锂离子二次电池及其制造方法

锂离子二次电池及其制造方法
【专利摘要】一种可以以高度产率的成本制造并且具有高度输出密度和单元性能的小尺寸锂离子二次电池。锂离子二次电池包括相互层叠的多个层状薄片16。每个层状薄片16包括由整体地层叠在正电极集电极箔片18的相对表面的每一个上的正电极活性物质层20和第一固体电解质层24构成的正电极薄片12，以及由整体地层叠在负电极集电极箔片26的相对表面的每一个上的负电极活性物质层28和第二固体电解质层32构成的负电极薄片14。
【专利说明】结离子二次电池及其制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明通常涉及一种裡离子二次电池及其制造方法，并且更具体地涉及对一种完 全固体型裡离子二次电池的改进，W及允许裡离子二次电池的有利生产的方法。

【背景技术】
[0002] 具有高能量密度的裡离子二次电池在诸如个人笔记本电脑和蜂窝或者移动电话 之类的便携式电子装置中广泛用作电能电源。该裡离子二次电池通常分类为两种，也即使 用液体型电解质（包括液体电解质和胶体型电解质）的裡离子二次电池，W及使用固体电 解质的所谓全固体型裡离子二次电池。在该两种裡离子二次电池中，全固体型裡离子二次 电池并不具有液体泄漏和着火的风险，并且具有更高的安全程度，不同于使用液体型电解 质的裡离子二次电池。对该优点有利的是，在全固体型裡离子二次电池的领域中已经增长 了研发，期望对于全固体型裡离子二次电池的进一步增强需求。
[0003] 日本专利案号3852169(专利文献1)公开了一种裡离子二次电池的示例，其通过 形成W下项制造：在正电极集电极铅片上，形式为包含正电极活性物质的有机聚合物涂覆 层的正电极活性物质层；在负电极集电极铅片上，形式为包含负电极活性物质的有机聚合 物涂覆层的负电极活性物质层；W及形式为包含裡盐的有机聚合物涂覆层的固体电解质 层，使得正电极和负电极活性物质层叠置在固体电解质层的相应相对表面上。
[0004] 在如上所述配置的裡离子二次电池中，正电极活性物质层、负电极活性物质层W 及固体电解质层均由有机聚合物膜构成。因此，该些正电极和负电极活性物质层W及固体 电解质层呈现了适当程度的柔性或可塑性，W及因此呈现了高度弯曲或曲折强度。
[0005] 然而，在该裡离子二次电池中，正电极和负电极活性物质层和固体电解质层是涂 覆层，其具有不小于数十ym的厚度，使得在致力于减小裡离子二次电池的总尺寸W及改 进其输出密度的工作中存在对正电极和负电极活性物质层和固体电解质层的厚度减小量 的限制。此外，裡离子二次电池的制造需要额外的装置W用于干燥在湿法工艺中形成的正 电极和负电极活性物质层W及固体电解质层，使得制造成本不期望地增加。此外，需要额 外的时间W用于在形成正电极和负电极活性物质层W及固体电解质层之后干燥该些层，使 得必需延长制造每个裡离子二次电池的所需的循环周期时间，该导致电池的低生产力的问 题。
[0006] 此外，在上述标识出的公开文本中所公开的裡离子二次电池由于其结构而具有W 下缺点，其中与固体电解质层分立形成的正电极和负电极活性物质层仅仅层叠在固体电解 质层的相应相对表面上。
[0007] 也即，其中正电极活性物质层和负电极活性物质层叠置或者层叠在固体电解质层 上的上述裡离子二次电池不可避免地在固体电解质层与正电极和负电极活性物质层之间 具有间隙，该导致间隙阻止裡离子在正电极活性物质层与固体电解质层之间、W及在负电 极活性物质层与固体电解质层之间平滑移动或输运的问题。负电极和正电极活性物质层可 W由热接合工艺与固体电解质层一体形成。然而在该情形下，固体电解质层与正电极和负 电极活性物质层之间的间隙也无法完全消除，也即，防止了裡离子移动的极其微小的间隙 仍然保留在固体电解质层与正电极和负电极活性物质层之间。
[000引因此，其中已经相互分立形成的正电极和负电极活性物质层W及固体电解质层相 互层叠的现有技术的裡离子二次电池遭受了在固体电解质层与正电极和负电极活性物质 层之间高度界面电阻，该对于电池性能改进是重大阻碍。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 ;日本专利号3852169


【发明内容】

[001引技术问题
[0013] 本发明参考如上所述的【背景技术】。因此本发明的第一目的在于提供一种裡离子二 次电池，其被配置成允许输出密度和有效减小其尺寸的有效改进、W及由于在其固体电解 质层与其正电极和负电极活性物质层之间的界面电阻的减小所致的其性能的充分改进，并 且可WW最小成本和高度生产力制造。本发明的第二目的在于提供一种方法，该方法允许 具有该种优异特性的裡离子二次电池的有效制造。
[0014] 问题的解决方案
[0015] 如上所述的第一目的可W根据本发明的第一方面而实现，第一方面提供了包括多 个层状薄片的裡离子二次电池，每个层状薄片包括相互层叠的正电极薄片和负电极薄片， 其中正电极薄片具有正电极，其中形式为包含正电极活性物质的气相沉积聚合物膜的正电 极活性物质层整体地层叠在形式为金属铅片的正电极集电极铅片的相对表面中的每一个 上，而形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解质层布置在正电极的 相对侧中的每一个上，使得第一固体电解质层整体地层叠在对应的正电极活性物质层上， 并且其中负电极薄片具有负电极，其中形式为包含负电极活性物质的气相沉积聚合物膜的 负电极活性物质层整体地层叠在形式为金属铅片的负电极集电极铅片的相对表面中的每 一个上，而形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层布置在负电 极的相对侧中的每一个上，使得第二固体电解质层整体地层叠在对应的负电极活性物质层 上。
[0016] 第一目的也可W根据本发明的第二方面而实现，其提供了一种包括多个层状薄片 的裡离子二次电池，每一个层状薄片包括相互层叠的两个电极薄片并且每一个电极薄片具 有双极型电极，其中形式为包含正电极活性物质的气相沉积膜的正电极活性物质层整体地 层叠在形式为金属铅片的集电极铅片的相对表面中的一个上，而形式为包含负电极活性物 质的气相沉积聚合物膜的负电极活性物质层整体地层叠在集电极铅片的相对表面中的另 一个上，W及其中形式为均具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解质层和 第二固体电解质层被布置在双极型电极的相应相对侧上，使得第一固体电解质层整体地层 叠在正电极活性物质层上，而第二固体电解质层整体地层叠在负电极活性物质层上。
[0017] 在本发明的裡离子二次电池的优选形式中，构成了正电极活性物质层的气相沉积 聚合物膜W及构成负电极活性物质层的气相沉积聚合物膜中的每一个具有离子导电性。
[0018] 在本发明的裡离子二次电池的另一优选形式中，构成正电极活性物质层的气相沉 积聚合物膜w及构成负电极活性物质层的气相沉积聚合物膜中的每一个具有电子导电性。
