非水电解质电池及电池组的制作方法_2

文档序号:9566131阅读:来源:国知局
负电极电流收集器3a优选由侣锥或侣合金锥制成,其在比0. 4V更高的电势 下电化学稳定。该侣合金锥可含有一种或多种元素如Mg、Ti、化、Mn、Fe、化、和Si。
[0036] 所述负电极3可通过例如下述方法制备。
[0037] 首先,通过在溶剂中悬浮所述负电极活性材料、导电剂、及粘合剂而制备浆液。将 该浆液施加在所述负电极电流收集器3a的一个或两个表面上,并干燥。然后,通过按压在 其上已经施加了浆液的负电极电流收集器3aW形成含负电极活性材料的层3b,并从而制 备负电极3。或者,可W将所述负电极活性材料、导电剂及粘合剂制成颗粒状,从而形成含负 电极活性材料的层3b。然后,通过将该颗粒状含负电极活性材料的层3b在负电极电流收集 器3a上成型而制备负电极3。
[003引(正电极)
[0039] 正电极5包括正电极电流收集器5a和含正电极活性材料的层化。所述含正电极 活性材料的层化包含正电极活性材料、导电剂、和粘合剂。该含正电极活性材料的层化形 成在正电极电流收集器5a的一个或两个表面上。
[0040] 正电极活性材料的实例包括吸收裡的二氧化儘(Mn〇2)、氧化铁、氧化儀、裡-儘 复合氧化物(如LixMri2〇4和LixMn〇2)、裡-儀复合氧化物(如LixNi〇2)、裡-钻复合氧化 物(如LixCo〇2)、裡-儀-钻复合氧化物(如LiNiiyC〇y〇2)、裡-儘-钻复合氧化物(如 LixMriyCoiy〇2)、裡-儀-钻-儘复合氧化物(如LiNiiyzC〇yMriz〇2)、裡-儀-钻-侣复合氧化物 (如LiNiiyzCOyAlz化)、具有尖晶石结构的裡-儘-儀复合氧化物(如LixMnzyNiy〇4)、具有橄 揽石结构的憐酸裡(如1巧6口〇4、^,1吐〇4、^,1111声6,?〇4、和^,(:0口〇4)、硫酸铁(尸62 6〇4)3)、 和氧化饥(如V205)。优选上述具有〇<x《1、〇《y《1、和0《Z《1。作为活性材料,运 些化合物可W单独使用或多个化合物结合使用。
[0041] 其中,优选氧化儀、裡-儘复合氧化物化ixMri2〇4)、裡-钻复合氧化物化ixC〇〇2)、 裡-儀-钻复合氧化物化ixNiiyC〇y〇2)、裡-儘-钻复合氧化物(LixMnyCoiy〇2)、 裡-儀-钻-儘复合氧化物(如LiNiiyzC〇yMnz〇2)、及具有橄揽石结构的憐酸裡(如 Lix化P〇4、LixMnP〇4、LixMniyFeyP〇4、和LixCoP〇4)。优选上述化合物 〇<x《1、〇《y《1、和 0《Z《1。
[0042] 导电剂的实例包括碳物质如乙烘黑、炭黑、石墨、碳纳米纤维和碳纳米管。运些碳 物质可W单独使用或多个碳物质结合使用。
[0043] 粘合剂将所述活性材料、导电剂、及电流收集器粘合在一起。该粘合剂的实例包括 聚四氣乙締(PTFE)、聚偏二氣乙締(PVD巧、氣橡胶、丙締酸系树脂、和纤维素如簇甲基纤维 素。
[0044] 含正电极活性材料的层化中正电极活性材料与裡吸收材料之合、导电剂、及粘合 剂的相应混合量优选为80-95 %重量、3-18 %重量、及2-17 %重量。通过设定导电剂的量为 3%重量或更多,导电剂可W实现上述效果。通过设定导电剂的量为18%重量或更少,可W 降低高溫存储过程中导电剂表面非水电解质的分解。通过设定粘合剂的量为2%重量或更 多,该粘合剂可提供足够的强度。通过设定粘合剂的量为17%重量或更少,可W降低作为绝 缘材料混入到正电极中的粘合剂的量,从而降低内部阻抗。
[0045] 所述正电极电流收集器5a优选为侣锥或侣合金锥。该侣合金锥可包含一种或多 种元素如Mg、Ti、ai、Mn、Fe、Cu、和Si。
[0046] 所述正电极5可例如通过下述方法制备。
[0047] 首先,通过在溶剂中悬浮所述正电极活性材料、导电剂、及粘合剂而制备浆液。将 该浆液施加在所述正电极电流收集器5a的一个或两个表面上,并干燥。然后,通过按压所 述在其上已经施加了浆液的正电极电流收集器5aW形成含正电极活性材料的层化,并从 而制备负电极5。或者,可W将所述正电极活性材料、导电剂及粘合剂制成颗粒状,从而形成 含正电极活性材料的层化。然后,通过将该颗粒状含正电极活性材料的层化在正电极电流 收集器5a上成型而制备正电极5。
[004引(非水电解质)
[0049] 非水溶剂包括在a位由控取代基取代的丫-下内醋。通过使用非水溶剂,可W得 到具有优异高溫特性和低溫特性的非水电解质电池。通过将电解质溶解在所述非水溶剂中 来制备非水电解质。电解质的浓度优选在0. 5-2. 5mol/l范围内。
[0050] 电解质的实例包括裡盐如高氯酸裡化iCl〇4)、六氣憐酸裡化iPFe)、四氣棚酸 裡化iBF4)、六氣神酸裡化iAsFe)、立氣甲横酸裡(LiCFsSOs)、和二立氣甲横酷亚胺裡 [LiN(CF3S02)2]。运些电解质可W单独使用,或者两个W上的电解质结合使用。所述电解质 优选包括LiPFe。
