专利名称：新型电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种新型电池及其制造方法。更准确地说，本发明与一种电池有关，该电池包括一个由一个阴极活性材料层组成的正极、一个由一个阳极活性材料层组成的负极、和一种布置在正极与负极之间的多孔隔离物，其中正极、负极和隔离物布置在一个包含一种电解质的壳体中，并且其中多孔隔离物包括至少一层集合形式的、具有至少一种绝缘物质的颗粒，该集合形式的颗粒层具有一个三维的孔隙网，这些孔隙用作多孔隔离物中的微孔，并能从中通过离子。本发明还涉及一种用来制造上述新型电池的方法。本发明的电池的优点不仅在于，即使在高放电电流密度下也能呈现出优良的放电性能而不损失安全性，而且在于与常规电池相比，在电池中其单位体积能容纳的活性材料量也很大。
在最近几年，对电气设备已经提出了各种要求，其中应该减小电气设备的尺寸和重量，其中他们应该具有多功能，以及其中他们应该是轻便的(codeless)(可携带的)。为了满足这些要求，已经着力研究了高性能电池的开发。一般可以把电池分类为不可充电的一次性电池、和可充电从而能重复使用的再生电池。一次性电池的例子包括一种二氧化锰电池和一种碱性二氧化锰干电池。就这些一次性电池而论，已经进行了各种改进，并且在各种领域广泛使用一次性电池。在另一方面，再生电池的例子包括一种铅蓄电池、一种镍-铬电池和一种氢电池。最近，对一种再生电池，特别是一种使用无水电解液的锂离子电池，的商业需求一直在增长，因为锂离子再生电池即使在在结构紧凑和重量轻的形式下也呈现出高电压和高容量。
可以改进上述电池的性能，例如，通过增加能装在电池中电池每单位体积的活性材料量和/或电解质量，或者通过改进正极与负极之间的离子导电特性。
特别是，在使用无水电解液的电池(这样一种电池在下文中经常简单地称之为“无水电池”)的情况下，如上述的锂离子电池，由于这种电池中使用的无水液体与水电解液相比，具有较差的离子导电特性，所以希望改进正极与负极之间的离子导电特性。为此，一般把这样一种电池设计成具有一种其中层压多个单元(每个包括一个正极、一个负极和一种隔离物)的构造、或一种其中把一个单元螺旋缠绕成一种螺旋缠绕结构的构造，以便增大电极的有效面积，在该面积处正极和负极彼此面对着。然而，还没有实现离子导电特性的满意改进。
作为实现离子导电特性改进的最有效方法的一个例子，可以描述一种方法，其中使用一种具有较小厚度和优良离子传导性的隔离物。
作为使用在常规电池中的一种隔离物，一般使用一种由聚烯烃树脂，如聚乙烯或聚丙烯，制成的微孔膜。例如，如在未审查的日本专利公开说明书No.3-105851中所述，上述的多孔膜能由这样一种方法生产，把包括一种聚烯烃成分的熔化混合物模压成一张薄板，通过萃取去除聚烯烃以外的物质，并使生成的薄板延伸。
上述树脂膜隔离物需要具有机械强度，从而在电池生产期间能避免隔离物发生破裂。由于这样一种要求的机械强度，所以难以把隔离物的厚度减小到小于一定厚度。因此，在上述无水电池(如锂离子再生电池)具有一种其中层压多个单元的构造、或一种其中把单元螺旋缠绕成一种螺旋缠绕结构的构造的情况下，由于与隔离物厚度减小有关的限制，所以在电池中其每单位体积能容纳的单元量不可避免地变小。而且，即使当试图通过增大常规树脂膜隔离物的孔隙度，来改进正极与负极之间的离子导电特性时，也不能得到满意的结果(见本说明书的比较例1)(其原因还有待说明)。由树脂膜制成的上述隔离物的缺点还在于，树脂膜隔离物具有较差的耐久性。因此，当在再生电池中使用这样一种隔离物时，在重复充电/放电工作期间隔离物性能变坏，从而使电池的循环特性变差(见本说明书的比较例3)。而且，在使用常规隔离物的电池中，必须使用由上述笨拙、昂贵方法生产的大量隔离物，从而使隔离物的成本与电池的总成本之比值变得较高。因此，特别是在上述无水电池的情况下，如其中使用常规树脂膜隔离物的锂离子再生电池，由于这种电池的上述独特结构需要大面积的隔离物，并且隔离物的成本变得相当高，由此使电池的生产成本升高。
本发明人已经进行了广泛细致的研究，目的在于开发一种没有上述问题、且不但具有高性能和高安全性而且还能以低成本生产的电池。结果，意想不到地发现，一种下面详细说明的专用电池的优点不仅在于，即使在高放电电流密度下也能呈现出优良的放电性能而不损失安全性，而且在于与常规电池相比，在电池中其单位体积能容纳大量的活性材料。这样一种特殊电池包括一个由一个阴极活性材料层组成的正极、一个由一个阳极活性材料层组成的负极、和一种布置在正极与负极之间的多孔隔离物，其中正极、负极和隔离物布置在一个包含一种电解质的壳体中，并且其中多孔隔离物包括至少一层集合形式的、具有至少一种绝缘物质的颗粒，该集合形式的颗粒层具有一个三维的孔隙网，这些孔隙用作多孔隔离物中的微孔，并能从中通过离子。根据以上新颖的发现，完成了本发明。
因而，本发明的一个主要目的在于提供一种高性能的电池，该电池的优，点不仅在于，即使在高放电电流密度下也能呈现出优良的放电性能而不损失安全性，而且在于与常规电池相比，在电池中其单位体积能容纳大量的活性材料。
本发明的另一目的在于，提供一种用来制造上述高性能电池的便利方法。
由如下联系附图和附属权利要求书所作的详细描述，将使本发明的上述的和其他的目的、特征和优点显而易见。
在附图中
图1(A)是示意剖视图，表示其中使用一种常规隔离物的常规电池的单元结构。
图1(B)是示意剖视图，表示其中使用一种常规隔离物的另一种常规电池的单元结构。
图2是示意剖视图，表示根据本发明一个实施例的一种电池的单元结构。
图3是示意剖视图，表示根据本发明另一个实施例的一种电池的单元结构。
图4是示意剖视图，表示根据本发明又一个实施例的一种电池的单元结构。
图5是示意剖视图，表示根据本发明又一个实施例的一种电池的单元结构。
图6是示意剖视图，表示根据本发明又一个实施例的一种电池的单元结构。
图7(a)至7(c)是示意剖视图，分别表示在例1至7中所用单元的各自结构。
在图1(A)至7(c)中，类似的零件和部分用类似的标号表示。
1单元11正极11a用于正极的集电箔11b阴极活性材料层12负极12a用于负极的集流箔12b阳极活性材料层13常规隔离物13A本发明中使用的隔离物，以静止形式直接形成在阴极活性材料层的表面上。
13B本发明中使用的隔离物，以静止形式直接形成在阳极活性材料层的表面上。
13C本发明中使用的隔离物，以静止形式直接形成在阴极活性材料层的表面和阳极活性材料层的表面的每一个上。
本质上根据本发明提供了一种电池，该电池包括一个壳体，一种包含在该壳体中的电解质，一个由一个阴极活性材料层组成的正极，一个由一个阳极活性材料层组成的负极，和一种布置在正极与负极之间的多孔隔离物，其中多孔隔离物的两个相对表面分别面对着阴极活性材料层和阳极活性材料层，正极、负极和隔离物布置在壳体中，与电解质一起工作，多孔隔离物包括至少一层集合形式的、具有至少一种绝缘物质的颗粒，其中至少一层集合形式的颗粒具有一个三维的孔隙网，这些孔隙用作多孔隔离物中的微孔，并能从中通过离子。
为了容易理解本发明，下面列举本发明的基本特征和各个最佳实施例。
1.一种电池，包括一个壳体，一种包含在该壳体中的电解质，一个由一个阴极活性材料层组成的正极，一个由一个阳极活性材料层组成的负极，一种布置在正极与负极之间的多孔隔离物，其中多孔隔离物的两个相对表面分别面对着阴极活性材料层和阳极活性材料层，正极、负极和隔离物布置在壳体中，与电解质一起工作，多孔隔离物包括至少一层集合形式的、具有至少一种绝缘物质的颗粒，其中至少一层集合形式的颗粒具有一个三维的孔隙网，这些孔隙用作多孔隔离物中的微孔，并能从中通过离子。
2.根据上述项1的电池，其中多孔隔离物还包括一种与颗粒混合的粘合剂，由此把颗粒粘合在一起。
3.根据上述项1或2的电池，其中多孔隔离物以静止形式，直接形成在从包括阴极活性材料层和阳极活性材料层的组中选出的至少一个活性材料层上。
4.根据上述项1至3任一项的电池，其中多孔隔离物具有在多孔隔离物干燥状态下测得的10％或更大的孔隙度。
5.根据上述项1至4任一项的电池，其中多孔隔离物具有归因于集合形式颗粒的孔隙之外的一个因素的离子导电特性。
6.根据上述项1至5任一项的电池，其中绝缘物质是一种无机物质。
7.根据上述项1至5任一项的电池，其中绝缘物质是一种有机物质。
8.根据上述项1至7任一项的电池，其中集合形式的颗粒包括至少两种不同绝缘物质的颗粒。
9.根据上述项1至8任一项的电池，其中多孔隔离物包括分别由不同集合形式的颗粒组成的至少两层。
10.根据上述项1至9任一项的电池，其中隔离物包括一个由至少一种无机绝缘物质的至少一层集合形式的颗粒组成的第一隔离物层、和一个由至少一种有机绝缘物质的至少一层集合形式的颗粒组成的第二隔离物层，第一隔离物层以静止形式，直接形成在从阴极活性材料层和阳极活性材料层中选出的一个活性材料层上，第二隔离物层以静止形式，直接形成在保持在阴极活性材料层与阳极活性材料层之间的其他活性材料层上。
11.根据上述项1至10任一项的电池，其中电解质是一种无水电解质。
12.根据上述项11的电池，其中无水电解质包含锂离子。
13.根据上述项11或12的电池，其中阴极活性材料层包括锰酸锂。
14.一种用来生产一种电池的方法，包括(1)逐一提供一个由一个阴极活性材料层组成的正极和一个由一个阳极活性材料层组成的负极；(2)把至少一种绝缘物质颗粒和在分散介质中用于颗粒的一种粘合剂的分散混合物，涂敷到从包括阴极活性材料层和阳极活性材料层的组中选出的至少一个活性材料层上；(3)通过蒸发除去涂敷在至少一个活性材料层上的分散的分散介质，以形成一层集合形式的颗粒，其中借助于粘合剂把颗粒粘合在一起，由此提供一种以静止形式直接形成在至少一个活性材料层上的多孔隔离物，其中集合形式的颗粒层具有一个三维的孔隙网；及(4)把至少一个具有形成在其活性材料层上的多孔隔离物的正极和负极布置在一个壳体中，从而以彼此相对地形成在至少一个活性材料层上的多孔隔离物的位置关系，布置阴极活性材料层和阳极活性材料层，与包含在壳体中的电解质一起工作。
在本发明的电池中，其中使用的多孔隔离物包括至少一种绝缘物质的集合形式颗粒，具有通过以集合形式颗粒形成三维孔隙网而形成的一种独特孔隙结构，从而隔离物允许离子经包含在隔离物孔隙中的电解质传送，同时防止在阴极活性材料层与阳极活性材料层之间发生短路。本发明中使用的隔离物，与常规的聚烯烃树脂膜隔离物相比，具有较高的离子传导性。其原因在下面考虑。在本发明中使用的多孔隔离物中，对于实现较高的离子传导性，通过以集合形式颗粒形成三维孔隙网而形成的上述独特孔隙结构，比常规的聚烯烃树脂膜隔离物等的孔隙结构更有效。