[0019] 在本发明的裡离子二次电池的又一优选形式中，正电极侧混合层形成在正电极活 性物质层与第一固体电解质层之间。正电极侧混合层由第一聚合物W及用于形成第一固体 电解质层的第二聚合物的混合物形成，第一聚合物用于形成构成了正电极活性物质层的气 相沉积聚合物膜。正电极侧混合层中第一聚合物的含量在从正电极活性物质层朝向第一固 体电解质层的方向上逐渐减小，而正电极侧混合层中第二聚合物的含量在从正电极活性物 质层朝向第一固体电解质层的方向上逐渐增大。
[0020] 在本发明的裡离子二次电池的又一优选形式中，负电极侧混合层形成在负电极活 性物质层与第二固体电解质层之间。负电极侧混合层由第H聚合物与用于形成第二固体电 解质层的第四聚合物的混合物形成，第H聚合物用于形成构成负电极活性物质层的气相沉 积聚合物膜。负电极侧混合层中第H聚合物的含量在从负电极活性物质层朝向第二固体电 解质层的方向上逐渐减小，而负电极侧混合层中第四聚合物的含量在从负电极活性物质层 朝向第二固体电解质层的方向上逐渐增大。
[0021] 在本发明的裡离子二次电池的又一优选形式中，第一固体电解质层和第二固体电 解质层的每一个由包含裡盐并且具有离子导电性的气相沉积聚合物膜而构成。
[0022] 在第一固体电解质层和第二固体电解质层中的每一个由包含裡盐并且具有离子 导电性的气相沉积聚合物构成时，W如下方式调整存在于第一和第二固体电解质层内由裡 盐得到的裡离子和阴离子的含量。
[0023] 也即，裡离子的含量在与正电极活性物质层相邻的第一固体电解质层的厚度部分 中比远离正电极活性物质层的第一固体电解质层的其他厚度部分中更高，并且在与负电极 活性物质层相邻的第二固体电解质层的厚度部分中比远离负电极活性物质层的第二固体 电解质层的其他厚度部分中更高，而阴离子的含量在第一固体电解质层的上述其他厚度部 分中、W及在第二固体电解质层的上述其他厚度部分中更高。
[0024] 此外，仅仅与正电极活性物质层相邻的第一固体电解质层的厚度部分、W及仅仅 与负电极活性物质层相邻的第二固体电解质层的厚度部分由具有官能团的聚合物形成，其 包括高度负电性的元素，对于第一和第二固体电解质层中裡离子的不均匀分布，吸引了包 含在第一和第二固体电解质层中裡盐衍生得到的裡离子，朝向分别与正电极和负电极活性 物质层相邻的第一和第二固体电解质层的厚度部分。
[0025] 如上所述第二目的可W根据本发明的第二方面而实现，第二方面提供了一种制造 裡离子二次电池的方法，包括如下步骤：(a)准备形式为金属铅片的正电极集电极铅片，并 且将形式为均包含正电极活性物质的气相沉积聚合物膜的正电极活性物质层整体地层叠 在正电极集电极铅片的相应相对表面上；化）将形式为均具有裡离子导电性的气相沉积聚 合物膜的第一固体电解质层层叠在远离正电极集电极铅片的正电极活性物质层的表面上； (C)准备形式为金属铅片的负电极集电极铅片，并且将形式为均包含负电极活性物质的气 相沉积聚合物膜的负电极活性物质层整体地层叠在负电极集电极铅片的相应相对表面上； (d)将形式为均具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层层叠在远离负 电极集电极铅片的负电极活性物质层的表面上，W由此形成正电极薄片，其中正电极活性 物质层整体地层叠在正电极集电极铅片的相应相对表面上，W及第一固体电解质层整体地 层叠在远离正电极集电极铅片的正电极活性物质层的表面上，并且由此形成负电极薄片， 其中负电极活性物质层整体地层叠在负电极集电极铅片的相应相对表面上，并且第二固体 电解质层整体地层叠在远离负电极集电极铅片的负电极活性物质层的表面上；W及（e)将 多个层状薄片相互层叠，每一个层状薄片包括相互叠置的正电极薄片和负电极薄片。
[0026] 在本发明的方法的优选形式中，正电极活性物质层中的每一个的多个区段整体地 层叠在正电极集电极铅片的条带的相对表面中的每一个上，使得多个区段沿条带的长度方 向W预定间隔距离而相互间隔开，W形成正电极薄片，其中正电极集电极铅片的相对表面 中的每一个具有不含活性物质的部分，每一个不含活性物质的部分形成在正电极活性物质 层的相邻区段之间，并且负电极活性物质层的每一个的多个区段整体地层叠在负电极集电 极铅片的条带的相对表面中的每一个上，使得多个区段在负电极集电极铅片的条带的长度 方向上W预定间隔距离相互间隔开，W形成负电极薄片，其中负电极集电极铅片的相对表 面中的每一个具有不含活性物质的区段，每一个不含活性物质的区段形成在负电极活性物 质层的相邻区段之间，并且其中正电极薄片和负电极薄片相互叠置，使得正电极和负电极 薄片的不含活性物质的部分相互对准，W形成层状本体，层状本体在正电极和负电极集电 极铅片的条带的对应于相应不含活性物质部分的部分处切割为多个层状薄片。
[0027] 在本发明的方法的另一优选形式中，当在正电极集电极铅片的相对表面中的每一 个上由气相沉积聚合工艺形成第一气相沉积聚合物膜时，通过将正电极活性物质引入第一 气相沉积聚合物膜中，由含有正电极活性物质的第一气相沉积聚合物膜构成的正电极活性 物质层整体地形成在正电极集电极铅片的相对表面中的每一个上。
[002引在本发明的方法的另一优选形式中，当在负电极集电极铅片的相对表面中的每一 个上由气相沉积聚合工艺形成第二气相沉积聚合物膜时，通过将负电极活性物质引入第二 气相沉积聚合物膜，由含有负电极活性物质的第二气相沉积聚合物膜构成的负电极活性物 质层整体地形成在负电极集电极铅片的相对表面中的每一个上。
[0029] 在本发明的方法的另一优选形式中，当在远离正电极集电极铅片的正电极活性物 质层的表面上由气相沉积聚合工艺形成第H气相聚合物膜时，通过将包含裡盐的致使离 子导电物质引入第H气相沉积聚合物膜中，由包含致使离子导电物质（ion comluctivity rendering substance)的第H气相沉积聚合物膜构成的第一固体电解质层整体地形成在 远离正电极集电极铅片的正电极活性物质层的表面上。
[0030] 在本发明的方法的又一优选方式中，当在远离负电极集电极铅片的负电极活性物 质层的表面上由气相沉积聚合工艺形成第四气相沉积聚合物膜时，通过将含有裡盐的致使 离子导电物质引入第四气相沉积聚合物膜中，由含有致使离子导电物质的第四气相沉积聚 合物膜构成的第二固体电解质层整体地形成在远离负电极集电极铅片的负电极活性物质 层的表面上。
[0031] 如上所述的第二目的也可W根据本发明的第四方面而实现，其提供了一种制造裡 离子二次电池的方法，包括如下步骤：(a)准备形式为金属铅片的集电极铅片，化）在集电 极铅片的相对表面中的一个上整体地形成形式为含有正电极活性物质的气相沉积聚合物 膜的正电极活性物质层，（C)在集电极铅片的相对表面中的另一个上整体地形成形式为含 有负电极活性物质的气相沉积聚合物膜的负电极活性物质层，（d)在远离集电极铅片的正 电极活性物质层的表面上整体地形成形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第 一固体电解质层，（e)在远离集电极铅片的负电极活性物质层的表面上整体地形成形式为 具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层，w由此形成电极薄片，其中 正电极活性物质层和第一固体电解质层整体地层叠在集电极铅片的相对表面中的如上所 述一个上，而负电极活性物质层和第二固体电解质层整体地层叠在集电极铅片的相对表面 中的如上所述另一个上，W及（f)相互层叠多个层状薄片，每一个层状薄片包括相互叠置 的两个电极薄片、并且两个电极薄片中的每一个由如上所述电极薄片构成。
