CN100338815C - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池，其能够改善电池特性如高温贮存特性。该电池包括电池装置，其中阴极和阳极连同其间的隔纸一起卷绕。阳极包括能够植入并析出Li的阳极材料作为阳极活性材料。电解质溶液注入到隔纸之间。电解质溶液包括溶剂以及溶解在溶剂中的电解盐如Li[B(CF3)4]，可以用化学式B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示该电解盐。RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烃基团且彼此不完全相同，其中氟或者碳的数量分别为从1至12。从而，改善高温贮存特性。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种包括阴极、阳极以及电解质的电池。
背景技术
近年来，众多便携式电子装置(如组合式照相机(磁带录像机)、移动电话、以及笔记本电脑)都已得到广泛应用。已经对这些装置进行小型化和减轻重量。伴随这些情况，为了提高电池(特别是作为这些电子装置的便携式电源的锂离子二次电池)的能量密度，进行了积极的研究和进展。
作为能够获得高能量密度的二次电池，例如，有一种锂离子二次电池，其中用一种材料(如能够植入和析取锂(Li)的碳材料)作为阳极。锂离子二次电池设计为植入到阳极材料中的锂总是处于离子状态。因此，其能量密度主要取决于可植入阳极材料中的锂离子的数量。因此，可想见，通过增加锂离子的植入量进一步提高锂离子二次电池的能量密度。然而，使用目前视作能够最有效的植入和析取锂离子的材料的石墨，植入量的理论极限为每1克的电量为372mAh。目前，几乎已经达到了这个极限。
作为能够获得高能量密度的二次电池，例如，还有一种锂金属二次电池，其中锂金属用作阳极，并利用锂金属的沉淀和溶解反应作为阳极反应。锂金属具有高理论电化当量(2054mAh/cm3)，并具有相当于用于锂离子二次电池的石墨的2.5倍的能量密度。因此，锂金属二次电池具有实现超过锂离子二次电池的高能量容量的潜力。
迄今为止，众多研究人员对锂金属二次电池的实际应用进行了研究和开发(例如，参见由Jean-Paul Gabano编写的，“锂电池”，学术出版社，伦敦，纽约(1983))。然而，在锂金属二次电池中，反复充放电后，其放电容量明显退化。因此，其实际应用目前还困难。该容量退化是基于利用阳极中锂金属的沉淀和溶解反应的锂金属二次电池。该容量退化的原因是在充电和放电中，沉淀的锂金属脱离阳极，或由于与电解质反应而失去活性。
因此，本发明的申请人开发了一种新型二次电池，其中阳极容量包括植入和析出锂金属的容量分量以及沉淀和溶解锂金属的容量分量，且阳极容量由前述两种容量分量之和表示(例如，参见国际公开No.WO01/22519)。该二次电池中，使用能够植入和析出锂离子的碳材料作为阳极，在充电过程中，锂金属沉淀在碳材料的表面上。根据该二次电池，希望在获得高能量密度的同时能够改善充放电循环特性。
通常，作为用于使用锂作为电池反应物质的电池的电解质，考虑到其高导电性和稳定的电势，已经广泛使用一种其中将LiPF6作为电解盐溶解到碳酸酯非水溶剂(如碳酸丙二酯和碳酸二乙酯)的电解质。
然而，LiPF6的热稳定性不令人满意。因此，当将LiPF6用于电池时，存在高温贮存特性等特性降低的问题。甚至当电解质中LiPF6稍微发生热分解时，这种特性恶化就会加强。
除了LiPF6之外，LiBF4、LiCF3SO3、LiClO4、以及LiAsF6也是熟知的电解盐。然而，这些电解盐也存在各自的问题。即，LiBF4具有很高的热稳定性和氧化稳定性，但导电性低，LiCF3SO3具有很高的热稳定性但导电性和氧化稳定性低，这导致在4V或者更高的高电压下充电时，无法获得充分放电特性的问题。另外，LiClO4和LiAsF6具有高导电性，但是存在无法获得出色的充电和放电特性的问题。此外，使用LiClO4或者LiAsF6的电解质总是具有较小的电势。因此，当沉淀高度反应的锂金属时，存在这些电解质与锂金属反应，导致容量降低的问题。因此，为了解决前述问题，考虑要使用一种新型的电解盐。
同时，新近已经合成了一种用化学式Mn+([BR14]-)n(其中，Mn+表示阳离子，n表示化合价。R1表示CxF2x+1(1≤x≤8))表示的电解盐。可考虑在二次电池和电容器中使用这种新型电解盐(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2002-25610和日本未审查专利申请公开No.2002-308884)。
然而，还没有获得关于将这种新型电解盐用于上述使用锂作为电池反应物质的电池的报道。因此，该新型电解盐的实用性还是未知的。
发明内容
考虑到上述问题完成了本发明，本发明的目的在于提供一种能够改善电池性能比如高温特性的电池。
本发明的第一种电池包括阴极；阳极；以及电解质，其中电解质包括用化学式1表示的阴离子。
[化学式1]
B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-
化学式1中，RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烃基团且彼此不完全相同，其中氟或者碳的数量分别为1至12。
本发明的第二种电池包括阴极、阳极、以及电解质，其中阳极容量包括通过轻金属的植入和析出的容量分量以及通过轻金属的沉淀和溶解的容量分量，阳极容量由该些容量分量之和表示，并且电解质包括由化学式1表示的阴离子。
本发明的第三种电池包括阴极、阳极、以及电解质，其中电解质包括高分子量化合物和用化学式1表示的阴离子。
根据本发明的第一种至第三种电池，电解质包括上述阴离子。因此，能够改善电池特性如高温贮存特性。