上述绝缘物质可以是一种无机物质或一种有机物质。无机物质的例子包括氧化物、(例如Li2O、BeO、B2O3、Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2P5、CaO、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、ZrO2和TiO2)、沸石(例如，M2/n·Al2O3·xSiO2·yH2O，其中M表示一个金属原子，如Na、K、Ca和Ba；n是对应于金属原子M的一个正离子Mn+的电荷数目；x和y分别是SiO2的摩尔数和H2O的摩尔数，并且其中2≤x≤10，和2≤y≤7)、氮化物(例如，BN、AlN、Si3N4和Ba3N2)、碳化硅(SiC)、锆石(ZrSO4)、碳酸盐(例如，MgCO3和CaCO3)、硫酸盐(例如，CaSO4和BaSO4)、及上述化合物的混合物{例如，高岭土，如冻石(MgO·SiO2)、镁橄榄石(2MgO·SiO2)和堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)}。有机物质的例子包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸盐、氟树脂(例如，聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯)、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯氧化物树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、聚醚树脂(例如，聚氧化乙烯和聚氧化丙烯)、环氧树脂、缩醛树脂、丙烯腈-苯乙烯(AS)树脂和丙烯腈二乙烯丁二烯(ABS)树脂。
一般地，就至少一种绝缘物质的颗粒而论，最好颗粒具有高硬度。由于如下原因，在电池中利用使用这种具有高硬度的颗粒得到的多孔隔离物是有利的。即使当这样一种多孔隔离物遭受由活性材料层的体积增大引起的压力时，多孔隔离物也不会发生孔隙变形，从而多孔隔离物不会经受孔隙的体积减小。因此，能恒定地把包含在多孔隔离物的每一个孔隙中的电解质的量保持为相同的值，从而使多孔隔离物不会经受离子传导性能的降低。因此，使用这样一种隔离物的电池呈现出提高的耐久性。
而且，就至少一种绝缘物质的颗粒而论，最好使用一种具有这样一种由200℃熔点或更高熔点所表示的耐高温绝缘物质，例如α-Al2O3(熔点2055℃)和聚酰亚胺树脂(在250至400℃的温度下不溶解、熔化或分解的耐热树脂)。通过使用这种耐高温绝缘物质的颗粒，与象聚乙烯微孔膜(熔点约140℃)和聚丙烯微孔膜(熔点约180℃)之类的常规隔离材料相比，有可能得到耐高温的隔离物。
就至少一种绝缘物质的上述颗粒的平均粒径而论，平均粒径从5nm至100μm较好，从5nm至10μm更好，最好是从5nm至1μm。
就上述多孔隔离物的厚度而论，没有特别的限制。然而，隔离物的厚度从100nm至100μm较好，从100nm至10μm更好。
在本发明中，最好多孔隔离物还包括与颗粒混合的一种粘合剂，由此把颗粒粘合在一起。
粘合剂的例子包括胶乳(例如，苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳和丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳)、纤维素衍生物(例如，羧甲基纤维素钠盐)、氟橡胶(例如，偏二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯共聚物)和氟树脂(例如，聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯)。
就上述粘合剂的量而论，按粘合剂与至少一种绝缘物质的颗粒的体积比来说，较好粘合剂的用量为1/500至5/3，更好为1/500至1/2，最好为1/500至1/5。
在本发明中，最好电池中使用的多孔隔离物以静止形式，直接形成在从包括阴极活性材料层和阳极活性材料层的组中选出的至少一个活性材料层上。
就其中把微孔树脂膜用作隔离物的常规电池而论，需要把隔离物作为一层独立膜来处理。因此，在常规电池中使用的这样一种隔离物需要具有高的机械强度，以便避免在其处理期间损坏隔离物。为此，常规下难以把隔离物的厚度减小到小于25μm的值。在另一方面，在本发明电池的情况下，电池具有一种隔离物以静止形式直接形成在活性材料层上的结构，该隔离物在电池生产期间不需要作为独立膜来处理，从而能采用具有极小厚度的隔离物。因此，通过使用上述结构，不仅能够增大在电池中其单位体积能容纳的活性材料量，而且还能减小电池的内阻(低电池内阻对降低过电压具有良好效果，由此显著地提高了电池的输入/输出特性)。
在多孔隔离物的干燥状态下，测得的上述多孔隔离物的孔隙度为10％或更大较好，为20％或更大更好，最好是40％或更大。就多孔隔离物的孔隙度而论，孔隙度越高，多孔隔离物的离子传导性能越好。因此，多孔隔离物最好具有尽可能高的孔隙度。然而，当多孔隔离物的孔隙度太高时(特别是，在多孔隔离物具有较小厚度的情况下)，难以防止正极与负极之间发生短路。因此，从实际观点出发，多孔隔离物的孔隙度最好不高于90％。
能按如下测得多孔隔离物的上述孔隙度。在以独立形式形成的隔离物的情况下，借助于水银孔率计能测得隔离物的孔隙度。在另一方面，在隔离物以静止形式形成在至少一个活性材料层上、并不能与活性材料层分离的情况下，通过如下方法能确定这种隔离物的孔隙度。用树脂溶液浸渍隔离物，以便用树脂溶液填充隔离物的孔隙，接着固化树脂。切开其孔填充有固化树脂的生成隔离物，以得到隔离物的横截面，其中暴露出固化树脂填充的横截面。借助于扫描电子显微镜(SEM)拍得其横截面的照片。检查得到的隔离物横截面的照片，以得到固化树脂填充孔隙的各个横截面积之和与隔离物横截面的整个面积之比值(％)。在实际中，就每个包括多个固化树脂填充孔隙的隔离物的十个或更多个不同横截面部分的每一个而论，以与上述基本相同的方式得到固化树脂填充孔隙的各个横截面积之和与隔离物不同部分每个横截面的整个面积之比值(％)，并且把所得比值的平均值定义为隔离物的孔隙度。
在本发明中，上述隔离物可以具有一种归因于至少一种绝缘物质的集合形式颗粒孔隙之外因素的离子传导性能。
用来得到这种隔离物的方法的例子，具有一种归因于集合形式颗粒孔隙之外因素的离子传导性能，并包括一种其中采用至少一种绝缘物质的多孔颗粒的方法；一种利用至少一种绝缘物质颗粒的方法，这种绝缘物质在其骨架结构中带有允许电解质的分子从中通过的孔隙(例如，沸石)；一种其中利用绝缘物质颗粒和/或用在颗粒混合物中的另一种物质的方法，这些颗粒能随电解液膨胀(例如，聚丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯和聚偏二氟乙烯)；及一种其中利用至少一种绝缘物质颗粒和/或用在颗粒混合物中的另一种物质的方法，其中绝缘物质和/或另一种物质是这样一种材料，例如，碱金属盐与聚氧化乙烯、聚氧化丙烷、聚磷腈或类似物质的混合物，即通过用溶剂中的电解质溶液浸渍一种固体、并通过蒸发从浸渍的固体除去溶剂得到的一种材料。
在上述项8所述的实施例中，利用一种包括至少两种不同绝缘物质的集合形式颗粒的多孔隔离物。在上述项9所述的实施例中，利用一种包括至少两个由不同集合形式颗粒分别组成的层的多孔隔离物。在上述项10所述的实施例中，利用这样一种多孔隔离物，它包括由至少一种无机绝缘物质的至少一层集合形式颗粒组成的一个第一隔离物层、和由至少一种有机绝缘物质的至少一层集合形式颗粒组成的一个第二隔离物层。这里使用的术语“不同”是指，化学成分不同、和尽管化学成分相同象熔点之类的性能不同。根据上述实施例的每一个，能够赋予隔离物具有起保险丝作用的能力。作为根据上述项8实施例的电池的一个例子，可以描述这样一种电池，其中集合形式颗粒层包括一种高熔点(例如，1,000℃或更高)无机氧化物颗粒和一种低熔点(例如，200℃或更低)树脂颗粒的混合物。作为根据上述项10实施例的电池的一个例子，可以描述这样一种电池，其中隔离物包括一种集合形式高熔点(例如，1,000℃或更高)无机氧化物颗粒的一个第一隔离物层、和一种集合形式的低熔点(例如，200℃或更低)树脂颗粒的一个第二隔离物层，其中第一隔离物层以静止形式直接形成在阴极活性材料层上，而第二隔离物层以静止形式直接形成在阳极活性材料层上。当使根据上述项8和10每一个的实施例的电池具有高温时，仅熔化包含在隔离物中的树脂颗粒，并且生成的熔化树脂封闭隔离物的孔隙，由此断开电流(即，隔离物起保险丝的作用)，从而能保证电池的安全。
就本发明的电池类型而论，没有特别的限制，并且本发明的电池可以是例如，一次性电池，如二氧化锰-锂电池和石墨氟化物电池-锂电池；使用水电解液的再生电池，如铅蓄电池、镍-铬电池和镍氢电池；或使用无水电解液的再生电池，如锂离子再生电池。
就本发明电池中可用的壳体而论，没有特别的限制。壳体的例子包括由铝、不锈钢、铁或镍制成的外壳；铁制电镀外壳；分层结构材料形成的壳体；和树脂膜形成的壳体。
在本发明的电池是一次性电池的情况下，正极、负极和电解质可以通过常规技术制备。例如，当本发明的电池是二氧化锰-锂电池时，可以利用用二氧化锰制备的正极、用金属锂制备的负极、和通过把锂盐溶解在有机溶剂中制备的电解质。当本发明的电池是石墨氟化物-锂电池时，可以利用用石墨氟化物制备的正极、与上述二氧化锰-锂电池中相同的负极、和与上述二氧化锰-锂电池中相同的正极。
而且，在本发明的电池是再生电池的情况下，正极、负极和电解质可以通过常规技术制备。例如，当本发明的电池是铅蓄电池时，可以把PbO2用作阴极活性材料、把Pb用作阳极活性材料、和把H2SO4水溶液用作电解液。当本发明的电池是镍-铬电池时，可以把NiOOH用作阴极活性材料、把Cd用作阳极活性材料、和把包含少量LiOH或NaOH的KOH水溶液用作电解液。当本发明的电池是镍-氢电池时，可以利用与镍-铬电池中相同的阴极活性材料、把氢(例如，金属合金具有夹杂在其中的氢)用作阳极活性材料、和利用与上述镍-铬电池中相同的电解液。
就本发明的电池而论，它是一种锂离子再生电池，下面进行详细解释(主要进行关于阴极活性材料、阳极活性材料、和电解质的解释)。
在锂离子再生电池中，例如能把金属箔，如铝箔、钛箔或不锈钢箔，用作正极的集电器。上述的金属箔中，铝箔最好。例如能把金属箔，如铜箔、镍箔或不锈钢箔，用作负极的集电器。上述的金属箔中，铜箔最好。