[0032] 在根据本发明的第四方面的方法的优选形式中，正电极活性物质层的多个区段整 体地层叠在集电极铅片的条带的相对表面的如上所述一个上，使得多个区段在条带的长度 方向上W预定间隔距离相互间隔开，而负电极活性物质层的多个区段整体地层叠在集电极 铅片的条带的相对表面的如上所述另一个上，使得多个区段在条带的长度方向上W预定间 隔距离相互间隔开，W形成如上所述的电极薄片，其中集电极铅片的相对表面的如上所述 一个具有不含活性物质的部分，每一个不含活性物质的部分形成在正电极活性物质层的相 邻区段之间，而集电极铅片的相对表面的如上所述另一个具有不含活性物质的部分，每一 个不含活性物质的部分形成在负电极活性物质层的相邻区段之间，并且其中如上所述两个 电极薄片相互叠置，使得在正电极活性物质层的相邻区段之间的不含活性物质的部分、W 及在负电极活性物质层的相邻区段之间的不含活性物质的部分相互对准，W形成层状本 体，在集电极铅片的条带的对应于相应不含活性物质部分的位置处层状本体分割为多个层 状薄片。
[0033] 在根据本发明第四方面的方法的另一优选形式中，当在集电极铅片的相对表面中 的如上所述一个上由气相沉积聚合工艺形成第一气相沉积聚合物膜时，通过将正电极活性 物质引入第一气相沉积聚合物膜中，由含有正电极活性物质的第一气相沉积聚合物膜构成 的正电极活性物质层整体地形成在集电极铅片的相对表面中的如上所述一个上。
[0034] 在根据本发明第四方面的方法的另一优选形式中，当在集电极铅片的相对表面中 的如上所述另一个上由气相沉积聚合工艺形成第二气相沉积聚合物膜时，通过将负电极活 性物质引入第二气相沉积聚合物膜中，由含有负电极活性物质的第二气相沉积聚合物膜构 成的负电极活性物质层整体地形成在集电极铅片的相对表面中的如上所述另一个上。
[0035] 在根据本发明第四方面的方法的又一优选形式中，当在远离集电极铅片的正电极 活性物质层的表面上由气相沉积聚合工艺形成第H气相沉积聚合物膜时，通过将含有裡盐 的致使离子导电物质引入第H气相沉积聚合物膜，由含有致使离子导电物质的第H气相沉 积聚合物膜构成的第一固体电解质层整体地形成在远离集电极铅片的正电极活性物质层 的表面上。
[0036] 在根据本发明第四方面的方法的又一优选形式中，当在远离集电极铅片的负电极 活性物质层的表面上由气相聚合工艺形成第四气相沉积聚合物膜时，通过将含有裡盐的致 使离子导电物质引入第四气相沉积聚合物膜，由含有致使离子导电物质的第四气相沉积聚 合物膜构成的第二固体电解质层整体地层叠在远离集电极铅片的负电极活性物质层的表 面上。
[0037] 在根据本发明第四方面的方法的另一优选形式中，当形成第一气相沉积聚合物膜 时，通过将分散在第一载气中的正电极活性物质吹扫在第一气相沉积聚合物膜上，将正电 极活性物质引入第一气相沉积聚合物膜中。
[0038] 在根据本发明第四方面的方法的另一优选形式中，当形成第二气相沉积聚合物膜 时，通过将分散在第二载气中的负电极活性物质吹扫在第二气相沉积聚合物膜上，将负电 极活性物质引入第二气相沉积聚合物膜中。
[0039] 在根据本发明第四方面的方法的又一优选形式中，第一气相沉积聚合物膜和第二 气相沉积聚合物膜中的每一个具有离子导电性。
[0040] 在根据本发明第四方面的方法的又一优选形式中，第一气相沉积聚合物膜和第二 气相沉积聚合物膜中的每一个具有电子导电性。
[0041] 在第一固体电解质层和第二固体电解质层中的每一个由含有裡盐并且具有离子 导电性的气相沉积聚合物膜构成时，W如下方式调整由存在于第一固体电解质层和第二固 体电解质层内裡盐得到的裡离子和阴离子的含量。
[0042] 也即，在如上所述正电极和负电极薄片或者如上所述两个电极薄片的层叠之前， 执行工艺处理操作W不均匀地分布由在第一固体电解质中包含的裡盐得到的裡离子，使得 裡离子的含量在与正电极活性物质层相邻的第一固体电解质层的厚度部分中比在远离正 电极活性物质层的第一固体电解质层的其他厚度部分中更高，而阴离子的含量在第一固体 电解质层中的如上所述其他厚度部分中更高，并且执行工艺处理操作W不均匀的分布由在 第二固体电解质层中包含的裡盐得到的裡离子，使得裡离子的含量在与负电极活性物质层 相邻的第二固体电解质层的厚度部分中比远离负电极活性物质层的第二固体电解质层的 其他厚度部分中更高，而阴离子的含量在第二固体电解质层的如上所述其他厚度部分中更 商。
[0043] 此外，第一固体电解质层的第H气相沉积聚合物膜的仅与正电极活性物质层相邻 的厚度部分、W及第二固体电解质层的第四气相沉积聚合物膜的仅与负电极活性物质层相 邻的厚度部分由具有官能团的聚合物形成，其包括高度负电性的元素，其针对第一和第二 固体电解质层中裡离子的不均匀分布朝向分别与正电极和负电极活性物质层相邻的第一 和第二固体电解质层的厚度部分吸引由在第一和第二固体电解质层中包含的裡盐得到的 裡离子。
[0044] 此外，待引入第一固体电解质层的第H气相沉积聚合物膜中的致使裡离子导电物 质仅由裡盐构成，并且第H气相沉积聚合物膜包含离子导电性聚合物。当形成第H气相沉 积聚合物膜时，通过将分散在第H载气中的裡盐吹扫在第H气相沉积聚合物膜上，将裡盐 引入含有离子导电性聚合物的第H气相沉积聚合物膜中。
[0045] 备选地，待引入第一固体电解质层的第H气相沉积聚合物膜中的致使裡离子导电 物质由其中溶解了裡盐的处于液态的离子导电聚合物构成。当形成第H气相沉积聚合物膜 时，通过将分散在第四载气中的颗粒薄雾吹扫至第H气相沉积聚合物膜上，将其中溶解了 裡盐的处于液态的离子导电聚合物的颗粒引入第H气相沉积聚合物膜中。
[0046] 此外，待引入第二固体电解质层的第四气相沉积聚合物膜中的致使裡离子导电物 质仅由裡盐构成，并且第四气相沉积聚合物膜包含离子导电聚合物。当形成第四气相沉积 聚合物膜时，通过将分散在第五载气中的裡盐吹扫至第四气相沉积聚合物膜上，将裡盐引 入包含了离子导电聚合物的第四气相沉积聚合物膜中。
[0047] 备选地，待引入第二固体电解质层的第四气相沉积聚合物膜中的致使裡离子导电 物质由其中溶解了裡盐的处于液态的离子导电聚合物构成。当形成第四气相沉积聚合物膜 时，通过将分散在第六载气中的颗粒薄雾吹扫至第四气相沉积聚合物膜上，将其中溶解了 裡盐的处于液态的离子导电聚合物的颗粒引入第四气相沉积聚合物膜中。