特别地，在另外包括除上述阴离子之外的其它阴离子时，例如，能够减少内阻并进一步改善电池特性。
此外，在电解质中的水含量相对于电解质的质量比为100ppm或者更少时，能够进一步改善电池的高温存贮特性。
在后面的描述中，将更加全面的显示出本发明的其它和另外的目的、特征和优点。
附图说明
图1为示出根据本发明第一实施例的二次电池的结构的横截面图；
图2为图1所示的电池装置的局部的放大横截面图；
图3为示出根据本发明第二实施例的二次电池的结构的横截面图；
图4为示出根据本发明第四实施例的二次电池的结构的斜透视图；
图5为示出沿图4所示电池装置的V-V线截取结构的横截面图；以及
图6为示出本发明示例4-1至4-6形成的二次电池的结构的横截面图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。
[第一实施例]
根据本发明第一实施例的二次电池为所谓锂离子二次电池，其中阳极容量由作为轻金属的锂的植入和析出通过容量分量表示。图1示出了二次电池的结构。该二次电池称作圆柱型电池，包括电池装置20，其中带状阴极21和带状阳极22夹着隔纸23在电池外壳11内卷绕成近似中空的圆柱的形状。电池外壳11由例如镀镍(Ni)的铁(Fe)构成。电池外壳11的一端封闭，其另一端开放。在电池外壳11内部，一对绝缘板12和13分别设置成将电池装置20夹在绝缘板12与13之间，且将绝缘板12和13垂直于卷绕的周边表面安放。
在电池外壳11的开口端，借助垫圈17堵缝来安装电池盖14以及在电池盖14内设置的安全阀机构15和PTC(阳极温度系数)装置16。密封电池外壳11内部。电池盖14由例如近似于电池外壳11的材料构成。安全阀机构15经PTC装置16电连接至电池盖14。当电池内压由于内部短路或者外部受热而达到或者高于某个水平时，圆盘板15A反转以切断电池盖14与电池装置20之间的电连接。当温度升高时，PTC装置16通过升高其电阻值限制电流从而避免由大电流导致异常热的产生。垫圈17由例如绝缘材料构成并且其表面用沥青涂覆。
电池装置20例如为卷绕而成，且中心钉24插入在电池装置20的中心。由铝(Al)等材料构成的阴极端25与电池装置20的阴极21连接。由镍(Ni)等材料构成的阳极端26与电池装置20的阳极22连接。阴极端25通过焊接至安全阀机构15与电池盖14电连接。阴极端26与电池外壳11焊接并电连接。
图2为图1所示的电池装置20局部的放大图。阴极21包括例如具有一对相向表面的阴极集流体21A和设置在阴极集流体21A的两侧或者单侧的阴极活性材料层21B。阴极集流体21A例如由金属箔(如铝箔、镍箔以及不锈钢箔)构成。
阴极活性材料层21B包括例如能够植入和析出锂的一种或多种阴极材料作为阴极活性材料。此外，阴极活性材料层21B也可包括导电剂(如碳材料)，以及如果必要，还包括粘结剂(如聚偏二氟乙烯)。作为能够植入并析出锂的阴极材料，例如，优选包括充足量锂的材料。例如，含锂和过渡金属的复合氧化物、以及含锂的层间化合物是适合的。特别地，更加优选包括自钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁、钒(V)、以及钛(Ti)构成的组中选取的至少一种作为过渡金属的复合氧化物。此外，复合氧化物，其中部分过渡金属元素由其它元素(如铝)替换也是优选的。这种复合氧化物的示例包括一种由化学式Lix1MIO2(MI表示一种或多种过渡金属。x1的值基于电池的充电或者放电状态而不同，通常该值在0.05≤x1≤1.10的范围内)表示的复合氧化物，以及一种由化学式Lix2MIIPO4(MII表示一种或多种过渡金属。x2的值基于电池的充电或者放电状态而不同，通常该值在0.05≤x2≤1.10的范围内)表示的复合氧化物。更特别地，这种复合氧化物的示例包括钴酸锂、镍酸锂、钴镍酸锂、具有尖晶石型晶体结构的锰酸锂，以及具有橄榄石型晶体结构的铁磷酸锂。
阳极22包括例如具有一对相向表面的阳极集流体22A，以及设置在阳极集流体22A两侧或者单侧的阳极活性材料层22B。阳极集流体22A优选例如由铜(Cu)、不锈钢、镍、钛、钨(W)、钼(Mo)、或者铝制成。特别地，在某些情况下，阳极集流体22A优选由易于与阳极活性材料层22B形成合金的金属制成。例如，如下所述，当阳极活性材料层22B包括自硅(Si)和锡(Sn)的单质以及化合物构成的组中选取的至少一种时，铜、钛、铝、以及镍可作为易于与阳极活性材料层22B生成合金的金属。尽管阳极集流体22A可以通过单层构成，但是也可通过多层构成。在此情况下，与阳极活性材料层22B接触的层可以由易于与阳极活性材料层22B形成合金的金属材料制得，而其它层可以由其它金属材料制得。
阳极活性材料层22B包括例如能够植入和析出锂的阳极材料作为阳极活性材料。能够植入并析出锂的阳极材料的量相对大于阴极活性材料的量。因此，在此二次电池中，充电期间阳极22上未沉淀锂金属。即，此二次电池为上述所谓锂离子二次电池。在此说明书中，锂的植入和析出是指不丧失锂离子离子性的锂离子电化学植入和析出。“不丧失离子性”不仅包括完全离子性，也包括不完全离子性。例如，可以列举由于电化学插入反应使得锂离子吸附在石墨中。此外，可以列举锂吸附在包括金属间化合物的合金中，以及由于合金的生成造成的锂的吸附。
能够植入并析出锂的阳极材料的示例包括碳材料、金属氧化物、以及高分子量化合物。碳材料的示例包括可石墨化的碳、表面(002)的表面间隔为0.37nm或者以上的不可石墨化的碳、以及表面(002)的表面间隔为0.340nm或者以下的石墨。更具体的示例包括热解碳、焦炭、石墨、玻璃碳、有机高分子量化合物烧结体、碳纤维、以及活性碳。焦炭包括沥青焦炭、针状焦炭、以及石油焦炭。有机高分子量化合物烧结体是指通过在适当的温度下烧结并碳化高分子量化合物(如苯酚树脂和呋喃树脂)所得的物质。金属氧化物的示例包括氧化铁、氧化钌、以及氧化钼。高分子量化合物的示例包括聚乙炔和聚吡咯。