在锂离子再生电池中，可以把混合的Li金属氧化物和过渡金属(如，Co、Ni、Mn、和Fe)、和混合的Li金属氧化物、过渡金属和非过渡金属用作阴极活性材料。混合金属氧化物的例子包括具有薄片层结构和具有电化学添加和减少锂离子能力的含锂混合金属氧化物。含锂混合金属氧化物的例子包括在未审查日本专利申请公开说明书No.55-136131(对应于美国专利No.4,357,215)中公开的LiCoO2；在未审查日本专利申请公开说明书No.3-49155中公开的LixNiyCo(l-y)O2，其中0≤x≤1，和0≤y≤1；及LixMn2O4，其中0≤x≤1。
通过锂化合物，如氢氧化锂、氧化锂、碳化锂、氮化锂等，与金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳化物、金属氮化物等，以及如果需要与其他金属化合物，的煅烧反应，能容易地得到这些化合物。
在锂离子再生电池中，可以把含碳材料，如焦炭、石墨、和非晶碳，用作阳极活必材料。上述含碳材料可以有各种形式，如压碎颗粒、片状颗粒和球形颗粒。就含碳材料的类型而论，没有特别的限制，并且可以使用各种类型的含碳材料。含碳材料的例子包括在未审查日本专利申请公开说明书No.58-35881(对应于美国专利No.4,617,243)中公开的具有较大表面积的碳或石墨材料、在未审查日本专利申请公开说明书No.58-209864中公开的酚醛树脂和类似物质的煅烧碳化产物、及在未审查日本专利申请公开说明书No.61-111907(对应于美国专利No.4,725,422)中公开的浓缩多环烃化合物的煅烧碳化产物。
就锂离子再生电池中使用的无水电解液而论，没有特别的限制。通过把下述电解质溶于一种有机溶剂中来制备无水电解液。电解质的例子包括LiClO4、LiBF4、LiAsF6、CF3SO3Li、(CF3SO3)2N·Li、LiPF6、LiI、LiAlCl4、NaClO4、NaBF4、NaI、(n-Bn)4NClO4、(n-Bn)4NBF4和KPF6。电解质在有机电解液中的浓度最好是从约0.1至约2.5摩尔/升。有机溶剂的例子包括醚、酮、内酯、腈、胺、酰胺、硫化物、氯化碳氢化合物、酯、碳化物、硝基化合物、磷酸酯化合物和四氢噻吩化合物。在上述有机溶剂中，醚、酮、腈、氯化碳氢化合物、碳化物和四氢噻吩化合物比较好，而环状碳化物特别好。环状碳化物代表性例子包括四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，4-二恶烷、苯甲醚、一甘醇二甲醚、乙腈、丙腈、4-甲基-2-戊酮、丁腈、戊腈、苯甲腈、1，2-二氯甲烷、γ-丁内酯、二甲氧基乙烷、甲基甲酸、丙烯碳酸酯、乙烯碳酸酯、碳酸二乙酯、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二甲基硫代甲酰胺、四氢噻吩、3-甲基四氢噻吩砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、及其混合物。本发明中可用的有机溶剂不限于上述这些。
就一种无水电池而论，如上述的锂离子再生电池，其中使用的无水液体具有较差的离子传导性能。因此，为了提高正极与负极之间的离子传导效率，常规的无水电池具有一种图1(A)中所示的多个单元层叠的构造，或一种其中图1(A)所示的一个单元缠绕成一种缠绕结构的构造。图1(A)中所示的上述单元包括正极11，包括带有用各自阴极活性材料层11b、11b涂敷其两个表面的集电箔11a(用于正极)；负极12，包括带有用各自阳极活性材料层12b、12b涂敷其两个表面的集电箔12a(用于负极)；以及树脂膜隔离物13，布置在阴极活性材料层11b与阳极活性材料层12b之间。如已经描述的那样，使用树脂膜隔离物13有如下缺点。由于在电池生产期间需要把树脂膜隔离物13作为独立膜处理，所以隔离物需要具有较高机械强度，以便避免在其处理期间损坏隔离物。因此，树脂膜隔离物需要具有较大的厚度，以便达到较高的机械强度，并且难以在电池中使用小于25μm厚度的树脂膜隔离物。当在具有上述构造的上述无水电池中使用具有较大厚度的这种隔离物时，由于隔离物厚度较大，所以在电池中其每单位体积能容纳的活性材料量变得很小。与此不同，当利用本发明中使用的多孔隔离物，而不是树脂膜隔离物13，来生产具有上述构造的无水电池时，就有可能得到高性能的电池，其中显著增大了在电池中其每单位体积能容纳的活性材料量，并且显著改进了正极与负极之间的离子传导。而且，其中使用树脂膜隔离物的上述常规无水电池还有这样的缺点，需要大量使用电池成分中较贵成分的树脂膜隔离物，从而不可避免地升高电池的生产成本。在另一方面，能以低成本得到本发明中使用的多孔隔离物。因此，通过利用本发明使用的多孔隔离物，能够以低成本生产上述的高性能电池。
就本发明中使用的用来生产多孔隔离物的方法而论，没有特别的限制。例如利用参照图2描述的方法，能生产多孔隔离物。利用这样一种方法能生产隔离物13A，这种方法包括利用常规方法在用于正极的集电箔11a的两个表面上形成阴极活性材料层11b和11b，由此得到正极11；在每个阴极活性材料层11b的表面上，形成一层至少一种绝缘物质的集合形式颗粒，这层集合形式的颗粒层用作隔离物13A。用来形成隔离物13A的诸方法的具体例子包括一种方法，其中把至少一种绝缘物质颗粒均匀地涂敷在每个阴极活性材料层11b的表面上，接着借助于辊式压制机把颗粒粘合到每个阴极活性材料层11b的表面上，由此形成一层集合形式颗粒，用作隔离物13A；和一种方法，其中把至少一种绝缘物质颗粒和一种在分散介质中用于颗粒的一种粘合剂的分散混合物，以预定厚度，均匀地涂敷到每个阴极活性材料层11b的表面上，接着加热涂敷的分散物，通过蒸发除去分散介质，由此形成一层用作隔离物13A的集合形式颗粒。在上述方法的情况下，其中使用至少一种绝缘物质颗粒和一种粘合剂的分散混合物，就分散介质而论没有特别的限制，只要满足如下三个要求；即，(i)至少一种绝缘物质的颗粒可在分散介质中溶解，(ii)用于颗粒的粘合剂可在分散介质中溶解，及(iii)通过在适当温度下加热能蒸发分散介质。分散介质的例子包括乙酸乙酯、乙二醇一乙基醚(2-乙氧基乙醇)、1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)和水。就通过加热除去分散介质的时间和温度而论没有特别的限制，只要绝缘物质颗粒不变形或不熔化即可。然而，通过加热除去分散介质一般在50至200℃下进行5到30分钟。而且，就上述分散物的固体(绝缘物质颗粒)含量而论，没有特别的限制。然而，基于分散物的重量，最好固体含量为重量的40到60％。
在上述方法中，构成其集合形式颗粒的每一个的形态与把颗粒制成其集合形式之前的形态相同，通过上述方法得到的多孔隔离物本质上不同于通过这样一种方法得到的隔离物，在后一种方法中，把绝缘物质颗粒加热，由此把颗粒彼此熔化-粘合(烧结)。在本发明中，构成其集合形式的颗粒的每一个保持其原始形态(即，在颗粒形成其集合形式之前的颗粒形态)，其中颗粒没有被彼此熔化-粘合，并且在颗粒之间没有形成化学键。
当在本发明的电池中使用一种具有图2中所示结构的单元(该单元包括在其两侧带有隔离物13A、13A的正极、和由集电器12a形成的负极，在集电器12a两侧带有阳极活性材料层12b和12b)时，例如，这样一种单元能以这样一种螺旋缠绕结构形式使用，其中螺旋缠绕该单元，从而把缠绕单元的负极定位到螺旋缠绕结构每一圈的外表面侧，或者能以这样一种层叠结构形式使用，其中层叠多个单元，从而经隔离物13A相对于负极12定位每个正极11(即，在这种层叠结构中，每个隔离物13A布置在正极11与负极12之间，其中隔离物的两个相对表面分别面对着阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b)。
如上面已经描述的那样，就图2所示的、以静止形式直接形成在电极活性材料层上的隔离物13A而论，这样一种隔离物在电池生产期间不需要作为一种独立膜来处理。因此，隔离物可以具有极小的厚度，并且隔离物厚度的下限没有特别的限制，只要能实现和保持隔离物的预定孔隙度，且能防止短路发生即可。通过使用具有适当平均粒径的绝缘物质颗粒，能得到具有极小厚度的隔离物13A。例如，通过使用具有1μm或更小平均粒径的绝缘物质颗粒，能得到厚度为5至10μm且孔隙度为60％的隔离物13A。
而且，在上述隔离物13A的情况下，隔离物13A是通过使用粘合剂和绝缘物质颗粒的混合物得到的，并且以以静止形式直接形成在电极活性材料层的表面上，这样一种隔离物具有较高的柔韧性，从而在电池生产期间持续稳定地定位在电极的活性材料层上而没有滑移。从电池生产效率的观点来看这是有利的。用常规技术，例如，用一种把绝缘物质颗粒彼此熔化-粘合(烧结)形成一种隔离物的方法，难以得到具有这样高柔韧性的隔离物。
其次，为了说明性地表示本发明的电池构造，下面参照图2至6对本发明的各个实施例进行解释。
在上述图2中所示的单元具有一种其中隔离物13A、13A以静止形式形成在各个阴极活性材料层11b、11b上的一种结构，阴极活性材料层11b、11b形成在用于正极11的集电箔11a的两个表面上。可选择地，本发明的电池可以包括一个具有图3所示结构的单元，其中隔离物13B、13B以静止形式形成在各个阳极活性材料层12b、12b上，阳极活性材料层12b、12b形成在用于负极12的集电箔12a的两个表面上。
另外，本发明的电池可以包括一个具有图4所示结构的单元，其中隔离物13A、13B分别以静止形式形成在两个阴极活性材料层11b、11b的一个、和两个阳极活性材料层12b、12b的一个上，两个阴极活性材料层11b、11b形成在用于正极11的集电器11a的两个表面上，而两个阳极活性材料层12b、12b形成在用于负极12的集电器12a的两个表面上，其中阴极活性材料层11b(具有形成在其上的隔离物13A)和阳极活性材料层12b(没有隔离物)彼此相对着隔离物13A布置。