[0048] 此外，制造裡离子二次电池的方法包括：当通过将用于正电极活性物质层的多种 材料的蒸气引入容纳正电极集电极铅片的真空反应腔室中并且将蒸气聚合而在正电极集 电极铅片的相对表面中的如上所述一个上形成第一气相沉积聚合物膜时，通过将正电极活 性物质引入第一气相沉积聚合物膜，在正电极集电极铅片的相对表面的一个上整体地形成 正电极活性物质层的步骤；W及，在形成正电极活性物质层的步骤开始时刻之后预定时间 长度之后，当通过将用于第一固体电解质层的多种材料的蒸气引入真空反应腔室中并且将 蒸气聚合而在正电极活性物质层上形成第H气相沉积聚合物膜时，通过将裡致使离子导电 物质引入第H气相沉积聚合物膜中，在远离正电极集电极铅片的正电极活性物质层的表面 上整体地形成第一固体电解质层的步骤，并且其中在将用于第一固体电解质层的多种材料 的蒸气引入反应腔室开始时刻之后，将用于正电极活性物质层的多种材料的蒸气引入反应 腔室的量逐渐减小至零，使得用于正电极活性物质层的多种材料的蒸气的聚合、W及用于 第一固体电解质层的多种材料的蒸气的聚合同时发生，由此在形成第一固体电解质层之 前，在正电极活性物质层上，形成由用于正电极活性物质层的多种材料的蒸气的聚合所产 生的产品、与由用于第一固体电解质层的多种材料的蒸气的聚合所产生的产品的混合物所 构成的正电极侧混合层。
[0049] 制造裡离子二次电池的方法进一步包括；当通过将用于负电极活性物质层的多种 材料的蒸气引入也容纳了负电极集电极铅片的真空反应腔室中并且将蒸气聚合而在负电 极集电极铅片的相对表面中的如上所述一个上形成第二气相沉积聚合物膜时，通过将负电 极活性物质引入第二气相沉积聚合物膜，在负电极集电极铅片的相对表面中的一个上整体 地形成负电极活性物质层的步骤；W及，在形成负电极活性物质层的步骤开始时刻之后已 经过去预定时间长度之后，当通过将用于第二固体电解质层的多种材料的蒸气引入真空反 应腔室中并且将蒸气聚合而在负电极活性物质层上形成第四气相沉积聚合物膜时，通过将 裡致使离子导电物质引入第四气相沉积聚合物膜中，在远离负电极集电极铅片的负电极活 性物质层的表面上整体地形成第二固体电解质层的步骤，并且其中在将用于第二固体电解 质层的多种材料的蒸气引入反应腔室的开始时刻之后，用于负电极活性物质层的多种材料 的蒸气引入反应腔室中的量逐渐减少至零，使得用于负电极活性物质层的多种材料的蒸气 的聚合、与用于第二固体电解质层的多种材料的蒸气的聚合同时发生，由此在形成第二固 体电解质层之前，在负电极活性物质层上形成了由用于负电极活性物质层的多种材料的蒸 气的聚合所产生的产品、与由用于第二固体电解质层的多种材料的蒸气的聚合所产生的产 品的混合物所构成的负电极侧混合层。
[0050] 此外，制造裡离子二次电池的方法包括：当通过将用于正电极活性物质层的多种 材料的蒸气引入容纳了集电极铅片的真空反应腔室中并且将蒸气聚合而在集电极铅片的 相对表面的如上所述一个上形成第一气相沉积聚合物膜时，通过将正电极活性物质引入第 一气相沉积聚合物膜中，在集电极铅片的相对表面中的一个上整体地形成正电极活性物质 层的步骤；W及，在形成正电极活性物质层的步骤开始时刻之后已经过去预定时间长度之 后，当通过将用于第一固体电解质层的多种材料的蒸气引入真空反应腔室中并且将蒸气聚 合而在正电极活性物质层上形成第H气相沉积聚合物膜时，通过将致使裡离子导电物质引 入第H气相沉积聚合物膜中，在远离集电极铅片的正电极活性物质层的表面上整体地形成 第一固体电解质层的步骤，并且其中在将用于第一固体电解质层的多种材料的蒸气引入反 应腔室的开始时刻之后，用于正电极活性物质层的多种材料的蒸气引入反应腔室中的量逐 渐减小至零，使得用于正电极活性物质层的多种材料的蒸气的聚合、与用于第一固体电解 质层的多种材料的蒸气的聚合同时发生，由此在形成第一固体电解质层之前，在正电极活 性物质层上形成了由用于正电极活性物质层的多种材料的蒸气的聚合所产生的产品、与由 用于第一固体电解质层的多种材料的蒸气的聚合所产生的产品的混合物所构成的正电极 侧混合层。
[0051] 制造裡离子二次电池的方法进一步包括；当通过将用于负电极活性物质层的多种 材料的蒸气引入容纳了集电极铅片的真空反应腔室中并且将蒸气聚合而在集电极铅片的 相对表面中的如上所述另一个上形成了第二气相沉积聚合物时，通过将负电极活性物质引 入第二气相沉积聚合物中，在集电极铅片的相对表面中的另一个上整体地形成了负电极活 性物质层的步骤；W及，在形成负电极活性物质层的步骤开始时刻之后已经过去预定时间 长度之后，当通过将用于第二固体电解质层的多种材料的蒸气引入真空反应腔室中并且将 蒸气聚合而在负电极活性物质层上形成第四气相沉积聚合物膜时，通过将致使裡离子导电 物质引入第四气相沉积聚合物膜中，在远离集电极铅片的负电极活性物质层的表面上整体 地形成第二固体电解质层的步骤，并且其中在用于第二固体电解质层的多种材料的蒸气引 入反应腔室的开始时刻之后，用于负电极活性物质层的多种材料的蒸气引入反应腔室中的 量逐渐减小至零，使得用于负电极活性物质层的多种材料的蒸气的聚合、与用于第二固体 电解质层的多种材料的蒸气的聚合同时发生，由此在形成第二固体电解质层之前，在负电 极活性物质层上形成了由用于负电极活性物质层的多种材料的蒸气的聚合所产生的产品、 与由用于第二固体电解质层的多种材料的蒸气的聚合所产生的产品的混合物所构成的负 电极侧混合层。
[0052] 根据本发明的裡离子二次电池优选地由包括W下的制造设备所制造；（a)真空腔 室，化）用于从真空腔室排出空气W由此对真空腔室排气的排气装置，（C)在真空腔室内， 用于连续地提供形式为金属铅片的正电极集电极铅片的条带的正电极集电极铅片供应装 置，（d)在真空腔室内，用于连续地提供形式为金属铅片的负电极集电极铅片的负电极集电 极铅片供应装置，（e)正电极薄片形成单元，被配置成通过在真空腔室内W如下描述的顺 序在从正电极集电极铅片供应装置所提供的正电极集电极铅片的条带的相对表面中的每 个上整体地层叠形式为含有正电极活性物质的气相沉积聚合物膜的正电极活性物质层、W 及形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解质层而形成正电极薄片， (f)负电极薄片形成单元，被配置成通过在真空腔室内W如下描述的顺序在从负电极集电 极铅片供应装置所提供的负电极集电极铅片的条带的相对表面中的每个上整体地层叠形 式为含有负电极活性物质的气相沉积聚合物膜的负电极活性物质层、W及形式为具有裡离 子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层而形成负电极薄片，（g)层状薄片形成 单元，被配置成在真空腔室内将由正电极薄片形成单元所形成的正电极薄片、与由负电极 薄片形成单元所形成的负电极薄片相互层叠，使得第一固体电解质层和第二固体电解质层 相互层叠，W及化）层叠装置，用于将由层状薄片形成单元所形成的多个层状薄片中的每 一个相互层叠。
