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入到凝胶电解质中，因此，改善了电池的初始充电／放电效率，可得到高的电池容量，循环性能优良。此外，在按照本发明的凝胶电解质电池1中，碳酸亚乙烯酯或其衍生物加入到凝胶电解质中，抑制了伴随充电／放电的气体产生。因此，即使多层膜用于外壳，没有电池膨胀的危险，可确保高的可靠性。
应注意到如图1-3所示，优选树脂片9位于外壳膜6、正极端7和负极端8之间的接触部分上。通过在外壳膜6、正极端7和负极端8之间的接触部分上提供树脂片9，可防止由外壳膜6的毛刺引起的短路并提高外壳膜6、正极端7以及负极端8之间的结合。
应注意到凝胶电解质电池1在凝胶电解质层4中可包括隔板。通过在凝胶电解质层4中安置隔板，可防止由于正极2和负极3之间的接触而引起的内短路。
此外，在上述实施例中，凝胶电解质电池1包括经凝胶电解质层4层压的带状正极2和带状负极3，并在纵向方向上辊压成辊压电极体5。然而，本发明并不限定于此，可以是包括经凝胶电解质层层压的正极和负极的层压型电极体或无需辊压的折叠型电极体。
按照本发明的上述凝胶电解质电池1可以具有圆柱形状、多角形状等，并不限定于特定形状或尺寸，允许薄型、大型等。此外，本发明可应用于一次电池和二次电池。
例子为验证本发明的效果，制备具有上述结构的凝胶电解质电池并评估性能。
样品1首先，如下制备正极。
为制备正极，通过将92wt％的钴酸锂(LiCoO2)、3wt％的聚偏氟乙烯粉末和5wt％的石墨粉末分散在N-甲基吡咯烷酮中，得到膏，制备正极复合剂。膏状正极复合剂涂覆在充当正极集电体的铝箔的两面上，100℃下减压干燥24小时，形成正极活性材料层，通过辊压机模压成正极片。正极片切割成充当正极的50mm×300mm的带。将铝引线焊接到正极集电体的非活性材料层部分上，从而充当正极端。
接着，如下制备负极。
通过将91wt％的人工石墨粉末和9wt％的聚偏氟乙烯粉末分散在N-甲基吡咯烷酮中，得到膏状负极复合剂，制备负极。该膏状负极复合剂均匀涂覆在充当负极集电体的铜箔的两面上，120℃下减压干燥24小时，形成负极活性材料层，通过辊压机模压成负极片。负极片切割成充当负极的52mm×320mm的带。将镍引线焊接到负极集电体的非活性材料层部分上，从而充当负极端。
然后，在这样制备的正极和负极上形成凝胶电解质层。如下形成凝胶电解质层。首先，混合、搅拌并溶解含有以比率6．9％共聚的六氟丙烯的聚偏氟乙烯、非水电解液和碳酸二甲酯，得到凝胶聚合物电解液。
这里，在以混合比率6∶4混合的碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)的混合溶液中溶解0．85mol／kg的LiPF6，制备出非水电解液。此外，加入1wt％的2，4-二氟苯甲醚(DFA)和0．5wt％的碳酸亚乙烯酯(VC)。
接着，所制备的凝胶聚合物电解液均匀涂覆在正极和负极的两面上并干燥，去除溶剂。因此，在正极和负极的两面上形成凝胶电解质层。
接着，层压在其两表面上具有凝胶电解质层的带状正极和在其两表面上具有凝胶电解质层的带状负极，得到层压体，在纵向方向上辊压，得到辊压电极体。
最后，利用包括由一对树脂膜夹层的铝箔的外壳膜，夹层辊压电极体。减压下热熔外壳膜的外缘以密封，在外壳膜上密封辊压电极体。应注意到树脂片连到正极和负极，利用外壳膜的密封部分夹住那些部分。因此，完成凝胶电解质电池。
样品2-样品69除改变构成胶体电解液的非水电解液成分之外，如表1-4所示，以样品1的相同方式制备凝胶电解质电池。
应注意到样品40使用由聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈的混合物制备的基质聚合物。以1∶1∶9∶9∶1．7的混合比率混合分子量200000的聚丙烯腈、分子量180000的聚甲基丙烯腈、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和LiPF6，在90℃下溶解聚合物。以样品1的相同方式将该物质涂覆在电极上，逐渐冷却得到凝胶状态。经多孔聚烯烃制成的隔板层压均具有凝胶电解质层的带状正极和带状负极，得到层压体，在纵向方向上辊压，得到辊压电极体。以样品1的相同方式在外壳膜上密封该辊压电极体。
样品1-69具有如下所示的非水电解液的溶剂成分和碳酸亚乙烯酯浓度。不同于样品1的条件例如电极材料和电解质盐也在如下表中表示。除非特别说明，否则条件与样品1相同。
应注意到如下表1表示样品1-15的电池的非水电解液成分。此外，表2表示样品16-40的电池的非水电解液成分。此外，表3表示样品41-54的电池的非水电解液成分。此外，表4表示样品55-69的电池的非水电解液成分。
表1
表2
表3
表4
评估凝胶电解质电池样品1-69的循环性能、初始充电／放电效率、低温放电性能和初始放电容量。