另外，本发明的电池可以包括一个具有图5所示结构的单元，其中隔离物13A、13A以静止形式形成在各个阴极活性材料层11b、11b上，各个阴极活性材料层11b、11b形成在用于正极11的集电器11a的两个表面上；隔离物13B、13B以静止形式形成在各个阳极活性材料层12b、12b上，各个阳极活性材料层12b、12b形成在用于负极12的集电器12a的两个表面上，其中阴极活性材料层11b、11b的任一个和阳极活性材料层12b、12b的任一个彼此相对着隔离物13A和13B布置，由此形成单元1。在这个实例中，两层隔离物13A、13A(形成在各个阴极活性材料层11b、11b上，各个阴极活性材料层11b、11b形成在用于正极11的集电器11a的两个表面上)可以相同或不同，并且两层隔离物13B、13B(形成在各个阳极活性材料层12b、12b上，各个阳极活性材料层12b、12b形成在用于负极12的集电器12a的两个表面上)可以相同或不同。包括具有图5所示结构的单元的电池，具有形成在阴极活性材料层与阳极活性材料层之间的双层隔离物结构(包括隔离物13A、13B)。因此，这样一种电池由于如下原因特别有利。即使当上述双层隔离物结构的隔离物13A和13B的任一个或每一个有针孔现象(即，一种其中形成沿隔离物厚度方向延伸的孔的现象)时，借助于上述双层隔离物结构，也几乎没有这样的可能性两层隔离物一层中形成的一个孔与两层隔离物另一层中形成的一个孔连通，形成一个穿过两层隔离物的各层延伸的通孔。因此，上述电池基本上没有在阴极活性材料层11b与阳极活性材料层12b之间发生短路的危险。
另外，本发明的电池可以包括一个具有图6所示结构的单元，其中隔离物13C以静止形式既形成在阴极活性材料层11b上又形成在阳极活性材料层12b上。用来生产隔离物13C的诸方法的例子包括一种方法，包括把一种绝缘物质颗粒和用于分散介质中颗粒的一种粘合剂的分散混合物，涂敷到从正极和负极选出的一个电极的活性材料层的表面上，在用分散物涂敷活性层的表面之后，立即把生成的电极(带有其用分散物涂敷的活性材料层)层叠到其余的另一个电极上，从而彼此相对着上述的涂敷分散物布置阴极活性材料层和阳极活性材料层，及借助于加热通过蒸发，除去分散介质，从而使隔离物13C以静止形式既形成在阴极活性材料层上，又形成在阳极活性材料层上；一种方法，包括把上述分散物涂敷到从正极和负极选出的一个电极的活性材料层的表面上，干燥涂敷的分散物，以在活性材料层上形成一个隔离物层，把带有活性材料层(其上形成隔离物层)的电极，层叠到其余的另一个电极上，从而彼此相对着隔离物层布置阴极活性材料层和阳极活性材料层，由此得到一种包括正极、负极、和布置在正极与负极之间的隔离物层的层叠结构，及借助于热压机，在能熔化用于颗粒的粘合剂的温度条件下，压制得到的层叠结构，从而使隔离物13C以静止形式既形成在阴极活性材料层上，又形成在阳极活性材料层上；以及一种方法，包括把上述分散物涂敷到从正极和负极选出的一个电极的活性材料层的表面上，干燥涂敷的分散物，以在活性材料层上形成隔离物层，
把一种能够溶解上述粘合剂的溶剂涂敷到隔离物层上，把带有活性材料层(其上形成隔离物层)的电极，层叠到其余的另一个电极上，从而彼此相对着隔离物层布置阴极活性材料层和阳极活性材料层，由此得到一种包括正极、负极、和布置在正极与负极之间的隔离物层的层叠结构，及压制和加热得到的层叠结构，从而使隔离物13C以静止形式既形成在阴极活性材料层上，又形成在阳极活性材料层上。
在本发明的电池中，如图2至6所示，单元可以包括多个阴极活性材料层和多个阳极活性材料层。可选择地，如图7(a)至(c)(在下面的例子中参照这些图)所示，该单元可以包括单个阴极活性材料层和单个阳极活性材料层。并且可以以一种其中层叠多个单元的层叠结构形式，或者以一种其中螺旋缠绕一个单元的螺旋缠绕结构形式，使用这样一种单元，就用来生产本发明电池的方法而论，没有特别的限制。然而，作为用来生产本发明电池的诸方法的一个最佳例子，这里能描述的一种方法包括(1)单独提供一个包括一个阴极活性材料层的正极、和一个包括一个阳极活性材料层的负极；(2)把一种绝缘物质颗粒和在分散介质中用于颗粒的一种粘合剂的分散混合物，涂敷到从包括阴极活性材料层和阳极活性材料层的组中选出的至少一个活性材料层上；(3)通过蒸发除去涂敷在至少一个活性材料层上分散的分散介质，以形成一层集合形式的颗粒，其中借助于粘合剂把颗粒粘合在一起，由此提供一种以静止形式直接形成在至少一个活性材料层上的多孔隔离物，其中集合形式的颗粒层具有一个三维的孔隙网；及(4)把至少一个具有形成在其活性材料层上的多孔隔离物的正极和负极，布置在一个壳体中，从而彼此相对着形成在至少一个活性材料层上的多孔隔离物，布置阴极活性材料层和阳极活性材料层，与包含在壳体中的电解质一起工作。
在下文中，将参照如下例子和比较例详细描述本发明，这些例子不应该理解为限制本发明的范围。
例1
使用每一个具有图7(a)所示结构的样本单元，检查本发明电池的充电/放电循环特性。
薄片电极按如下单独地生产。
(正极)把作为阴极活性材料的LiCoO2、每一种都作为填充物的薄层石墨和乙炔黑、及作为粘合剂的氟橡胶(偏氟乙烯、六氟丙烷和四氟乙烯的共聚物由日本的Asahi Chemical Industry Co.LTD.以商标名称“Miraflon”制造和销售)(LiCoO2/薄层石墨/乙炔黑/氟橡胶的重量比100/2.5/1.96)混合在乙酸乙酯和乙基溶纤剂的混合溶剂(乙酸乙酯/乙基溶纤剂的体积比1/3)中，由此得到一种用于涂敷的粉浆。把得到的粉浆涂到具有15μm厚度的铝箔11a(集电器)的一个表面上，接着烘干。借助于一个压延辊压制生成的涂敷铝箔，由此得到具有88μm厚阴极活性材料层11b的正极11。
(负极)把作为阳极活性材料的纤维焦炭、作为分散剂的羧甲基纤维素和作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯胶乳(纤维焦炭/羧甲基纤维素/苯乙烯-丁二烯胶乳的重量比100/0.8/2.0)在净化水中混合，由此得到一种用于涂敷的粉浆。把得到的粉浆涂到具有18μm厚度的铜箔12a(集电器)的一个表面上，接着烘干。借助于一个压延辊压制生成的涂敷铜箔，由此得到具有124μm厚阳极活性材料层12b的负极12。
(绝缘物质的集合形式颗粒)通过下述方法使用下述材料，制备绝缘物质的集合形式颗粒。
(所用材料)绝缘物质颗粒具有0.5μm平均粒径的α-Al2O3颗粒。
粘合剂氟橡胶(Miraflon，由日本的Asahi Chemical Industry Co.LTD.制造和销售)。
溶剂乙酸乙酯和乙基溶纤剂的混合溶剂(乙酸乙酯/乙基溶纤剂的体积比1/3)(制备方法)把氟橡胶(Miraflon)溶解在乙酸乙酯和乙基溶纤剂的混合溶剂中，以得到氟橡胶重量含量为4.3％的溶液。然后，对于得到的氟橡胶溶液添加α-Al2O3颗粒，以得到一种具有重量固体含量45.3％的粉浆。用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到正极11的阴极活性材料层11b的表面上，接着在炉中在120℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13A，其中隔离物13A包括一层集合形式的α-Al2O3颗粒，并且隔离物13A以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上。隔离物13A具有孔隙度52％。除样本隔离物形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离得到的样本隔离物外，就以基本上与制备隔离物13A相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得该孔隙度。
构造具有隔离物13A(它以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上)的正极11，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积。构造负极12，以便具有1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。
然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着形成在阴极活性材料层11b上的隔离物13A的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图7(a)所示结构的样本单元。(例1-A)在得到的样本单元中，隔离物13A的厚度是25μm。
除了隔离物13A也形成在阳极活性材料层12b上之外，以基本上与例1-A相同的方式得到具有图7(b)结构的另一种样本单元。(例1-B)在图7(b)得到的样本单元中，分别形成在阴极活性材料层11b上和阳极活性材料层12b上的隔离物总厚度是50μm。把得到样本单元的每一个浸渍在一种电解液中，已经通过把LiBF4溶解在丙烯碳酸酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、和γ-丁内酯(γ-BL)的混合溶剂中(PC/EC/γ-BL体积比1/1/2，及LiBF4浓度1.0摩尔/升)制备了这种电解液，并且在如下条件下进行充电/放电循环试验。
(充电/放电条件)温度25℃(第1次循环)充电进行充电工作8小时，其中在1.0mA/cm2电流密度下开始充电，在单元电压变成4.2V之后，控制电流密度以便把电压保持为4.2V。
放电在1.0mA/cm2电流密度下进行放电工作{对应于1/3C，其中C表示放电速率(1.0C对应于完全充电的电池能在1小时内完成放电的放电电流)}，直到单元电压变成2.7V。
(第2次至第15次循环)充电进行充电工作6小时，其中在1.0mA/cm2电流密度下开始充电，在单元电压变成4.2V之后，控制电流密度以便把电压保持为4.2V。
放电在1.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于1/3C)，直到单元电压变成2.7V。
(第16次和第17次循环)充电在基本上与第2次至第15次循环相同的条件下进行充电工作。
放电在3.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于1.0C)，直到单元电压变成2.7V。
(第18次循环)充电在基本上与第2次至第15次循环相同的条件下进行充电工作。
放电在基本上与第2次至第15次循环相同的条件下进行放电工作。
(第19次循环)充电在基本上与第2次至第15次循环相同的条件下进行充电工作。
放电在6.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于2.0C)，直到单元电压变成2.7V。
就样本单元的每一个而论，计算在第15次循环与第16次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第18次循环与第19次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表1中。