[0053] 在如上所述的制造设备的一个优选形式中，正电极薄片形成单元包括：用于通过 气相沉积聚合工艺将第一气相沉积聚合物膜整体地层叠在从正电极集电极铅片供应装置 所提供的正电极集电极铅片的条带的相对表面中的每一个上的第一气相沉积聚合物形成 装置，W及用于当由第一气相沉积聚合物形成装置形成第一气相沉积聚合物膜时将正电极 活性物质引入第一气相沉积聚合物膜中的正电极活性物质引入装置，第一气相沉积聚合物 膜形成装置与正电极活性物质引入装置协作W形成含有正电极活性物质的、构成了正电极 活性物质层的第一气相沉积聚合物膜，正电极薄片形成单元进一步包括用于通过气相沉积 聚合工艺将第二气相沉积聚合物膜整体地层叠在远离正电极集电极铅片的正电极活性物 质层的表面上的第二气相沉积聚合物膜形成装置，W及用于当由第二气相沉积聚合物膜形 成装置形成第二气相聚合物膜时将包含裡盐的致使裡离子导电物质引入第二气相沉积聚 合物膜中的裡盐引入装置，第二气相沉积聚合物膜形成装置与裡盐引入装置协作W形成含 有致使裡离子导电物质的、构成了第一固体电解质层的第二气相沉积聚合物膜。
[0054] 在制造设备的另一优选形式中，负电极薄片形成单元包括；用于通过气相沉积聚 合工艺在从负电极集电极铅片供应装置所提供的负电极集电极铅片的条带的相对表面中 的每一个上整体地层叠第H气相沉积聚合物膜的第H气相沉积聚合物膜形成装置，W及用 于当由第H气相沉积聚合物膜形成装置形成第H气相沉积聚合物膜时将负电极活性物质 引入第H气相沉积聚合物膜中的负电极活性物质引入装置，第H气相沉积聚合物膜形成装 置与负电极活性物质引入装置协作W形成含有负电极活性物质的、构成了负电极活性物质 层的第H气相沉积聚合物膜，负电极薄片形成单元进一步包括用于通过气相沉积聚合工艺 在远离负电极集电极铅片的负电极活性物质层的表面上整体地层叠第四气相沉积聚合物 膜的第四气相沉积聚合物膜装置，W及用于当由第四气相沉积聚合物膜形成装置形成第四 气相沉积聚合物膜时将包含裡盐的致使裡离子导电物质引入第四气相沉积聚合物膜中的 裡盐引入装置，第四气相沉积聚合物膜形成装置与裡盐引入装置协作W形成含有致使裡离 子导电物质的、构成了第二固体电解质层的第四气相沉积聚合物膜。
[0055] 根据本发明的裡离子二次电池也优选地由包括W下的制造设备所制造；（a)真空 腔室，化）用于从真空腔室排出空气W由此对真空腔室排气的排气装置，（C)在真空腔室 内，用于连续地提供集电极铅片的条带的集电极铅片供应装置，（d)电极薄片形成单元，被 配置成在真空腔室内下描述的顺序在从集电极铅片供应装置所提供的集电极铅片的 条带的相对表面中的一个上整体地层叠形式为含有正电极活性物质的气相沉积聚合物膜 的正电极活性物质层、W及形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解 质层，并且在真空腔室内下描述的顺序在集电极铅片的条带的相对表面中的另一个上 整体地层叠形式为含有负电极活性物质的气相沉积聚合物膜的负电极活性物质层、与形式 为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层，（e)层状薄片形成单元，被 配置成形成由两个电极薄片构成的层状薄片，每个电极薄片由电极薄片形成单元所形成并 且在真空腔室内相互层叠，使得第一固体电解质层和第二固体电解质层相互层叠，W及（f) 用于将由层状薄片形成单元所制造的多个层状薄片中的每一个相互层叠的层叠装置。
[0056] 在如上所述的制造设备的一个优选方式中，电极薄片形成单元包括；用于通过气 相沉积聚合工艺在从集电极铅片供应装置所提供的集电极铅片的条带的相对表面中的一 个上整体地层叠第一气相沉积聚合物膜的第一气相沉积聚合物膜形成装置，W及用于当由 第一气相沉积聚合物膜形成装置形成第一气相沉积聚合物膜时将正电极活性物质引入第 一气相沉积聚合物膜中的正电极活性物质引入装置，第一气相沉积聚合物膜形成装置与正 电极活性物质引入装置协作W形成含有正电极活性物质的、构成了正电极活性物质层的第 一气相沉积聚合物膜。电极薄片形成单元进一步包括；用于通过气相沉积聚合工艺在远离 集电极铅片的正电极活性物质层的相对表面中的一个上整体地层叠第二气相沉积聚合物 膜的第二气相沉积聚合物膜形成装置，W及用于当由第二气相沉积聚合膜形成装置形成第 二气相沉积聚合物膜时将含有裡盐的致使裡离子导电物质引入第二气相沉积聚合物膜中 的裡盐引入装置，第二气相沉积聚合物膜形成装置与裡盐引入装置协作W形成含有致使裡 盐导电物质的、构成了第一固体电解质层的第二气相沉积聚合物膜，电极薄片形成单元进 一步包括，用于通过气相沉积聚合工艺在集电极铅片的相对表面中的另一个上整体地层叠 第H气相沉积聚合物膜的第H气相沉积聚合物膜形成装置，W及用于当由第H气相沉积聚 合物膜形成装置形成第H气相沉积聚合物膜时将负电极活性物质引入第H气相沉积聚合 物膜中的负电极活性物质引入装置，第H气相沉积聚合物膜形成装置与负电极活性物质引 入装置协作W形成含有负电极活性物质的、构成了负电极活性物质层的第H气相沉积聚合 物膜，电极薄片形成单元进一步包括；用于通过气相沉积聚合工艺在远离集电极铅片的负 电极活性物质层的相对表面中的一个上整体地层叠第四气相沉积聚合物膜的第四气相沉 积聚合物膜形成装置，W及当由第四气相沉积聚合膜形成装置形成第四气相沉积聚合物膜 时将含有裡盐的致使裡离子导电物质引入第四气相沉积聚合物膜中的裡盐引入装置，第四 气相沉积聚合物膜形成装置与裡盐引入装置协作W形成含有致使裡离子导电物质的、构成 了第二固体电解质层的第四气相沉积聚合物膜。
[0057] 本发明的有益效果
[0058] 配置根据本发明第一方面的裡离子二次电池，使得正电极活性物质层、负电极活 性物质层、第一固体电解质层和第二固体电解质层中的每一个由气相沉积聚合物膜构成。 该气相沉积聚合物膜通过作为一种真空中膜形成工艺的气相沉积聚合工艺W高速形成为 具有从数十纳米至约数十微米的极小厚度。因此，其中正电极和负电极活性物质层W及第 一和第二固体电解质层中的每一个由气相沉积聚合物膜构成的本发明的裡离子二次电池 不具有现有技术裡离子二次电池中所经受的所有缺点，其中第一和第二固体电解质层由相 应涂覆层所构成。
[0059] 进一步配置本发明的裡离子二次电池，使得由气相沉积聚合物膜构成的第一固体 电解质层整体地层叠在正电极活性物质层上，而由气相沉积聚合物膜构成的第二固体电解 质层整体地层叠在负电极活性物质层上，使得在正电极活性物质层与第一固体电解质层之 间、W及在负电极活性物质层与第二固体电解质层之间不存在将干扰裡离子移动的间隙， 由此可W有效的减小在第一固体电解质层与正电极活性物质层、W及在第二固体电解质层 与负电极活性物质层之间的界面电阻。因此，本发明的裡离子二次电池有利的具有显著改 进的电池单元性能。
[0060] 应该注意，正电极薄片的第一固体电解质层与负电极薄片的第二固体电解质层相 互叠置，其中正电极和负电极薄片相互层叠，使得在第一和第二固体电解质层之间形成了 可W干扰裡离子移动的间隙。然而，在裡离子二次电池的充电和放电期间，在第一和第二固 体电解质层之间基本上实际没有发生裡离子的移动，尽管裡离子在正电极活性物质层与第 一固体电解质层之间、W及在负电极活性物质层与第二固体电解质层之间移动。因此，在第 一和第二固体电解质层之间可w干扰裡离子移动的间隙实际上并不对于裡离子二次电池 的性能产生任何不利影响。