应注意到在如下所示的评估方法中，“1C”表示1小时内放电额定电池容量的电流值，而0．2C、0．5C和3C分别表示5小时、2小时和20分内放电额定电池容量的电流值。
对于循环性能，进行4．2V和1C的恒电流恒电压充电以及1C恒电流的3V截止放电，测量每个放电容量循环的变化。这里，考虑300次循环之后的容量保留率，当80％或以上时，评估为良好。300次循环之后的80％的容量保留率是便携式电子装置的电流技术条件所通常必需的值。
(第300次循环的放电容量)／(第5次循环的放电容量)对于初始充电／放电效率，利用4．2V和0．1C的恒电流恒电压充电、0．1C和截止3V的恒电流放电，进行初始充电／放电试验，按照充电／放电电池容量进行评估。当该值太小时，无效使用的活性材料的百分比变大。当百分比是80％或以上时，评估为良好。
(初始放电容量)／(初始充电容量)对于低温放电性能，按照-20℃下的0．5C放电容量与23℃下的0．5C放电容量的比率，进行评估。当值是35％或以上时，评估为良好。该值对应约-20℃温度下寒冷地方用蜂窝电话进行通讯所需要的电池容量。
(-20℃下的0．5C放电容量)／(23℃下的0．5C放电容量)利用室温下的3C放电容量与0．5C放电容量的比率，评估负载性能。当该值是90％或以上时，评估为良好。因为脉冲放电消耗电能，蜂窝电话需要大电流性能。90％或以上的值满足这种电话的需要。
(3C放电容量)／(0．5C放电容量)利用初始放电容量评估放电容量，从电池设计的观点而言，当该值是600mAh或以上时，评估是良好。
表5-8表示凝胶电解质电池样品1-69的循环性能、初始充电／放电效率、低温放电性能、负载性能和初始放电容量的评估结果。
应注意到表5表示样品1-15的电池性能评估结果。此外，表6表示样品16-40的电池性能评估结果。此外，表7表示样品41-54的电池性能评估结果。此外，表8表示样品55-69的电池性能评估结果。
表5
表6
表7
表8
从表5-8可知，在使用碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合溶剂的凝胶电解质电池中，将碳酸亚乙烯酯加入到凝胶电解质中可极大提高充电／放电效率以及电池容量。此外，当含有大量的碳酸亚丙酯时，也可改善循环性能。
此外，相对凝胶电解质中的非水电解液，当碳酸亚乙烯酯的含量范围不小于0．05wt％和不大于5wt％，可得到优选性能，更优选范围不小于0．5wt％和不大于3wt％。
当碳酸亚乙烯酯的含量小于0．05wt％时，凝胶强度和稳定性不足，不能充分实现提高充电／放电效率或得到高电池容量或循环性能的效果。当碳酸亚乙烯酯的含量增加，极大提高了初始充电／放电效率和电池容量。此外，也提高了抑制电池膨胀的效果。然而，当碳酸亚乙烯酯的含量超过5wt％时，负载性能略微下降而极大降低了低温性能。
另一方面，至于非水电解液的非水溶剂成分，当碳酸亚乙酯与碳酸亚丙酯的重量比率范围是15∶85-75∶25时，可实现优选性能。当碳酸亚乙酯的含量超过该范围时，低温性能退化。此外，当碳酸亚丙酯的含量太大时，初始充电／放电效率和电池容量不足。
此外，至于电解质盐浓度，当相对非水溶剂的锂离子浓度不小于0．4mol／kg和不大于1．0mol／kg时，可实现优选性能。当电解质盐浓度超过1．0mol／kg时，低温性能和循环性能退化。此外，当电解质盐浓度低于0．4mol／kg时，不能确保足够的容量。此外，通过利用酰亚胺基盐，可改善低温性能和电池容量。
此外，通过将二氟苯甲醚加入到非水电解液中，可进一步改善凝胶电解质电池的充电／放电效率，得到高放电容量。
此外，已对由于初始充电时气体产生而引起的电池膨胀进行了研究。利用放电前瞬间的电池体积与初始充电后瞬间电池体积的比率，评估电池膨胀。
结果，在加入0．5wt％的VC的电池样品1-3中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是103．9％。此外，在加入1．0wt％的VC的电池样品4-6中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是103．6％。此外，在加入2．0wt％的VC的电池样品7-9中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是101．3％。此外，在加入3．0wt％的VC的电池样品10-12中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是100．6％。此外，在加入5．0wt％的VC的电池样品13-15中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是100．1％。另一方面，在未加入VC的电池样品55-59中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是109．8％。