比较例1按如下制备每一个具有图1(B)所示结构的样本单元。
以基本上与例1相同的方式单独地得到正极11和负极12。构造正极11和负极12，以便分别具有1.5cm×1.0cm的表面积和1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。然后，组合得到的正极薄片、得到的负极薄片和隔离物13{一种具有25μm厚度和48％孔隙度的微孔聚乙烯(PE)膜}，从而以彼此相对着隔离物13的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图1(B)所示结构的样本单元。(比较例1-A)除了利用具有34μm厚度和63％孔隙度的微孔PE膜作为隔离物13之外，以基本上与比较例1-A相同的方式得到另一种样本单元。(比较例1-B)
利用如下公式计算上述微孔PE膜每一种的孔隙度孔隙度＝(微孔膜中孔隙的总体积/微孔膜的体积)×100％其中孔隙总体积是通过从湿润状态中的微孔膜重量减去干燥状态的微孔膜重量得到的值，在湿润状态中微孔膜用水浸渍。
把得到的样本单元浸渍在与例1相同的电解液中，并且在与例1相同的条件下进行充电/放电循环试验。就样本单元的每一个而论，计算在第15次循环与第16次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第18次循环与第19次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表1中。
表1
在第(n-1)次循环与第n次循环之间的放电容量下降比率(％)[En-E(n-1)]/E(n-1)×100由表1可以看出，与比较例1-A中得到的样本单元相比，例1-A中得到的样本单元在第18次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第19次循环(其中放电电流密度是1.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，在比较例1-A中使用与例1-A中所用隔离物厚度相同的隔离物。即，本发明的电池改进了在高电流密度下的放电特性，这些特性优于使用常规微孔PE膜隔离物的电池。其原因推测如下。本发明中使用的、包括一层至少一种绝缘物质集合形式颗粒的隔离物具有一种独特的孔隙结构，其中孔隙形态和孔径分布不同于常规微孔PE膜隔离物，并且本发明中使用的隔离物的上述独特孔隙结构，对于实现较高的离子传导性能，比上述常规隔离物的孔隙结构更有效。推测是由于隔离物这种较高的离子传导性能，使利用本发明所用隔离物的样本单元，在高电流密度下表现出改进的放电特性。这能由如下事实证实例1-B中得到的样本单元(它带有一种比在比较例1-A和1-B中分别得到的隔离物厚度大得多的隔离物)，与在比较例1-A和1-B中分别得到的样本单元相比，表现出优良的放电特性。
另外，与比较例1-B中得到的样本单元相比，例1-A中得到的样本单元在第18次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第19次循环(其中放电电流密度是2.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，比较例1-B具有高于例1-A样本单元所用隔离物的孔隙度，并且具有大于例1-A样本单元所用隔离物的厚度。其原因如下。尽管例1-A样本单元所用的隔离物具有低于比较例1-B样本单元所用常规隔离物的孔隙度，但例1-A样本单元所用的隔离物具有远小于比较例1-B样本单元所用常规隔离物(它必须具有较大厚度以便避免在隔离物处理期间损坏)的厚度。由于这样一种较小厚度的隔离物，改进了隔离物的离子传导性能，从而使例1-A中得到的样本单元在高放电电流密度下表现出改进的放电特性。
例2使用具有图7(b)所示结构的样本单元和具有图7(c)所示结构的样本单元，以基本上与例1相同的方式，检查本发明电池的充电/放电循环特性。
薄片电极按如下单独地生产。
(正极)把作为阴极活性材料的LiCoO2、每一种都作为填充物的薄层石墨和乙炔黑、及作为粘合剂的氟橡胶(LiCoO2/薄层石墨/乙炔黑/氟橡胶的重量比100/2.5/1.96)混合在乙酸乙酯和乙基溶纤剂的混合溶剂(乙酸乙酯/乙基溶纤剂的体积比1/3)中，由此得到一种用于涂敷的粉浆。把得到的粉浆涂到具有15μm厚度的铝箔11a(集电器)的一个表面上，接着烘干。借助于一个压延辊压制生成的涂敷铝箔，由此得到具有87μm厚阴极活性材料层11b的正极11。
(负极)把每一种都作为阳极活性材料的中间相沥青碳纤维石墨和薄层石墨、作为分散剂的羧甲基纤维素和作为粘合剂的胶乳(中间相沥青碳纤维石墨/薄层石墨/羧甲基纤维素/胶乳的重量比90/10/1.4/1.8)在净化水中混合，由此得到一种用于涂敷的粉浆。把得到的粉浆涂到具有12μm厚度的铜箔12a(集电器)的一个表面上，接着烘干。借助于一个压延辊压制生成的涂敷铜箔，由此得到具有81μm厚阳极活性材料层12b的负极12。
(绝缘物质的集合形式颗粒)通过下述方法使用下述材料，制备绝缘物质的集合形式颗粒。
(所用材料)绝缘物质颗粒具有1.0μm平均粒径的α-Al2O3颗粒。
粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)(KF#1100，由日本的Kureha ChemicalIndustry Co.LTD.制造和销售)。
溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
(制备方法)把α-Al2O3颗粒和PVDF颗粒(α-Al2O3/PVDF的重量比100/5)相互混合，以得到一种粉状混合物。然后，对于得到的粉状混合物添加NMP，以得到一种具有重量固体含量56.8％的粉浆。
用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到正极11的阴极活性材料层11b的表面和负极12的阳极活性材料层12b的表面的每一个上，接着在炉中在120℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13A和13B，其中隔离物13A和13B的每一层都包括一层集合形式的α-Al2O3颗粒，并且隔离物13A和13B分别以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上。隔离物13A和13B的每一层都具有孔隙度52％。除样本隔离物的每层形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离外，就以基本上与制备隔离物13A和制备隔离物13B相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得隔离物13A和13B的孔隙度。
构造具有隔离物13A(它以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上)的正极11，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积。构造具有隔离物13B(它以静止形式直接形成在阳极活性材料层12b上)的负极12，以便具有1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。
然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着形成在阴极活性材料层11b上的隔离物13A和形成在阳极活性材料层12b上的隔离物13B的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图7(b)所示结构的样本单元。(例2-A)在得到的样本单元中，分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物13A和13B的总厚度是25μm。
除了控制隔离物13A和13B每一个的厚度，从而使隔离物13A和13B的总厚度是10μm之外，以基本上与例2-A相同的方式得到另一种样本单元。(例2-B)使用每一个与例2-A和例2-B相同的方式制备的正极11、负极12和粉浆(是一种用于隔离物的材料)，按如下制备另一种具有图7(c)所示结构的样本单元。把上述粉浆涂到正极11的阴极活性材料层11b表面上。其次，组合正极11和负极12，从而以彼此相对着涂敷在阴极活性材料层11b上粉浆的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，接着利用干燥通过蒸发除去含在粉浆中的溶剂，由此得到一种以静止形式形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b的每一层上的层叠结构。构造该层叠结构，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积，由此得到具有图7(c)所示结构的样本单元。(例2-C)在得到的样本单元中，隔离物13C的厚度是25μm。
把得到样本单元的每一个浸渍在一种电解液中，已经通过把LiPF6溶解在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中(EC/DEC体积比1/1，及LiPF6浓度1.0摩尔/升)制备了这种电解液，并且在下述条件下进行充电/放电循环试验。
在比较例2中，按如下制备一种样本单元。以基本上与例2-A和例2-B相同的方式单独地得到正极11和负极12。构造得到的正极11和得到的负极12，以便分别具有1.5cm×1.0cm的表面积和1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着隔离物13的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图1(B)所示结构的样本单元，隔离物13是一层具有25μm厚度和36％孔隙度的微孔聚乙烯(PE)膜。把得到样本单元的每一个浸渍在与例2中相同的电解液中，并且在与例2相同的条件下进行充电/放电循环试验。
利用如下公式计算微孔PE膜的孔隙度孔隙度＝(微孔膜中孔隙的总体积/微孔膜的体积)×100％其中孔隙总体积是通过从湿润状态中的微孔膜重量减去干燥状态的微孔膜重量得到的值，在湿润状态中微孔膜用水浸渍。