[0061] 此外，根据本发明的第一方面的裡离子二次电池包括互相层叠的多个层状薄片， 每个层状薄片包括含有整体地层叠在正电极集电极铅片的相对表面中的每一个上的正电 极活性物质层和第一固体电解质层的正电极薄片，W及含有整体地层叠在负电极集电极铅 片的相对表面中的每一个上的负电极活性物质层和第二固体电解质层的负电极薄片。因 此，在本发明的裡离子二次电池中，与其中正电极活性物质层和第一固体电解质层整体地 层叠在正电极集电极铅片的相对表面中的仅一个上、而负电极活性物质层和第二固体电解 质层整体地层叠在负电极集电极铅片的相对表面中的仅一个上的裡离子二次电池中正电 极集电极铅片相互叠置和负电极集电极铅片相互叠置相反，正电极薄片的正电极集电极铅 片、负电极薄片的负电极集电极铅片均不相互叠置，其中层状薄片相互层叠。也即，本发明 的裡离子二次电池不具有相互叠置的两个正电极集电极铅片，也不具有相互叠置的两个负 电极集电极铅片。因此，可W有利的减小正电极和负电极集电极铅片的所需数量，并且可W 有效的减少本发明裡离子二次电池的材料成本。
[0062] 如上所述根据本发明第一方面的裡离子二次电池具有有效改进的输出密度和有 效减小的尺寸，W及由于减小了在固体电解质层与正电极和负电极活性物质层之间的界面 电阻而充分改进了电池单元性能。此外，本发明的裡离子二次电池可高度生产率W最 低成本而高效制造。
[0063] 根据本发明第二方面的裡离子二次电池具有与根据如上所述本发明第一方面的 裡离子二次电池基本上相同的操作和物理优点。
[0064] 如上所述根据本发明第H和第四方面的制造裡离子二次电池的方法允许W高度 生产率和最小成本高效制造裡离子二次电池，W便于确保有效改进的输出密度、有效减小 的尺寸、W及由于减小了在固体电解质层与正电极和负电极活性物质层之间界面电阻而充 分改进了电池单元性能。

【专利附图】

【附图说明】
[0065] 图1是具有根据本发明第一实施例的结构的裡离子二次电池的放大局部剖视图；
[0066] 图2是通过使用图1所示裡离子二次电池所形成的电池单元的剖视图；
[0067] 图3是用于制造图1所示裡离子二次电池的制造设备的一个示例的示意图；
[0068] 图4是图3所示部分A的放大示意图；
[0069] 图5是对应于图1的示意图，示出了具有根据本发明第二实施例的结构的裡离子 二次电池；
[0070] 图6是根据本发明第二实施例的、用于制造图5所示裡离子二次电池的制造设备 的一个示例的示意图；
[0071] 图7是根据本发明第H实施例的、用于制造图5所示裡离子二次电池的制造设备 的另一示例的示意图；
[0072] 图8是对应于图1的示意图，示出了具有根据本发明第四实施例的结构的裡离子 二次电池；
[0073] 图9是根据本发明第四实施例的、用于制造图8所示裡离子二次电池的制造设备 的一个示例的示意图；w及
[0074] 图10是对应于图2的示意图，示出了通过使用具有根据本发明第五实施例的结构 的裡离子二次电池形成的电池单元的另一示例。

【具体实施方式】
[0075] 为了进一步阐明本发明，将参照附图详细描述本发明的一些优选实施例。
[0076] 首先参照图1的局部纵向剖视图，示出了根据本发明第一实施例而构造的裡离子 二次电池10。如图1所示，本实施例的裡离子二次电池10由多个层状薄片16构成（在该 具体实施例中为两个层状薄片16)，每个层状薄片由相互层叠的正电极薄片12和负电极薄 片14构成。
[0077] 更具体地描述，正电极薄片12具有正电极22,正电极22由正电极集电极铅片18 和整体地层叠在正电极集电极铅片18的相应相对表面上的两个正电极活性物质层20构 成。第一固体电解质层24整体地层叠在正电极22的正电极活性物质层20的每一个的相 对表面中的一个表面上，该一个表面远离正电极集电极铅片18。负电极薄片14具有负电 极30,负电极30由负电极集电极铅片26 W及整体地层叠在负电极集电极铅片26的相应 相对表面上的两个负电极活性物质层28构成。第二固体电解质层32整体地层叠在负电极 30的负电极活性物质层28的每一个的相对表面中的一个表面上，该一个表面远离负电极 集电极铅片26。
[007引正电极薄片12的正电极集电极铅片18 W及负电极薄片14的负电极集电极铅片 26是金属铅片。在本实施例中，正电极集电极铅片18是铅铅片，而负电极集电极铅片26是 铜铅片。就此而言，应该注意，正电极集电极铅片18和负电极集电极铅片26可W由除了铅 和铜之外的任何材料形成，诸如铁、媒、铁和其他金属材料，W及那些金属材料的合金。
[0079] 在根据本实施例的裡离子二次电池10中，正电极集电极铅片18的每一个的相对 横向端部（如图2所示的右端部）中的一个端部从对应的正电极薄片12的相对的横向端 面（如图2所示右端面）的对应的一个延伸，如图2所示。另一方面，负电极集电极铅片26 的每一个的相对横向端部（如图2所示左端部）的一个从对应的负电极薄片14的相对横 向端面（如图2所示左端面）的对应一个延伸，也如图2所示。
[0080] 如图1可见，正电极活性物质层20中的每一个由形式为含有正电极活性物质34 的多重颗粒或微粒的正电极气相沉积聚合物膜36的第一气相沉积聚合物膜构成，而负电 极活性物质层28中的每一个由形式为含有负电极活性物质38的多重颗粒或微粒的负电极 气相沉积聚合物膜40的第二气相沉积聚合物膜构成。
[0081] 在正电极活性物质层20(正电极气相沉积聚合物膜36)中包含的正电极活性物 质34是LiCo化。然而，正电极活性物质34不限于LiCo化，而是可W为现有技术裡离子 二次电池中使用的任何活性物质。例如，正电极活性物质34可W是W下项中的一种或任 意组合；Li(Ni-Mn-Co)〇2(其中 Ni 可 W部分替换为 Co 或 Mn) ;LiNi〇2 ;LiMri2〇4 ;LiFeP〇4 ; LiMnxFei_xP〇4 ;V205 ;V6〇i3 ; W及 TiSa。
[0082] 在负电极活性物质层28 (负电极气相沉积聚合物膜40)中包含的负电极活性物质 38是天然石墨。然而，负电极活性物质38不限于天然石墨，而是可W为现有技术裡离子二 次电池中使用的任何活性物质。例如，负电极活性物质38可W是W下项中的一种或任意 组合；硬碳；碳纳米管；碳纳米壁；中间相碳微珠；中间相碳纤维；金属裡；裡-铅合金；其 中裡插入在石墨或碳中的插入的裡化合物；Liji成。；Si ;SiO ;Si的合金；Sn ;SnO ;Sn的合 金；W及 Mn〇2。
[0083] 正电极活性物质34和负电极活性物质38 W多个颗粒或微粒的形式包含在正电极 活性物质层20和负电极活性物质层28中。在正电极活性物质层20和负电极活性物质层 28中包含的那些正电极活性物质34和负电极活性物质38的颗粒或微粒并不具体限定它 们的尺寸，而是可W为通过扫描电子显微镜测得的主要颗粒的平均尺寸，或者是通常在约 lOnm - 50nm范围内选择的作为主要颗粒的聚团的次级颗粒的平均尺寸，因为大于50 y m的 主要或次级颗粒的平均尺寸不仅使其难W减小裡离子二次电池10的厚度，而且当电流密 度相对较高时也引起了放电容量减小的问题，并且因为小于lOnm的主要或次级颗粒的平 均尺寸导致正电极和负电极活性物质34、38的每个单位重量的表面面积的急剧增大W及 辅助导电剂使用所需量的增大，该引起了裡离子二次电池10能量密度减小的风险。