如上所述，在利用碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合溶剂的凝胶电解质电池中，通过将碳酸亚乙烯酯加入到凝胶电解质中，可抑制气体产生和所得电池的膨胀，即使含有大量的碳酸亚丙酯。此外，当碳酸亚乙烯酯的含量增加，其效果也提高。
在加入6．0wt％的VC的电池样品60-64中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是100．0％，而在加入7．0wt％的VC的电池样品65-69中，初始充电后瞬间电池体积与充电前瞬间的电池体积的比率是100．0％。从抑制电池膨胀的观点而言，优选提高碳酸亚乙烯酯的含量。然而，如上所述，当碳酸亚乙烯酯的含量太大时，负载性能和低温性能降低。
在按照本发明的凝胶电解质中，加入碳酸亚乙烯酯或其衍生物。这改善凝胶电解质和负极的化学稳定性。
按照本发明的凝胶电解质电池使用具有优良的化学稳定性、强度和液体保留性能的凝胶电解质，表现出优良的电池容量、循环性能、负载性能和低温性能。实现该优良的性能的按照本发明的凝胶电解质电池可极大促进了便携式电子装置的工业化研制。
权利要求
1．凝胶电解质，包括含有溶解在非水溶剂中的含锂电解质盐的非水电解液，并利用基质聚合物制成凝胶状态，其中凝胶电解质包含碳酸亚乙烯酯或其衍生物，相对非水电解液，其含量不小于0．05wt％和不大于5wt％。
2．按权利要求1的凝胶电解质，其中所述非水溶剂是包含碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合溶剂，其混合比率处于15∶85-75∶25的范围。
3．按权利要求1的凝胶电解质，其中凝胶电解质包含作为锂盐的至少LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2或LiN(C2F5SO2)2，和所述非水电解液包含范围不小于0．4mol／kg和不大于1．0mol／kg的锂盐。
4．按权利要求1的凝胶电解质，其中所述基质聚合物包含充当重复单元的从由聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈构成的组中选择出的至少一种。
5．按权利要求4的凝胶电解质，其中所述基质聚合物包含聚偏氟乙烯或以不大于7．5％的比率的六氟丙烯与聚偏氟乙烯共聚的共聚物。
6．按权利要求1的凝胶电解质，其中所述非水电解液包含含量不小于0．2wt％和不大于2wt％的二氟苯甲醚。
7．凝胶电解质电池，包括负极，具有锂金属或锂合金或能掺杂／去杂锂的碳材料；正极，具有锂和过渡金属的复合氧化物，和凝胶电解质，位于所述正极和所述负极之间；其中所述凝胶电解质是含有溶解在非水溶剂中的含锂电解质盐的非水电解液，并通过基质聚合物制成凝胶状态；相对所述非水电解液，含有含量不小于0．05wt％和不大于5wt％的碳酸亚乙烯酯或其衍生物。
8．按权利要求7的凝胶电解质电池，其中所述非水溶剂是含有碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合溶剂，其混合比率处于15∶85-75∶25的范围。
9．按权利要求7的凝胶电解质电池，其中凝胶电解质包含作为锂盐的至少LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2或LiN(C2F5SO2)2，和所述非水电解液包含范围不小于0．4mol／kg和不大于1．0mol／kg的锂盐。
10．按权利要求7的凝胶电解质电池，其中所述基质聚合物包含充当重复单元的从由聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈构成的组中选择出的至少一种。
11．按权利要求10的凝胶电解质电池，其中所述基质聚合物包含聚偏氟乙烯或以不大于7．5％的比率的六氟丙烯与聚偏氟乙烯共聚的共聚物。
12．按权利要求7的凝胶电解质电池，其中所述非水电解液包含含量不小于0．2wt％和不大于2wt％的二氟苯甲醚。
全文摘要
本发明提供凝胶电解质电池,包括溶解在非水溶剂中的含锂电解质盐的非水电解液,该电解液通过基质聚合物制成凝胶状态,而凝胶电解质含有含量不小于0.05wt%和不大于5wt%的碳酸亚乙烯酯或其衍生物。该凝胶电解质表现出优良的与负极的化学稳定性、强度和液体保留率。该凝胶电解质能得到满意的电池容量、循环性能、负载性能和低温性能的凝胶电解质电池。
文档编号H01M6/18GK1293461SQ0012859
公开日2001年5月2日 申请日期2000年9月30日 优先权日1999年9月30日
发明者涩谷真志生, 畠沢刚信, 原富太郎, 柴本悟郎, 后藤习志 申请人:索尼株式会社