就在例2-A、2-B和2-C、及比较例2中分别得到的样本单元的每一个而论，在如下条件下进行充电/放电循环试验。
(充电/放电条件)温度25℃(第1次循环至第10次循环)充电进行充电工作6小时，其中在1.0mA/cm2电流密度下开始充电，在单元电压变成4.2V之后，控制电流密度以便把电压保持为4.2V。
放电在1.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于1/3C)，直到单元电压变成2.7V。
(第11次循环)充电在基本上与第1次至第10次循环相同的条件下进行充电工作。
放电在3.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于1.0C)，直到单元电压变成2.7V。
(第12次循环)充电在基本上与第1次至第10次循环相同的条件下进行充电工作。
放电在基本上与第1次至第10次循环相同的条件下进行放电工作。
(第13次循环)充电在基本上与第1次至第10次循环相同的条件下进行充电工作。
放电在6.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于2.0C)，直到单元电压变成2.7V。
就在例2-A、2-B、2-C及比较例2中得到的样本单元的每一个而论，计算在第10次循环与第11次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第12次循环与第13次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表2中。
表2
在第(n-1)次循环与第n次循环之间的放电容量下降比率(％)[En-E(n-1)]/E(n-1)×100由表2可以看出，与比较例2中得到的样本单元相比，例2-A中得到的样本单元在第12次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第13次循环(其中放电电流密度是2.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，在比较例2中使用与例2-A中所用隔离物厚度相同的隔离物。即，本发明的电池改进了在高电流密度下的放电特性，这些特性优于使用常规微孔PE膜隔离物的电池。其原因推测如下。本发明中使用的、包括一层至少一种绝缘物质集合形式颗粒的隔离物具有一种独特的孔隙结构，其中孔隙形态和孔径分布不同于常规微孔PE膜隔离物，并且本发明中使用的隔离物的上述独特孔隙结构，对于实现较高的离子传导性能，比上述常规隔离物的孔隙结构更有效。推测是由于隔离物这种较高的离子传导性能，使利用本发明所用隔离物的样本单元，在高电流密度下表现出改进的放电特性。
例2-B中得到的样本单元表现出比在例2-A中得到的样本单元更好的改进放电特性。这种改进的放电特性可以推测是起因于例2-B中样本单元所用隔离物的厚度较小，该厚度甚至小于例2-A的样本单元所用隔离物的厚度。
另外，例2-C中得到的样本单元也表现出改进的放电特性，例2-C具有这样一种结构，其中隔离物以静止形式直接形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层的每一层上。
例3以基本上与例2-A相同的方式得到一种样本单元(例3)，并且以基本上与比较例2相同的方式得到另一种样本单元(比较例3)。就得到样本单元的每一个而论，在下述条件下进行充电/放电试验。在例3比较例3中，进行充电/放电试验，以便证实与常规隔离物相比，本发明电池所用隔离物不仅具有改进的离子传导性能，而且还具有改进的耐久性。
(充电/放电条件)(第一次循环)充电进行充电工作6小时，其中在1.0mA/cm2电流密度下开始充电，在单元电压变成4.2V之后，控制电流密度以便把电压保持为4.2V。
放电在1.0mA/cm2电流密度下进行放电工作(对应于1/3C)，直到单元电压变成2.7V。
(第2次至第200次循环)充电进行充电工作3小时，其中在3.0.mA/cm2电流密度下开始充电，在单元电压变成4.2V之后，控制电流密度以便把电压保持为4.2V。
放电放电在电流密度为3.0mA/cm2(对应于1.0C)下进行，直到电压变为2.7V。
就在样本单元的每一个而论，计算放电容量保持比率{即，第200次循环时的放电容量与第2次循环时的放电容量之比(％)}。结果发现，例3中的放电容量保持比率是88.8％，而比较例3中的该比率是83.8％。即，尽管在例3中样本单元所用隔离物的厚度与比较例3中样本单元中所用隔离物的厚度相同，但是例3样本单元的放电容量保持比率高于比较例3的样本单元。由以上可以明白，本发明电池中所用的、包括一层至少一种绝缘物质集合形式颗粒的隔离物，与常规微孔PE膜隔离物相比，具有改进的耐久性。
例4使用具有图7(b)所示结构的样本单元，以基本上与例1和例2相同的方式，检查本发明电池的充电/放电循环特性。
(电极)以基本上与例2-A、例2-B和例3相同的方式，单独地生产薄片电极。
(绝缘物质的集合形式颗粒)通过下述方法使用下述材料，制备绝缘物质的集合形式颗粒。
(所用材料)绝缘物质颗粒具有SiO2/Al2O3的摩尔比为29的沸石。
粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)(KF#1100，由日本的Kureha ChemicalIndustry Co.LTD.制造和销售)。
溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
(制备方法)把沸石颗粒和PVDF颗粒(沸石/PVDF的重量比100/5)相互混合，以得到一种粉状混合物。然后，对于得到的粉状混合物添加NMP，以得到一种具有重量固体含量55.0％的粉浆。
用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到正极11的阴极活性材料层11b的表面和负极12的阳极活性材料层12b的表面的每一个上，接着在炉中在120℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13A和13B，其中隔离物13A和13B的每一层都包括一层集合形式的沸石颗粒，并且隔离物13A和13B分别以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上。所得隔离物13A和13B的每一层都具有孔隙度50％。除样本隔离物的每层形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离外，就以基本上与制备隔离物13A和制备隔离物13B相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得隔离物13A和13B的孔隙度。
构造具有隔离物13A(它以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上)的正极11，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积。构造具有隔离物13B(它以静止形式直接形成在阳极活性材料层12b上)的负极12，以便具有1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。
然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物13A和13B的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图7(b)所示结构的样本单元。在得到的样本单元中，分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物总厚度是25μm。把得到的样本单元浸渍在一种电解液中，已经通过把LiPF6溶解在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中(EC/DEC体积比1/1，及LiPF6浓度1.0摩尔/升)制备了这种电解液，并且在与例2相同的条件下进行充电/放电循环试验。(例4)就得到的样本单元而论，计算在第10次循环与第11次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第12次循环与第13次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表3中。
在表3中，表示为比较例4结果的数据是以上表2中所示比较例2的结果的重复。
表3
>由表3可以看出，与比较例4中得到的样本单元相比，例4中得到的样本单元在第12次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第13次循环(其中放电电流密度是2.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，在比较例4中使用与例4中所用隔离物厚度相同的隔离物。即，本发明的电池改进了在高电流密度下的放电特性，这些特性优于使用常规微孔PE膜隔离物的电池。如已经描述的那样，推测其原因在于，本发明中使用的隔离物具有一种独特的孔隙结构，它对于实现较高的离子传导性能，比上述常规隔离物的孔隙结构更有效，并且由于隔离物这种改进的离子传导性能，使利用本发明隔离物的样本单元，在高电流密度下表现出改进的放电特性。
例5使用具有图7(b)所示结构的样本单元，以基本上与例1、例2和例4相同的方式，检查本发明电池的充电/放电循环特性。
(电极)以基本上与例2、例3和例4相同的方式，单独地生产薄片电极。
(绝缘物质的集合形式颗粒)通过下述方法使用下述材料，制备绝缘物质的集合形式颗粒。
(所用材料)绝缘物质颗粒聚对亚苯基邻苯二酰胺(芳族聚酰胺)(由Nihon AramideKabushiki Kaisha以商标名“Twaron”制造和销售)。
粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)(KF#1100，由日本的Kureha ChemicalIndustry Co.LTD.制造和销售)。
溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