[0084] 正电极活性物质34的多重颗粒或微粒被包含在正电极气相聚合物膜36中，使得 颗粒或微粒通过正电极气相沉积聚合物膜36的树脂材料而接合在一起，由此正电极活性 物质层20形成为薄膜。类似地，负电极活性物质38的多重颗粒或微粒包含在负电极气相 沉积聚合物膜40中，使得颗粒或微粒通过负电极气相沉积聚合物膜40的树脂材料而接合 在一起，由此负电极活性物质层28形成为薄膜。
[0085] 如上所述，正电极活性物质层20和负电极活性物质层28分别由正电极气相沉积 聚合物膜36和负电极气相沉积聚合物膜40构成，其由作为一种真空干法工艺的气相沉积 聚合工艺所形成。因此，正电极和负电极活性物质层20、28的厚度可W控制在数十纳米的 量级，并且因此可W控制为极小并且均匀。此外，大大减小了包含在正电极和负电极活性物 质层20、28中的杂质的量。
[0086] 在本实施例中，通过在由已知的真空中气相沉积聚合工艺形成了聚脈之后采用紫 外福射照射聚脈，正电极和负电极气相沉积聚合物膜36、40中的每一个由聚苯胺形成。因 此，气相沉积聚合物膜36、40具有充分高的电子导电性并且展现出足够程度的柔性或可塑 性。
[0087] 如现有技术中已知的那样，为了获得聚脈的聚合工艺并不需要对用作材料单体的 胺（包括二元胺、H元胺和四元胺）和异氯酸醋（isocyanate)(包括二异氯酸醋、H异氯酸 醋、四异氯酸醋）进行热处理，并且采用不包括移除任何量的水和己醇的加成聚合反应而 执行。因此，可W减小通过采用紫外福射照射得到的聚苯胺的正电极和负电极气相沉积聚 合物膜36、40的形成成本，而无需使用用于材料单体的聚合工艺的热处理装置、W及用于 从其中发生了聚合反应的反应腔室中排出作为聚合工艺结果的水和己醇的设备。此外，聚 脈具有高度的抗湿性，并且有利的确保了具有更高稳定性的高耐受电压。
[008引由正电极气相沉积聚合物膜36构成的正电极活性物质层20 W及由负电极气相沉 积聚合物膜40构成的负电极活性物质层28的厚度通常选择在约1 - 200 y m的范围内，因 为小于1 y m的正电极和负电极活性物质层20、28的厚度导致在正电极活性物质层20中正 电极活性物质34 W及在负电极活性物质层28中负电极活性物质38的含量不足，该导致能 量密度减少的可能性，并且因为大于200 y m的厚度不仅使其难W减小裡离子二次电池10 的厚度和尺寸，也导致由于内部电阻（离子转移电阻）的增大而难W获得所需电流量的风 险。
[0089] 用于形成正电极和负电极气相沉积聚合物膜36、40的树脂材料不限于如上借由 示例方式给定的聚苯胺。也即，气相沉积聚合物膜36、40可W由任何其他已知树脂材料形 成，该任何其他已知树脂材料允许气相沉积聚合物膜36、40与相应正电极和负电极集电极 铅片18、26整体地形成、并且用作用于将正电极和负电极校友物质34、38的颗粒接合在一 起的粘合剂。例如，除了由采用紫外福射照射聚脈获得的聚苯胺之外，气相沉积聚合物膜 36、40可W由聚脈、聚醜胺、聚醜亚胺、聚醜胺醜亚胺（polyamideimide)、聚醋、聚亚安醋、 聚甲亚胺、丙帰酸树脂、聚对亚二甲苯、和二蔡嵌苯形成。
[0090] 在如上所述的树脂材料中，具有电子导电性的树脂材料可W适用于形成正电极和 负电极气相沉积聚合物膜36、40,因为具有电子导电性的树脂材料允许正电极活性物质层 20和负电极活性物质层28的电子导电率的充分增大W及膜电阻有效减小，该导致对于裡 离子二次电池10的输出密度的有利改进。
[0091] 特别地，正电极和负电极气相沉积聚合物膜36、40优选地由所谓的电子导电性聚 合物形成，其在存在辅助导电剂时具有高电子导电性，并且可W由气相沉积聚合工艺形成。 使用该些电子导电聚合物增大了裡离子二次电池10的产率，由于消除了向聚合物添加辅 助导电剂的步骤。例如，电子导电聚合物包括：聚脈，其具有n -共辆结构，并且其侧链键合 至賴酸基团或者駿基基团；W及聚苯胺，其通过采用紫外福射照射聚脈获得，具有n-共辆 结构，并且其侧链键合至賴酸基团或者駿基基团。
[0092] 具有电子导电性的正电极和负电极气相沉积聚合物膜36、40可W由除了上述电 子导电聚合物之外的其他树脂材料形成，只要那些其他树脂材料在存在辅助导电剂时具有 电子导电性，并且可W通过气相沉积聚合工艺形成为膜。例如，可W在树脂材料中包含的辅 助导电剂包括：诸如碳黑之类的导电碳粉末；W及诸如碳纳米纤维和碳纳米管之类的导电 碳纤维。
[0093] 另一方面，与远离正电极集电极铅片18的正电极活性物质层20的表面整体形成 的第一固体电解质层24 W及与远离负电极集电极铅片26的负电极活性物质层28的表面 整体形成的第二固体电解质层32中的每一个由具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜构 成。也即，类似于正电极活性物质层20和负电极活性物质层28,第一固体电解质层24和第 二固体电解质层32通过作为一种真空干法工艺的气相沉积聚合工艺而形成。因此，第一固 体电解质层24和第二固体电解质层32的厚度可W控制在数十纳米的量级，并且因此可W 控制为极小的和均匀的。此外，包含在第一固体电解质层24和第二固体电解质层32中的 杂质的含量显著减小。
[0094] 在本实施例中，第一固体电解质层24具有双层结构，该双层结构由第一内部气相 沉积聚合物膜42 W及整体地层叠在第一内部气相沉积聚合物膜42上的第一外部气相沉积 聚合物膜44构成。第一内部气相沉积聚合物膜42构成了在正电极活性物质层20的外部 上第一固体电解质层24的内部部分，并且整体地层叠在正电极活性物质层20上。第一外 部气相沉积聚合物膜44构成了远离正电极活性物质层20的第一固体电解质层24的外部 部分。类似地，第二固体电解质层32具有双层结构，该双层结构由第二内部气相沉积聚合 物膜46 W及整体地层叠在第二内部气相沉积聚合物膜46上的第二外部气相沉积聚合物膜 48构成。第二外部气相沉积聚合物膜48构成了远离负电极活性物质层28的第二固体电解 质层32的外部部分。
[0095] 此外，给出了第一固体电解质层24的第一内部和外部气相沉积聚合物膜42、44， W及给出了第二固体电解质层32的第二内部和外部气相沉积聚合物膜46、48在本实施例 中均由聚脈形成，使得类似于由聚苯胺形成的正电极和负电极气相沉积聚合物膜36、40所 构成的正电极和负电极活性物质层20、28,可减小的成本形成第一固体电解质层24和 第二固体电解质层32,并且具有更高稳定性的高耐受电压，并且展现出足够程度的柔性或 可塑性。
[0096] 用于形成第一内部和外部气相沉积聚合物膜42、44 W及第二内部和外部气相沉 积聚合物膜46、48的聚脈具有由W下化学式（1)所表示的聚环氧己帰的重复单元结构。此 夕F，聚环氧己帰包含裡盐，因此上述全部四个气相沉积聚合物膜42、44、46和48、W及第一 固体电解质层24和第二固体电解质层32均展现出高程度的裡离子导电性。
[0097] 化学式（1)
[0098]

【权利要求】