此外，能够植入和析出锂的阳极材料的示例包括单质、合金、以及能够与锂形成合金的金属元素或非金属元素的化合物。本说明书中，合金的示例包括由两种或者更多种金属元素构成的合金，还包括由一种或者多种金属元素和一种或多种非金属元素构成的合金。材料结构的示例包括固溶结构、共晶(共晶混合物)结构、金属间化合结构、以及包括两种或者两种上述结构的共存状态。
金属元素或者非金属元素的示例包括锡、铅(Pb)、铝、铟(In)、硅、锌(Zn)、铜、钴、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、镁(Mg)、硼(B)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、铪(Hf)、锆(Zr)、以及钇(Y)。合金或其化合物的示例包括用化学式MayMbz表示的物质。该化学式中，Ma表示至少一种能够与锂形成合金的金属元素或者非金属元素，Mb表示除Ma之外的至少一种元素。y和z的值分别满足y＞0，z≥0。
具体的，优选长周期周期表中14族的金属元素或者非金属元素的单质、合金、或者化合物。特别优选硅和锡的单质、合金、以及化合物，因为其植入和析出锂的能力强，并且与取决于所施加化合物的石墨相比较能够改善阳极22的能量密度。这些材料可以是晶体或者非晶体。
这种合金和化合物的具体示例包括LiAl、AlSb、CuMgSb、SiB4、SiB6、Mg2Si、Mg2Sn、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0＜v≤2)、SnOw(0＜w≤2)、SnSiO3、LiSiO、以及LiSnO。
例如通过涂覆形成该阳极活性材料层22B，其可包括添加到阳极活性材料中的粘结剂(如聚偏二氟乙烯)。此外，可以通过自气相法、液相法、以及烧结法构成的组中选取的至少一种方法形成阳极活性材料层22B。因为可以避免由充放电造成的阳极活性材料层22B的膨胀和收缩带来的破坏，优选将阳极集流体22A和阳极活性材料层22B一体化，且可以改善阳极活性材料层22B的导电性。此外，优选此情况还因为可以减少或者排除粘结剂、空隙等，并且阳极22可成为薄膜。
优选阳极活性材料层22B在阳极集流体22A的至少一部分界面之上与阳极集流体22A形成合金。更具体的，优选在界面上，阳极集流体22A的构成元素扩散到阳极活性材料层22B，或者阳极活性材料的构成元素扩散到阳极集流体22A中，或者阳极集流体22A和阳极活性材料22B两者的构成元素彼此扩散到对方中。通常通过气相法、液相法或者烧结法在形成阳极活性材料层22B同时形成此合金。然而，也可进一步通过热处理形成合金。
隔纸23是用来将阴极21与阳极22分隔开，以避免通过阴极与阳极之间的接触而产生的短路，并可以让锂离子通过。隔纸23由例如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等合成树脂制成的多孔膜构成，或者由无机材料如陶制无纺布制成的多孔膜构成。隔纸23的结构中可以层叠两个或更多个上述多孔膜。具体的，优选由聚烯烃制得的多孔膜，因为其具有优异的避免短路的作用，还具有通过断路作用改善电池安全性的能力。特别的，还优选聚乙烯，因为其可以在100℃到160℃的范围内获得断路作用的能力，并还具有优异的电化学稳定性。此外，还优选聚丙烯。也可使用通过共聚聚乙烯或者聚丙烯或其混合物得到的具有化学稳定性的其它树脂。
用液体电解质的电解质溶液浸润此隔纸23。此电解质溶液包括例如溶剂和溶解在此溶剂中的电解盐。如果需要，电解溶液也可以包括添加剂。可以使用各种常规使用的非水溶剂作为溶剂。溶剂的具体示例包括环状碳酸酯，如乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、丁烯碳酸酯、及亚乙烯碳酸酯；链状酯，如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、及乙基甲基碳酸酯；羧酸酯，如乙酸甲酯、丙酸甲酯、及丁酸甲酯；及醚，如γ-丁内酯、γ-戊内酯、环丁砜(四氢噻吩-1，1-二氧化物)、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、及1，2-二甲氧基乙烷。
[化学式2]
Figure C20041005953900111
作为电解盐，包括由至少一种具有用化学式2所表示的结构的金属盐的第一电解盐。即，该电解质溶液包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的一种或多种阴离子。因此，能够改善电池特性如高温贮存特性。优选锂盐作为电解盐。然而，不仅锂盐，也可以使用其它金属盐如钠盐、钾盐、镁盐、钙盐、以及铝盐。可由阴极21等提供对充放电反应起作用的锂。
在化学式2中，M表示金属元素，RF1、RF2、RF3、和RF4表示全氟烷基(perfluoro alkyl group)，其氟或碳的数目分别为从1至12。RF1、RF2、RF3、以及RF4可以彼此相同或不同。n表示金属元素M的离子化合价。全氟烷基是以氟取代烷基中的氢形成的基团，例如表示为化学式CkF2k+1(1≤k≤12)，且其形状为直链型或者分支型。
第一电解盐的锂盐的示例包括Li[B(CF3)4]、Li[BF(CF3)3]、Li[BF2(CF3)2]、Li[BF3(CF3)]、Li[B(C2F5)4]、Li[BF3(C2F5)]、Li[BF2(C2F5)2]、Li[BF(C2F5)3]、以及Li[B(C3F7)4]。