(制备方法)把芳族聚酰胺颗粒和PVDF颗粒(芳族聚酰胺/PVDF的重量比100/5)相互混合，以得到一种粉状混合物。然后，对于得到的粉状混合物添加NMP，以得到一种具有重量固体含量50.0％的粉浆。
用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到正极11的阴极活性材料层11b的表面和负极12的阳极活性材料层12b的表面上，接着在炉中在120℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13A和13B，其中隔离物13A和13B的每一层都包括一层集合形式的芳族聚酰胺颗粒，并且隔离物13A和13B分别以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上。隔离物每一层都具有孔隙度50％。除样本隔离物的每层形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离外，就以基本上与制备隔离物13A和制备隔离物13B相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得隔离物13A和13B的孔隙度。
构造具有隔离物13A(它以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上)的正极11，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积。构造具有隔离物13B(它以静止形式直接形成在阳极活性材料层12b上)的负极12，以便具有1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。
然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物13A和13B的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图7(b)所示结构的样本单元。在得到的样本单元中，分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物总厚度是25μm。把得到的样本单元浸渍在一种电解液中，已经通过把LiPF6溶解在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中(EC/DEC体积比1/1，及LiPF6浓度1.0摩尔/升)制备了这种电解液，并且在与例2和例4相同的条件下进行充电/放电循环试验。(例5)就得到的样本单元而论，计算在第10次循环与第11次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第12次循环与第13次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表4中。
在表4中，表示为比较例5结果的数据是以上表2中所示比较例2的结果的复制。
表4
由表4可以看出，与比较例5中得到的样本单元相比，例5中得到的样本单元在第12次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第13次循环(其中放电电流密度是2.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，在比较例5中使用与例5中所用隔离物厚度相同的隔离物。
例6使用具有图7(b)所示结构的样本单元，以基本上与例1、2、3、4和5相同的方式，检查本发明电池的充电/放电循环特性。
(电极)
以基本上与例2、3、4和5相同的方式，单独地生产薄片电极。
(绝缘物质的集合形式颗粒)通过下述方法使用下述材料，制备绝缘物质的集合形式颗粒。
(用于正极的材料)绝缘物质颗粒具有1.0μm平均粒径的α-Al2O3颗粒。
粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)(KF#1100，由日本的Kureha ChemicalIndustry Co.LTD.制造和销售)。
溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
(制备方法)把α-Al2O3颗粒和PVDF颗粒(α-Al2O3/PVDF的重量比100/5)相互混合，以得到一种粉状混合物。然后，对于得到的粉状混合物添加NMP，以得到一种具有重量固体含量56.8％的粉浆。
用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到正极11的阴极活性材料层11b的表面上，接着在炉中在120℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13A，其中隔离物13A包括一层集合形式的α-Al2O3颗粒，并且以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上。隔离物13A具有孔隙度52％。除样本隔离物形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离得到的样本隔离物外，就以基本上与制备隔离物13A相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得该孔隙度。
构造具有隔离物13A(它包括以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上集合形式的α-Al2O3颗粒)的正极11，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积。
(用于负极的材料)绝缘物质颗粒聚乙烯。
粘合剂羧甲基纤维素和胶乳。
溶剂净化水。
(制备方法)把羧甲基纤维素溶解在净化水中，以得到一种具有羧甲基纤维素重量含量2.0％的水溶液。然后，对于得到的羧甲基纤维素水溶液添加聚乙烯颗粒，然后再添加具有重量固体含量4.2％的乳胶，以得到一种粉浆(聚乙烯/羧甲基纤维素/乳胶重量比100/1/2，固体重量含量45.0％)。
用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到负极12的阳极活性材料层12b的表面上，接着在炉中在100℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13B，其中隔离物13B包括一层集合形式的聚乙烯颗粒，并且以静止形式直接形成在阳极活性材料层12b上。隔离物13B具有孔隙度50％。除样本隔离物形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离得到的样本隔离物外，就以基本上与制备隔离物13B相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得该孔隙度。
构造具有隔离物13B(它包括以静止形式直接形成在阳极活性材料层12b上集合形式的聚乙烯颗粒)的负极12，以便具有1.55cm×1.05cm的表面积。(隔离物13A和13B的表面积是在两个电极面对面表面上)。
然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物13A和13B的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图7(b)所示结构的样本单元。在得到的样本单元中，分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物总厚度是25μm。把得到的样本单元的每一个浸渍在一种电解液中，已经通过把LiPF6溶解在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中(EC/DEC体积比1/1，及LiPF6浓度1.0摩尔/升)制备了这种电解液，并且在与例2、4和5相同的条件下进行充电/放电循环试验。(例6)就样本单元而论，计算在第10次循环与第11次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第12次循环与第13次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表5中。
在表5中，表示为比较例6结果的数据是以上表2中所示比较例2的结果的重复。
表5
由表5可以看出，与比较例6中得到的样本单元相比，例6中得到的样本单元在第12次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第13次循环(其中放电电流密度是2.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，在比较例6中使用与例5中所用隔离物厚度相同的隔离物。即，本发明的电池改进了在高电流密度下的放电特性，这些特性优于使用常规微孔PE膜隔离物的电池。如已经在上面描述的那样，推测其原因在于，本发明中使用的隔离物具有一种独特的孔隙结构，它对于实现较高的离子传导性能，比上述常规隔离物的孔隙结构更有效，并且由于隔离物这种改进的离子传导性，使利用本发明所用隔离物的样本单元，在高电流密度下表现出改进的放电特性。
另外，在例6的样本单元的情况下，例6具有一种形成在正极11与负极12之间的双层结构(包括隔离物13A和隔离物13B)，其中隔离物13A(形成在阴极活性材料层11a上)包括一层高熔点(2055℃)无机化合物颗粒，而隔离物13B(形成在阳极活性材料层12a上)包括一层低熔点(140℃)合成树脂颗粒，该双层结构还起保险丝的作用。即，当导致具有这种双层结构的电池有高温时，仅熔化隔离物13B中所含的树脂颗粒，并且生成的熔化树脂封闭隔离物13A的空隙，由此切断电流(即，双层结构起保险丝的作用)。
例7使用具有图7(b)所示结构的样本单元，以基本上与例1、2、3、4、5和6相同的方式，检查本发明电池的充电/放电循环特性。
薄片电极按如下单独地生产。
(正极)把作为阴极活性材料的LiMn2O4、作为填充物的薄层石墨、及作为粘合剂的氟橡胶(LiMn2O4/薄层石墨/氟橡胶的重量比100/6/1.96)混合在乙酸乙酯和乙基溶纤剂的混合溶剂(乙酸乙酯/乙基溶纤剂的体积比1/3)中，由此得到一种用于涂敷的软膏。把得到的软膏涂到具有15μm厚度的铝箔11a(集电器)的一个表面上，接着烘干。借助于一个压延辊压制生成的涂敷铝箔，由此得到具有112μm厚阴极活性材料层11b的正极11。