[0051] 在a位由控取代基取代的丫-下内醋的实例包括a-甲基-丫-下内醋、a-乙 基-丫-下内醋、和a-丙基-丫-下内醋。可包含在所述非水溶剂中的其它非水溶剂的实 例包括环碳酸醋如碳酸亚丙醋(PC)、碳酸亚乙醋巧C),和碳酸乙締醋,烷基碳酸醋如碳酸 二乙醋值EC)、碳酸二甲醋值MC)、和碳酸甲基乙基醋(MEC),环酸如四氨巧喃灯HF)、2-甲基 四氨巧喃(2MeTHF)、和二嗯烧值0讶,烷基酸如二甲氧基乙烧值ME)和二乙氧基乙烧值邸), 乙腊(AN),及环下讽(SL)。运些非水溶剂可W单独使用,或两种W上非水溶剂结合使用。
[0052] 更加优选的非水溶剂的实例包括混合溶剂,其包含至少由两个选自含有碳酸亚丙 醋(PC)、碳酸亚乙醋巧C)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二甲醋值MC)和碳酸甲基乙基醋(MEC) 的组中的溶剂混合在一起的混合溶剂,及在a位由控取代基取代的丫-下内醋。通过使用 运样的混合溶剂,可W得到具有优异高溫特性和低溫特性的非水电解质电池。当使用运类 混合溶剂时在a位由控取代基取代的丫-下内醋在所述非水溶剂中的量优选为20-80%重 量。
[005引(分隔物)
[0054] 由如聚乙締、聚丙締、纤维素、或聚偏二氣乙締(PVd巧等材料形成的合成树脂多 孔膜或无纺布可被用作分隔物4。其中,由聚乙締或聚丙締烙体在固定溫度下制成的多孔膜 可W切断电流,因此从安全性的角度是优选的。
[005引(容器)
[0056] 由叠层膜制成的袋状容器或由金属制成的容器可被用作所述容器2。
[0057]金属层夹在树脂薄膜中的多层膜被用作叠层膜。为了节省重量,所述金属层优 选是侣锥或侣合金锥。作为树脂薄膜,例如,可W使用聚合物材料如聚丙締(P巧、聚乙締 (PE)、尼龙、或聚对苯二甲酸乙二醇醋(PET)。叠层膜可通过热封成型为容器的形状。所述 叠层膜的厚度优选为0. 2mm或更低。
[0058] 由金属制成的容器可由侣或侣合金制造成型。所述侣合金优选包含一种或多种元 素如儀、锋、和娃。另外一方面,过渡金属如铁、铜、儀、和铭的含量优选设定为I(K)PPm或更 低。相应地,高溫环境下的长期可靠性和散热性可被显著改善。由金属制成的容器的厚度 最好是0. 5mm或更低,该容器的厚度更优选是0. 2mm或更低。
[0059] 电池形状的实例包括平板形、角形、圆筒形、硬币形、钮扣形、片形、和叠层形。当 然,除了安装在移动电子设备内的小电池外,所述电池也可W是安装在双轮或四轮车辆上 的大电池。
[0060](正电极端子)
[0061] 所述正电极端子7由相对Li/Li+电势在3. 0 - 4. 5V范围内电稳定、同时具有电导 性的材料制成。所述正电极端子7优选由侣或侣合金制成。该侣合金可含有一种或多种元 素如Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、化、和Si。所述正电极端子7优选由与正电极电流收集器5a相同 的材料制成,从而降低与正电极电流收集器5a的接触电阻。
[006引(负电极端子)
[0063] 所述负电极端子6由相对Li/Li+电势在0.4-3.OV范围内电稳定、同时具有电导 性的材料制成。所述负电极端子6优选由侣或侣合金制成。该侣合金可含有一种或多种元 素如Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、化、和Si。所述负电极端子6优选由与负电极电流收集器3a相同 的材料制成,从而降低与负电极电流收集器3a的接触电阻。
[0064](第二实施方案)
[0065] 下面将详细说明一个实施方案的电池组。
[0066] 第二实施方案的电池组包括一个或多个第一实施方案的非水电解质电池(即单 元电池)。当所述电池组中包含多个单元电池时,排列各单元电池W使单元电池串联、并联、 或串联和并联地电连接在一起。
[0067] 将参照图5和6详细说明该电池组。图1和3所示的平板电池可被用作单元电池 21。
[006引将多个单元电池21堆叠使得向外突出的负电极端子6和正电极端子7在相同的 方向上对齐,并用胶带22固定而构成电池模块23。如图6所示,运些单元电池21被串联地 相互电连接在一起。
[0069] 印刷电路板24被安置相对于单元电池21的侧表面,所述负电极端子6和正电极 端子7从其中突出来。如图6所示,热敏电阻25、保护电路26、和将电传导到外部设备的传 导端子27被安装在此印刷电路板24上。此外,电绝缘板(没有示出)被安装在此印刷电 路板24上,与所述电池模块23相对,W避免不必要地连接到电池模块23的导线上。
[0070] 正电极引线2
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