作为电解盐，优选除第一电解盐之外还使用一种或者多种第二电解盐。即，优选电解质溶液包括除了用化学式B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的第一阴离子之外的其它第二阴离子，因为可以减少内电阻，且可以进一步改善电池特性。第二阴离子的示例包括B(C6H5)4 -、CH3SO3 -、CF3SO3 -、AlCl4 -、SiF6 -、Cl-、Br-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、AsF6 -，用化学式3表示的阴离子，以及用化学式4表示的阴离子。用化学式3表示的阴离子的具体示例包括[N(CF3SO2)2]-、[N(C2F5SO2)2]-、以及[N(C4F9SO2)(CF3SO2)]-。用化学式4表示的阴离子的具体示例包括[C(CF3SO2)3]-等。
[化学式3]
[N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-
在化学式3中，i和j是1或者以上的整数。
[化学式4]
[C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-
在化学式4中，p、q和r是1或者以上的整数。
特别的，由于能够起到更好的作用并且获得高传导率，作为第二阴离子，优选包括PF6 -、BF4 -、ClO4 -、AsF6 -、用化学式3表示的阴离子、以及用化学式4表示的阴离子中的至少一种。特别的，优选包括PF6 -。更优选，还包括其它第二阴离子，例如除了PF6 -之外的自BF4 -、ClO4 -、AsF6 -、用化学式3表示的阴离子、以及用化学式4表示的阴离子构成的组中选取的至少一种。
优选电解质溶液中水分含量相对于电解质溶液的质量比为100ppm或者更少。更优选不含水分的。当水分含量大时，上述第一电解盐或者第一阴离子可在高温下分解，且可使高温贮存特性恶化。
例如，可以用如下法制得该二次电池。
首先，例如，通过在阴极集流体21A上形成阴极活性材料层21B制得阴极21。例如，按如下方法形成阴极活性材料层21B。首先，混合阴极活性材料粉末、导电试剂(如碳材料)、以及粘结剂(如聚偏二氟乙烯)以制备阴极混合物。将该阴极混合物扩散到载体流体如N-甲基-2-吡咯烷酮之中以获得阴极混合浆料。接着，将该阴极混合浆料用于阴极集流体21A上，干燥并压缩塑模以形成阴极活性材料层21B。
此外，例如，通过在阳极集流体22A上形成阳极活性材料层22B制备阳极22。例如，按如下方法形成阳极活性材料层22B。首先，混合阳极活性材料粉末、粘结剂(如聚偏二氟乙烯)以制备阳极混合物。将该阳极混合物扩散到载体流体如N-甲基-2-吡咯烷酮之中以获得阳极混合浆料。接着，将该阳极混合浆料用于阳极集流体22A，干燥，压缩塑模以形成阳极活性材料层22B。
另外，可以利用气相法或者液相法在阳极集流体22A上沉积阳极活性材料来形成阳极活性材料层22B。此外，还可通过烧结法形成阳极活性材料层22B，其中在阳极集流体22A上形成包括颗粒状阳极活性材料的前驱层，之后进行烧结。可以通过组合气相法、液相法以及烧结法中的两种或多种来形成阳极活性材料层22B。某些情况下，通过使用选自由气相法、液相法以及烧结法构成的组中的至少一种形成阳极活性材料层22B，和阳极集流体22A的至少一部分面接的阳极活性材料层22B可以与阳极集流体22A形成合金。
为了在阳极集流体22A与阳极活性材料层22之间的界面上进一步形成合金，可以在真空环境或者非氧化环境中实施热处理。特别的，当通过下述电镀法形成阳极活性材料层22B时，阳极活性材料层22B即使在与阳极集流体22A的界面上也难以形成合金。因此，在此情况下，优选必须实施热处理。此外，当用气相法形成阳极活性材料层22B时，在阳极集流体22A与阳极活性材料层22B之间的界面上进一步形成合金也能改善性能。因此，在此情况下，也优选必须实施热处理。
例如，作为气相法，可使用物理沉积法或者化学沉积法。更具体的，可以利用真空沉积法、溅射法、离子电镀法、激光烧蚀法、热CVD(化学气相沉积)法、以及等离子体CVD法。作为液相法，可使用已知的方法，如电解电镀和非电解电镀。关于烧结法，可使用已知方法。例如，大气烧结法、反应烧结法、以及热压烧结法。
接下来，使用焊接等手段将阴极端25连接在阴极集流体21A之上，并使用焊接等手段将阳极端26连接在阳极集流体22A之上。之后，将阴极21和阳极22与中间的隔纸23卷绕起来。将阴极端25的一个末端焊接到安全阀机构15上，并将阳极端26的一个末端焊接到电池外壳11上。将卷绕的阴极21和阳极22夹在一对绝缘板12和13之间，从而将阴极21和阳极22容纳在电池外壳11之内。将阴极21和阳极22容纳在电池外壳11内之后，将电解质溶液注入到电池外壳11之中，并浸润隔纸23。之后，在电池外壳11的开口端，通过用垫圈17填缝来固定电池盖14、安全阀机构15、以及PTC装置16。由此完成本实施例的二次电池。
该二次电池中，充电时，锂离子从阴极21析出，并通过电解质溶液进入阳极22内。放电时，例如，锂离子从阳极22析出，并通过电解质溶液进入到阴极21内。在此情况下，电解质溶液包括第一阴离子，用化学式B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示。因此，即使在高温贮存时也可获得高容量。
如上所述，根据本实施例，电解质溶液包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的第一阴离子。因此，能够改善电池性能，如高温贮存特性。
特别的，在除第一阴离子之外还包括其它第二阴离子时，通过减少内阻等能够进一步改善性能。
另外，在电解质溶液中的水分相对于电解质溶液的质量比为100ppm或者更少时，能够进一步改善高温贮存特性。
[第二实施例]
根据本发明第二实施例的二次电池为锂金属二次电池，其中阳极容量用通过作为轻金属的锂的植入和析出的容量分量表示。图3示出了该二次电池的结构。该二次电池称为硬币型二次电池。将容纳在外杯31中的板形阴极32和容纳在外杯33中的板形阳极34与其中的隔纸35层叠起来。通过用绝缘垫圈36填缝将外套31和外杯33的外边缘密闭。例如，外套31和外杯33分别由金属(如不锈钢和铝)构成。