1. 一种裡离子二次电池，包括多个层状薄片，每个所述层状薄片包括相互层叠的正电 极薄片和负电极薄片，其中，所述正电极薄片具有正电极，在所述正电极中形式为含有正电 极活性物质的气相沉积聚合物膜的正电极活性物质层被整体地层叠在形式为金属铅片的 正电极集电极铅片的相对表面中的每一个表面上，而形式为具有裡离子导电性的气相沉积 聚合物膜的第一固体电解质层被布置在所述正电极的相对侧中的每一侧上，使得所述第一 固体电解质层被整体地层叠在对应的所述正电极活性物质层上，W及其中所述负电极薄片 具有负电极，在所述负电极中形式为含有负电极活性物质的气相沉积聚合物膜的负电极活 性物质层被整体地层叠在形式为金属铅片的负电极集电极铅片的相对表面中的每一个表 面上，而形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层被布置在所述 负电极的相对侧中的每一侧上，使得所述第二固体电解质层被整体地层叠在对应的所述负 电极活性物质层上。
2. -种裡离子二次电池，包括多个层状薄片，每个所述层状薄片包括相互层叠的两个 电极薄片，并且所述电极薄片中的每一个电极薄片具有双极电极，在所述双极电极中形式 为含有正电极活性物质的气相沉积聚合物膜的正电极活性物质层被整体地层叠在形式为 金属铅片的集电极铅片的相对表面中的一个表面上，而形式为含有负电极活性物质的气相 沉积聚合物膜的负电极活性物质层被整体地层叠在所述集电极铅片的所述相对表面中的 另一表面上，W及其中形式为均具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解质 层和第二固体电解质层被布置在所述双极电极的相应相对侧上，使得所述第一固体电解质 层被整体地层叠在所述正电极活性物质层上，而所述第二固体电解质层被整体地层叠在所 述负电极活性物质层上。
3. -种制造裡离子二次电池的方法，包括步骤： 准备形式为金属铅片的正电极集电极铅片，并且将形式为均含有正电极活性物质的气 相沉积聚合物膜的正电极活性物质层整体地层叠在所述正电极集电极铅片的相应相对表 面上； 在远离所述正电极集电极铅片的所述正电极活性物质层的表面上，层叠形式为均具有 裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解质层； 准备形式为金属铅片的负电极集电极铅片，并且将形式为均含有负电极活性物质的气 相沉积聚合物膜的负电极活性物质层整体地层叠在所述负电极集电极铅片的相应相对表 面上； 在远离所述负电极集电极铅片的所述负电极活性物质层的表面上，层叠形式为均具有 裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层； W由此形成其中所述正电极活性物质层被整体地层叠在所述正电极集电极铅片的相 应相对表面上并且所述第一固体电解质层被整体地层叠在远离所述正电极集电极铅片的 所述正电极活性物质层的表面上的正电极薄片，W及其中所述负电极活性物质层被整体地 层叠在所述负电极集电极铅片的相应相对表面上并且所述第二固体电解质层被整体地层 叠在远离所述负电极集电极铅片的所述负电极活性物质层的表面上的负电极薄片；W及 将多个层状薄片相互层叠，所述层状薄片的每一个层状薄片包括相互叠置的所述正电 极薄片和所述负电极薄片。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述正电极活性物质层中的每一个的多个区段 被整体地层叠在所述正电极集电极铅片的条带的相对表面的每一个表面上，使得所述多个 区段在所述条带的长度方向上W预定间隔距离相互间隔开，W形成所述正电极薄片，在所 述正电极薄片中所述正电极集电极铅片的相对表面中的每一个表面具有形成在所述正电 极活性物质层的相邻区段之间的不含活性物质的部分，并且所述负电极活性物质层中的每 一个的多个区段被整体地层叠在所述负电极集电极铅片的条带的相对表面的每一个表面 上，使得所述多个区段在所述负电极集电极铅片的所述条带的长度方向上W所述预定间隔 距离相互间隔开，W形成所述负电极薄片，在所述负电极薄片中所述负电极集电极铅片的 相对表面中的每一个表面具有形成在所述负电极活性物质层的相邻区段之间的不含活性 物质的部分，W及其中所述正电极薄片和所述负电极薄片相互叠置，使得所述正电极薄片 和所述负电极薄片的所述不含活性物质的部分相互对准，W在所述正电极集电极铅片和所 述负电极集电极铅片的所述条带的对应于相应的所述不含活性物质的部分的位置处形成 被切割为所述多个层状薄片的层状本体。
5. -种制造裡离子二次电池的方法，包括步骤： 准备形式为金属铅片的集电极铅片； 将形式为含有正电极活性物质的气相沉积聚合物膜的正电极活性物质层整体地形成 在所述集电极铅片的相对表面中的一个表面上； 将形式为含有负电极活性物质的气相沉积聚合物膜的负电极活性物质层整体地形成 在所述集电极铅片的相对表面中的另一表面上； 将形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第一固体电解质层整体地形成在 远离所述集电极铅片的所述正电极活性物质层的表面上； 将形式为具有裡离子导电性的气相沉积聚合物膜的第二固体电解质层整体地形成在 远离所述集电极铅片的所述负电极活性物质层的表面上； W由此形成电极薄片，在所述电极薄片中，所述正电极活性物质层和所述第一固体电 解质层被整体地层叠在所述集电极铅片的相对表面中的所述一个表面上，而所述负电极活 性物质层和所述第二固体电解质层被整体地层叠在所述集电极铅片的相对表面中的所述 另一表面上；W及 将多个层状薄片相互层叠，所述层状薄片的每一个层状薄片包括相互叠置的两个电极 薄片并且所述两个电极薄片中的每一个由所述电极薄片构成。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述正电极活性物质层的多个区段被整体地层 叠在所述集电极铅片的条带的相对表面中的所述一个表面上，使得所述多个区段在所述条 带的长度方向上W预定间隔距离相互间隔开，而所述负电极活性物质层的多个区段被整体 地层叠在所述集电极铅片的所述条带的相对表面中的所述另一表面上，使得所述多个区段 在所述条带的所述长度方向上W所述预定间隔距离相互间隔开，W形成所述电极薄片，在 所述电极薄片中所述集电极铅片的相对表面中的所述一个表面具有均形成在所述正电极 活性物质层的相邻区段之间的不含活性物质的部分，而所述集电极铅片的相对表面的所述 另一表面具有均形成在所述负电极活性物质层的相邻区段之间的不含活性物质的部分，W 及其中所述两个电极薄片相互叠置，使得所述正电极活性物质层的相邻区段之间的所述不 含活性物质的部分、W及所述负电极活性物质层的相邻区段之间的所述不含活性物质的部 分相互对准，W在所述集电极铅片的所述条带的对应于相应不含活性物质的部分的位置处 形成被切割为所述多个层状薄片的层状本体。
【文档编号】H01M10/058GK104466253SQ201410466732
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】野口真淑 申请人:小岛冲压工业株式会社