(负极)把每一种都作为阳极活性材料的中间相沥青碳纤维石墨和薄层石墨、作为分散剂的羧甲基纤维素和作为粘合剂的胶乳(中间相沥青碳纤维石墨/薄层石墨/羧甲基纤维素/胶乳的重量比90/10/1.4/1.8)在净化水中混合，由此得到一种用于涂敷的软膏。把得到的软膏涂到具有12μm厚度的铜箔12a(集电器)的一个表面上，接着烘干。借助于一个压延辊压制生成的涂敷铜箔，由此得到具有81μm厚阳极活性材料层12b的负极12。
(绝缘物质的集合形式颗粒)通过下述方法使用下述材料，制备绝缘物质的集合形式颗粒。
(所用材料)绝缘物质颗粒具有1.0μm平均粒径的α-Al2O3颗粒。
粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)(KF#1100，由日本的Kureha ChemicalIndustry Co.LTD.制造和销售)。
溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
(制备方法)把α-Al2O3颗粒和PVDF颗粒(α-Al2O3/PVDF的重量比100/5)相互混合，以得到一种粉状混合物。然后，对于得到的粉状混合物添加NMP，以得到一种具有重量固体含量56.8％的粉浆。
用刮刀把得到的粉浆以预定的均匀厚度，涂到正极11的阴极活性材料层11b的表面和负极12的阳极活性材料层12b的表面的每一个上，接着在炉中在120℃下烘干15分钟，由此得到隔离物13A和13B，其中隔离物13A和13B的每一层都包括一层集合形式的α-Al2O3颗粒，并且隔离物13A和13B分别以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上。隔离物13A和13B的每一层都具有孔隙度52％。除样本隔离物的每层形成在铝箔制的盘上，且然后从盘上剥离外，就以基本上与制备隔离物13A和制备隔离物13B相同的方式制备的样本隔离物而论，借助于一种水银孔率计(由日本Shimadzu Corp.制造和销售)测得隔离物13A和13B的孔隙度。
构造具有隔离物13A(它以静止形式直接形成在阴极活性材料层11b上)的正极11，以便具有1.5cm×1.0cm的表面积。构造具有隔离物13B(它以静止形式直接形成在阳极活性材料层12b上)的负极12，以便具有1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。
然后，组合得到的正极薄片和得到的负极薄片，从而以彼此相对着形成在阴极活性材料层11b上的隔离物13A和形成在阳极活性材料层12b上的隔离物13B的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图7(b)所示结构的样本单元。在得到的样本单元中，分别形成在阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b上的隔离物总厚度是25μm。把得到的样本单元浸渍在一种电解液中，已经通过把LiPF6溶解在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中(EC/DEC体积比1/1，及LiPF6浓度1.0摩尔/升)制备了这种电解液，并且在与例2、3、4、5和6相同的条件下进行充电/放电循环试验。(例7)在比较例7中，按如下制备一种样本单元。以基本上与例7相同的方式单独地得到正极11和负极12。构造得到的正极11和得到的负极12，以便分别具有1.5cm×1.0cm的表面积和1.55cm×1.05cm的表面积。(这些表面积是两个电极面对面表面上的)。然后，组合得到的正极薄片、得到的负极薄片和隔离物13{一种具有25μm厚度和36％孔隙度的微孔聚乙烯(PE)膜}，从而以彼此相对着隔离物13的位置关系，布置阴极活性材料层11b和阳极活性材料层12b，由此得到具有图1(B)所示结构的样本单元。把得到的样本单元浸渍在与例2中相同的电解液中，并且在与例2相同的条件下进行充电/放电循环试验。
就在例7中得到的样本单元和在比较例7中得到的样本单元的每一个而论，计算在第10次循环与第11次循环之间的放电容量下降比率(％)和在第12次循环与第13次循环之间的放电容量下降比率(％)。结果表示在表6中。
表6
由表6可以看出，与比较例7中得到的样本单元相比，例7中得到的样本单元在第12次循环(其中放电电流密度是1/3C)与第13次循环(其中放电电流密度是2.0C)之间具有明显小的放电容量下降比率(％)，在比较例7中所用隔离物具有与例7中所用隔离物相同的厚度。即，本发明的电池改进了在高电流密度下的放电特性，这些特性优于使用常规微孔PE膜隔离物的电池。如已经在上面描述的那样，推测其原因在于，本发明中使用的隔离物具有一种独特的孔隙结构，它对于实现较高的离子传导性能，比上述常规隔离物的孔隙结构更有效，并且由于隔离物这种改进的离子传导性，使利用本发明所用隔离物的样本单元，在高电流密度下表现出改进的放电特性。
本发明电池的优点不仅在于，电池即使在高放电电流密度下也表现出优良的放电特性而不损失安全性，而且在于与常规电池的情形相比，电池中每单位体积能容纳大量的活性材料，从而使本发明的电池与常规电池相比，表现出极高的性能。而且，本发明的电池即使在结构紧凑重量轻的条件下，也能表现出这样一种高性能。
权利要求
1.一种电池，包括一个壳体，一种包含在该壳体中的电解质，一个由一个阴极活性材料层组成的正极，一个由一个阳极活性材料层组成的负极，一种布置在所述正极与所述负极之间的多孔隔离物，其中所述多孔隔离物的两个相对表面分别面对着所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层，所述正极、所述负极和所述隔离物布置在壳体中，与所述电解质一起工作，所述多孔隔离物包括至少一层至少一种绝缘物质的集合形式颗粒，其中所述至少一层集合形式的颗粒具有一个三维的孔隙网，这些孔隙用作所述多孔隔离物中的微孔，并能从中通过离子。
2.根据权利要求1所述的电池，其中所述多孔隔离物还包括一种与所述颗粒混合的粘合剂，由此把所述颗粒粘合在一起。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述多孔隔离物以静止形式，直接形成在从包括所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层的组中选出的至少一个活性材料层上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电池，其中所述多孔隔离物具有在所述多孔隔离物干燥状态下测得的10％或更大的孔隙度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电池，其中所述多孔隔离物具有归因于所述集合形式颗粒的所述孔隙之外一个因素的离子导电特性。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电池，其中所述绝缘物质是一种无机物质。
7.根据权利要求1至5任一项所述的电池，其中所述绝缘物质是一种有机物质。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电池，其中所述集合形式的颗粒包括至少两种不同绝缘物质的颗粒。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电池，其中所述多孔隔离物包括分别由不同集合形式的颗粒组成的至少两层。
10.根据权利要求1至9任一项所述的电池，其中所述隔离物包括一个由至少一种无机绝缘物质的至少一层集合形式的颗粒组成的第一隔离物层、和一个由至少一种有机绝缘物质的至少一层集合形式的颗粒组成的第二隔离物层，所述第一隔离物层以静止形式，直接形成在从所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层中选出的一个活性材料层上，所述第二隔离物层以静止形式，直接形成在保持在所述阴极活性材料层与所述阳极活性材料层之间的其他活性材料层上。
11.根据权利要求1至10任一项所述的电池，其中所述电解质是一种无水电解质。
12.根据权利要求11所述的电池，其中所述无水电解质包含锂离子。
13.根据权利要求11或12所述的电池，其中所述阴极活性材料层包括锰酸锂。
14.一种用来生产一种电池的方法，包括(1)逐一提供一个由一个阴极活性材料层组成的正极和一个由一个阳极活性材料层组成的负极；(2)把至少一种绝缘物质颗粒和在分散介质中用于所述颗粒的一种粘合剂的分散混合物，涂敷到从包括所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层的组中选出的至少一个活性材料层上；(3)通过蒸发除去涂敷在所述至少一个活性材料层上的所述分散物的分散介质，以形成一层集合形式的所述颗粒，其中借助于所述粘合剂把所述颗粒粘合在一起，由此提供一种以静止形式直接形成在所述至少一个活性材料层上的多孔隔离物，其中所述集合形式的颗粒层具有一个三维的孔隙网；及(4)把至少一个具有形成在其活性材料层上的多孔隔离物的所述正极和所述负极布置在一个壳体中，从而以彼此相对着形成在所述至少一个活性材料层上的多孔隔离物的位置关系，布置所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层，与包含在所述壳体中的电解质一起工作。
全文摘要
公开的是一种电池,该电池包括一个由一个阴极活性材料层组成的正极、一个由一个阳极活性材料层组成的负极和一种布置在正极与负极之间的多孔隔离物,其中正极、负极和隔离物布置在一个包含一种电解质的壳体中,并且其中多孔隔离物包括至少一层至少一种绝缘物质的集合形式颗粒,集合形式的颗粒层具有一个三维的孔隙网,这些孔隙用作所述多孔隔离物中的微孔,并能从中通过离子。本发明电池的优点不仅在于,电池即使在高放电电流密度下也表现出优良的放电特性而不损失安全性,而且在于与常规电池的情形相比,电池中每单位体积能容纳大量的活性材料,从而使电池表现出高性能。
文档编号H01M10/40GK1191041SQ96195596
公开日1998年8月19日 申请日期1996年8月28日 优先权日1995年8月28日
发明者山下昌哉, 大木俊介 申请人:旭化成工业株式会社