阴极32包括具有一对相对表面的阴极集流体32A以及设置在阴极集流体32A单侧上的阴极活性材料层32B。阳极34包括具有一对相对表面的阳极集流体34A以及设置在阳极集流体34A单侧上的阳极活性材料层34B。阴极集流体32A、阴极活性材料层32B、阳极集流体34A、以及隔纸35与第一实施例的相似。
阳极活性材料层34B由充电期间沉淀出来的锂金属构成。阳极活性材料层34B在组装过程中不存在，并在放电期间溶解。即，在该二次电池中，使用锂金属作为阳极活性材料。
可以使用与第一实施例中相似的方法制造该二次电池，不同的是阳极活性材料层34B通过充电形成。
在该二次电池中，例如在充电时，锂离子从阴极32中析出，并通过电解质溶液沉积在阳极集流体34A的表面上作为锂金属。结果，如图3所示，形成阳极活性材料层34B。例如在放电时，锂金属作为锂离子从阳极活性材料层34B洗提出，通过电解质溶液植入到阴极32内。
如上，在该实施例中，电解质包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)(RF4)]-表示的第一阴离子。因此，能够起到与第一实施例相似的作用。此外，在该实施例中，用锂金属作为阳极活性材料，用锂的沉淀和溶解的容量分量表示阳极34的容量。因此，能够获得高能量密度。
在上述的二次电池中，已经描述了在充电期间形成阳极活性材料层34B的情况。然而，也可以这样构造该二次电池，即在组装时已经包括阳极活性材料层34B。此情况中，上述二次电池，可以在阳极集流体34A上设置阳极活性材料层34B，但也可以利用阳极活性材料层34B作为阳极集流体，而省略阳极集流体34A。
[第三实施例]
根据本发明第三实施例的二次电池中，阳极容量包括通过作为轻金属的锂的植入和析出的容量分量，以及通过锂的沉淀和溶的容量分量，并且用前述两种容量分量之和表示阳极容量。该二次电池具有与第一实施例相似的结构和作用，并可以用与第一实施例相似的方法制造，只是阳极活性材料层的结构与第一实施例不同。因此，将参照图1并使用相同的附图标记进行描述。略去对相同部分的具体描述。
阳极活性材料层22B包括能够相对于阴极活性材料已相对低的速率植入和析出锂。因此，在该二次电池中，充电期间在阳极材料的表面上沉淀出锂金属。更特别的，在开路电压低于过充电电压的状态下在阳极材料的表面上沉淀出锂金属。如上所述，阳极22的容量包括通过锂的植入和析出的容量分量以及通过锂的沉淀和溶解的容量分量，用这两种容量分量之和表示阳极22的容量。即，在该二次电池中，沉淀锂金属时能够植入和析出锂的阳极材料用作基本材料，并且阳极材料和锂金属都用作阳极活性材料。过度充电电压指的是当电池达到过充电状态时的开路电压。例如，过充电电压指的是高于“完全充电”电池的开路电压的电压值，“完全充电”在“锂二次电池的安全评估准则”(SBA G1101)中描述并定义，由日本蓄电池产业会社(日本电池协会)测定的准则之一。换言之，过充电电压指的是高于利用获得各个电池标准电容而使用的充电法、标准充电法或者可取的充电法充电之后得到的开路电压的电压。
该二次电池与传统的锂离子二次电池在使用能够植入和析出锂的阳极材料作为阳极22方面是相似的。此外，该二次电池与传统的锂金属二次电池在阳极22上沉淀出锂金属方面是相似的。然而，通过在能够植入和析出锂的阳极材料上沉积锂金属，产生了下列优点。
首先，可以植入和析出锂的阳极材料一般具有大表面积。因此，可以均匀地沉淀出锂金属。第二，由于锂金属也可以沉积在阳极材料的颗粒间的空隙中，其体积变化小。第三，通过阳极材料植入和析出锂有助于充电和放电容量。因此锂金属沉淀和溶解的量很少与大电池容量成比例。第四，初始充电期间，锂扩散到阳极材料内。因此，能够快速充电。
该二次电池中，充电时，锂离子从阴极21中析出，并首先通过电解质溶液植入到阳极22内所包括的能够植入并析出锂的阳极材料内。进一步充电时，在开路电压低于过充电电压的状态下开始在阳极材料表面沉淀出锂金属。之后，继续在阳极22上沉淀出锂金属直到充电结束。
随后，放电时，首先，沉淀在阳极22上的锂金属作为离子洗提出来，并通过电解质溶液植入到阴极21内。进一步放电时，析出植入到阳极22中的阳极材料内的锂离子，并通过电解质溶液植入到阴极21。
如上，在该实施例中，能够植入和析出锂的阳极材料和锂金属都用作阳极活性材料。阳极22的容量包括通过锂的植入和析出的容量分量，以及通过锂的沉淀和溶解的容量分量。用这两种容量分量之和表示阳极22的容量。因此，在本实施例的二次电池中，能获得比锂离子二次电池高的能量密度，并且相比于锂金属二次电池也能够改善充电和放电循环特性及快速充电特性。此外，在该实施例中，由于电解质包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一阴离子，所以能够获得与第一实施例相似的效果。
[第四实施例]
如第一实施例，根据本发明第四实施例的二次电池为锂离子二次电池。然而，其形状和电解质的构成都与第一实施例的不同。图4示出了二次电池的结构。在该二次电池中，将连接有阴极端41和阳极端42的电池装置50装入膜状外部组件60A和60B内部。阴极端41和阳极端42从外部组件60A和60B的内部引到其外部，例如，以相同的方向导出。阴极端41和阳极端42分别由金属材料(如铝、铜、镍、以及不锈钢)构成。
外部组件60A和60B由矩形层压膜构成，例如由尼龙膜、铝箔、以及聚乙烯膜依此顺序粘结成一体构成。例如，外部组件60A和60B设置为其聚乙烯膜侧与电池装置50对置，并且各自的外缘部分熔接粘结或者通过粘结剂彼此粘结在一起。用于阻止外部气体进入的粘附膜61插在外部组件60A与阴极端41之间、外部组件60B与阴极端41之间、以及外部组件60A与阳极端42之间、以及外部组件60B和阳极端42之间。粘附膜61由相对于阴极端41和阳极端42具有接触特性的材料构成。例如，当阴极端41和阳极端42由前述金属材料构成时，优选粘附膜61由聚烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、以及改性聚丙烯构成。
外部组件60A和60B可由具有其它结构的层叠膜构成，高聚合物膜如聚丙烯或者金属膜可取代前述层叠膜。
图5为示出沿图4所示电池装置50中V-V线截取的横截面结构的图。在电池装置50中，将阴极51和阳极52彼此夹着隔纸53对置并卷绕起来。电池装置50的最外部由保护带54保护。
正如第一实施例，阴极51包括具有一对相对表面的阴极集流体51A以及设置在阴极集流体51A两侧或者单侧上的阴极活性材料层51B。正如第一实施例，阳极52包括具有一对相对表面的阳极集流体52A以及设置在阳极集流体52A两侧或者单侧上的阳极活性材料层52B。阴极集流体51A、阴极活性材料层51B、阳极集流体52A、阳极活性材料层52B以及隔纸53与第一实施例相似。
将凝胶电解质注入到电池装置50中，更具体的是注入到阴极51、阳极52和隔纸53中。该实施例中，如下所述，凝胶电解质例如是通过将涂覆溶液加入到阴极21和阳极22中的至少一个之上，其涂覆溶液中高分子量化合物溶解在混合溶剂中。凝胶电解质包括高分子量化合物和电解质溶液。电解质溶液的结构，即溶剂和电解盐与第一实施例相似。
高分子量化合物的示例包括醚高分子量化合物如聚环氧乙烷和含聚环氧乙烷的交联聚合物；酯高分子量化合物如聚甲基丙烯酸酯；丙烯酸酯高分子量化合物；以及偏二氟乙烯聚合物如聚偏二氟乙烯和偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物。通过混合使用前述高分子量化合物中的一种或者多种。特别是，考虑到氧化还原稳定性，希望使用氟化的高分子量化合物，如偏二氟乙烯聚合物。
例如可按下法制得该二次电池。
首先，如第一实施例，形成阴极51和阳极52。通过焊接将阴极端41连接到阴极集流体51A的一端，并通过焊接将阳极端42连接到阳极集流体52A的一端。
通过混合高分子量化合物、电解质溶液以及混合溶剂(如二甲基碳酸酯)并同时将其加热制备涂覆溶液。接着，将涂覆溶液分别施加并注入到阴极活性材料层51B和阳极活性材料层52B之上。蒸发掉混合溶剂以形成凝胶电解质。不必在阴极51和阳极52上都形成该电解质。可以在阴极51或者阳极52上形成电解质。
接着，将其上形成了凝胶电解质的阴极51和阳极52与其中的隔纸53层叠起来以获得叠层体。沿着叠层体的纵向方向将其卷绕。将保护带54粘附到其最外部以形成电池装置50。
最后，例如，将电池装置50夹在外部组件60A与60B之间，通过热熔结合等方法将外部组件60A和60B的外缘部分粘附以密封电池装置50。在这方面，将粘附膜61插入到阴极端41与外部组件60A、阴极端41与外部组件60B、阳极端42与外部组件60A、阳极端42与外部组件60B之间。从而完成该实施例的二次电池。
该二次电池可以起到并提供与第一实施例相同的作用。
[第五实施例]
除了凝胶电解质的构成不同之外，根据本发明第五实施例的二次电池具有与第四实施例相似的结构。因此，并将参照图4和5使用相同的附图标记进行描述。
如下所述，首先将由含聚合化合物和电解质溶液的物质组成电解质注入到阴极51和阳极52之中，之后聚合化合物聚合，从而形成凝胶电解质通过上述方法形成凝胶电解质。凝胶电解质包括高分子量化合物和电解质溶液，其中高分子量化合物的结构中聚合化合物发生了聚合。
优选具有丙烯酸基团或者甲基丙烯酸基团而非醚基团的聚合化合物。当具有醚基团时，阴离子与醚基团组合，导致降低了阴离子导电性。聚合化合物的具体示例包括单功能丙烯酸酯、单功能甲基丙烯酸酯、多功能丙烯酸酯、以及多功能甲基丙烯酸酯，其都不包括醚基团。聚合化合物更具体的示例包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸腈、甲基丙烯酸腈、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、以及三甲基丙烯酸酯。
特别的，优选具有至少三种组分的化合物用作聚合化合物，三种组分分别为由化学式5表示的组分、由化学式6表示的组分以及由化学式7表示的组分。这种情况中，可以获得很优异的电池特性。在这一种化合物中，例如各组分的摩尔比为0.1≤α≤98、0≤β≤98、0.1≤γ≤98，其中化学式5的组分为α，化学式6的组分为β以及化学式7的组分为γ。各组分之间的键合关系可以是随机的。例如，各组分可以重复地以特定规则或者以任意规则键合。
[化学式5]
Figure C20041005953900191
[化学式6]
Figure C20041005953900192
[化学式7]
化学式5至7之中，X11、X12、X2以及X3分别表示氢原子或者甲基基团(-CH3)。R1表示含有碳并不含有醚基团的组分。优选R1为碳原子的数为10或更小的亚烃基基团，更特别优选亚甲基基团(-CH2-)、乙烯基基团(-CH2CH2-)等。R2表示含有氢原子或者碳并且不含有醚基团的组分。优选R2为碳的数目为10或更小的烷基基团，且其结构可以是分支结构，也可包括环状结构。R2的具体示例包括甲基基团、乙基基团(-CH2CH3)、丙基基团(-CH2CH2CH3)、异丙基基团(-CH(CH3)2)、丁基基团(-CH2CH2CH2CH3)、t-丁基基团(-C(CH3)3)、s-丁基基团(-CH(CH3)CH2CH3)、2-乙基己基基团(-CH2CH(C2H5)CH2CH2CH2CH3)、以及环己基(ciclohexyl)基团(-C6H11)。R3表示包括氢原子或者碳并不含有醚基团的组分。优选R3为碳的数目为10或更小的烷基基团、或者用化学式8表示的基团、或者是用化学式9表示的基团。烷基基团可具有分支结构，也可包括环状结构。R3的具体示例包括甲基基团、乙基基团、丙基基团、异丙基基团、丁基基团、t-丁基基团、s-丁基基团、2-乙基己基基团以及环己基基团。
[化学式8]
-(CH2)a-(CF2)b-C(F)c-(R31)d
化学式8中，R31表示氢原子、氟原子、或者甲基氟化物(-CF3)基团。a是0到6的整数，b是0到16的整数，c是1或者2，d是1或者2。
[化学式9]
-R32-R33
化学式9中，R32表示二价键合基团，R33表示环状碳酸基团。
可以使用具有带醚键的基团和聚合基团的聚合化合物。特别的，优选具有在侧链上具有醚键的基团的化合物。作为这种聚合化合物，优选为例如具有用化学式10表示的结构、用化学式11表示的结构以及用化学式12表示的结构的化合物。用这种化合物，能够获得非常优异的电池特性。在此一种化合物中，例如各结构组分的摩尔比是0.1≤A≤98、0≤B≤98以及0.1≤C≤98，优选10≤A≤90、0≤B≤80以及10≤C≤80，更优选40≤A≤90、10≤B≤80以及10≤C≤70，其中化学式10的组分是A、化学式11的组分是B、化学式12的组分是C。各组分之间的键合关系是任意的。例如，各组分可以重复地以特定规则或者以任意规则键合。
[化学式10]
Figure C20041005953900211
[化学式11]
Figure C20041005953900212
[化学式12]
Figure C20041005953900213
在化学式10到12中，X4、X5和X6分别表示氢原子或者甲基基团。R4表示具有聚合基团的组分。R5表示具有带醚键的组分。R6表示含碳的组分。
[化学式13]
[化学式14]
Figure C20041005953900215
[化学式15]
Figure C20041005953900216
作为这种聚合化合物，优选为例如具有用化学式13表示的结构、用化学式14表示的结构以及用化学式15表示的结构的化合物。
在该化学式13到15中，X4、X41、X5和X6分别表示氢原子或者甲基基团。R41表示氢原子或者碳的数目为5或更小的烷基基团，优选为氢原子或者甲基基团。R51表示氢原子或者甲基基团。R52表示碳的数目为10或更小的烷基基团，或者具有碳的数目为12或更小的芳环的基团，优选为碳的数目为5或更小的烷基基团或者具有碳的数目为8或更小的芳环的基团，更加优选为碳的数目为3或更小的烷基基团。s是1到30的整数，优选1到15的整数，更优选1到10的整数。R61是用化学式16表示的基团、碳的数目为20或更小的烷基基团、具有碳的数目为12或更小的芳环的基团、用化学式17表示的基团、或者用化学式18表示的基团。在烷基基团的情况下，更优选碳的数目为10或更小的烷基基团，尤其优选碳的数目为8或更小的烷基基团。在具有芳环基团的情况下，更优选具有碳的数目为8或更小的芳环的基团。
[化学式16]
Figure C20041005953900221
在化学式16中，R62表示氢原子或者甲基基团。R63表示碳的数目为10或更小的烷基基团、或者表示具有碳的数目为12或更小的芳环的基团。t表示0到30的整数。
[化学式17]
-(CH2)e-(CF2)f-C(F)g-(R64)h
化学式17中，R64表示氢原子、氟原子、或者甲基氟化物基团。e表示0到10的整数。f表示0到30的整数。g表示整数1或者2。h表示整数1或者2。
[化学式18]
-R65-R66
在化学式18中，R65表示二价键合基团，R66表示环状碳酸基团或者环状醚基团。
作为聚合化合物，仅仅可以使用一种。然而，希望使用单功能体和多功能体，或者一种或多种多功能体的混合物。使用这种结构，凝胶电解质的机械强度和电解质溶液保持力变得相互一致。
高分子量化合物相对于电解质溶液的比率对于100质量份的电解质溶液优选为3质量份到10质量份。当高分子量化合物的比率低时，不能获得足够的机械强度。当高分子量化合物的比率高时，会降低离子导电性。
例如，可按如下方法制得该二次电池。
首先，如第一实施例中，形成阴极51和阳极52。之后，通过焊接将阴极端41连接到阴极集流体51A的一端，通过焊接将阳极端42连接到阳极集流体52A的一端。接着，按顺序层叠并卷绕隔纸53、阴极51、隔纸53、以及阳极52。将保护带54粘附到其最外部以形成卷绕电极体。随后，将该卷绕电极体夹在外部组件60A与60B之间，在除一侧之外的外缘部分施用热熔结合，以得到袋状的状态。
之后，制备含前述电解质溶液和聚合化合物，必要时还有聚合引发剂的电解合成物。将该电解合成物从外部组件60A和60B的开口注入到卷绕电极体。之后，对外部组件60A和60B的开口施用热熔结合以封装卷绕电极体。可以使用已知的物质作为聚合引发剂。聚合引发剂的示例包括偶氮二(azobis)化合物、过氧化物、氢过氧化物、过氧化酯、以及氧化还原催化剂。聚合引发剂的具体示例包括过硫酸钾、过硫酸铵、t-丁基过氧辛酸酯、过氧苯甲酰、过碳酸异丙酯2，4-过氧二氯苯甲酰、甲基乙烷过氧化酮、异丙基苯过氧化氢、偶氮二异丁腈、2.2’-偶氮二(2-氨基二丙烷)氯化氢、t-丁基过氧新癸酸、t-己基过氧新癸酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基过氧新癸酸酯、t-丁基过氧新戊酸酯(t-butylperoxipivarate)、t-己基过氧新戊酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基过氧-2-乙烷己酯、t-丁基过氧-2-乙烷己酯、t-丁基过氧异丁酯、t-丁基过氧-3，5，5-三甲基己酯、t-丁基过氧十二酸酯、以及t-丁基过氧醋酸酯。
特别的，优选过氧化酯聚合引发剂如t-丁基过氧新癸酸酯、t-己基过氧新癸酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基过氧新癸酸酯、t-丁基过氧新戊酸酯、t-己基过氧新戊酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基过氧-2-乙烷己酯、t-丁基过氧-2-乙烷己酯、t-丁基过氧异丁酯、t-丁基过氧-3，5，5-三甲基己酯、t-丁基过氧十二酸酯、以及t-丁基过氧醋酸酯。使用这样的过氧化酯聚合引发剂，在凝胶化期间能够避免气体产生，即使在聚合化合物的比率降低时也能够实现充分的凝胶化并且获得足够的机械强度。
接着，通过加热卷绕电极体来形成凝胶电解质，其中卷绕电极体的电解物质组分是从外部组件60A和60B的外部注入从而聚合成聚合化合物。就此方面，优选加热温度为90℃或更低，更优选75℃或更低。由此制得本实施例的二次电池。
也可依下法制造该二次电池。例如，取代在制成卷绕电极体后注入电解物质组分，可以在将电解质组分施加到阴极51和阳极52上之后卷绕阴极51和阳极52，将卷绕体装入外部组件60A和60B之内，随后进行加热。也可以在将电解质组分施加到阴极51和阳极52上并通过加热形成凝胶电解质后，卷绕阴极51和阳极52，然后将卷绕电极体装入外部组件60A和60B内。然而，优选在将卷绕电极体装入到外部组件60A和60B内之后实施加热。如果在通过加热形成凝胶电解质之后卷绕阴极51和阳极52，凝胶电解质与隔纸53之间的界面连接会变得不充分，并且内阻会变高。
该二次电池可以提供并起到如第一实施例中的作用。特别的，当电解质含有高分子量化合物时，能够进一步改善高温贮存特性，该高分子量化合物具有这样一种结构，其中聚合具有丙烯酸基团或者甲基丙烯酸基团并不具有醚基团的聚合化合物。
[示例]
将对本发明具体示例的进一步描述如下。
(示例1-1至1-11)
制备锂离子二次电池，在该二次电池中，用通过锂的植入和析出的容量分量来表示阳极容量。在这些示例中，制得如图3所示的硬币型二次电池。因此，将用如图3所示相同的附图标记进行描述。
首先，如下形成阴极32。示例1-1至1-11的阴极32的结构是相同的。首先，以Li2CO3∶CoCO3＝0.5∶1的摩尔比混合碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)。在空气中以900℃烧制混合物5小时，以获得用作阴极活性材料的钴酸锂(LiCoO2)。接着，将91质量份所制得的钴酸锂、6质量份用作导电助剂的石墨、以及3质量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合，以制备阴极混合物。随后，将该阴极混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中以获得阴极混合浆料。将该阴极混合浆料均匀地施加到由20μm厚的铝箔构成的阴极集流体32A上，干燥，并用辊压机械压模以形成阴极活性材料层32B。之后，将所获阴极32冲压成直径为15mm的圆形。
如下形成阳极34。示例1-1至1-3、示例1-4至1-5、示例1-6至1-8、以及示例1-9至1-11中阳极34的构造彼此不同。示例1-1至1-8中，首先制备人造石墨粉末、铜锡(CuSn)合金粉末、或硅粉末作为阳极活性材料。将90质量份的阳极活性材料和10质量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合以制备阳极混合物。随后，将该阳极混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中以获得阳极混合浆料。将该阴极混合浆料均匀地施加到由15μm或10μm厚的铜箔构成的阳极集流体34A上，干燥并用辊压机械压模以形成阳极活性材料层34B。将所得阳极34冲压成直径为16mm的圆形。在示例1-9至1-11中，使用电子束淀积法在15μm厚的铜箔构成的阳极集流体34A上形成由硅构成的阳极活性材料层34B。之后，将所得阳极34冲压成直径为16mm的圆形。在示例1-1至1-11中，阴极32与阳极34之间的表面密度比率设计成使得可用通过锂的植入和析出的容量分量来表示阳极34的容量。
此外，将水加入到碳酸乙烯和二乙基碳酸酯以质量比1∶1混合的溶剂中并将电解盐溶解在该溶剂中以制备电解质溶液。在示例1-1、1-2、1-4、1-6、1-7、以及1-9中仅仅使用第一电解盐，Li[B(CF3)4]，作为电解盐。在示例1-3、1-5、1-8、1-10和1-11中使用第一电解盐，Li[B(CF3)4]和第二电解盐LiPF6。如表1至4所示Li[B(CF3)4]和LiPF6的含量变化。关于电解质溶液，通过Karl Ficher法进行微化学分析。将所获得相对于电解质溶液的质量比的水分在表1至4中列出。
[表1]
  阳极集流体厚度(μm)   阳极活性材料层  第一电解盐   第二电解盐   电解质中的水分(ppm)   初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
材料 形成方法 种类 含量(mol/dm3) 种类 含量(mol/dm3)
  示例1-1   15   人造石墨   涂覆  Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   25   3.0   75
  示例1-2   10   人造石墨   涂覆  Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   126   3.0   69
  示例1-3   15   人造石墨   涂覆  Li[B(CF3)4]   0.2   LiPF6   0.8   24   3.03   88
  比较例1-1   15   人造石墨   涂覆  -   0   LiPF6   1.0   27   3.0   60
  比较例1-2   10   人造石墨   涂覆  -   0   LiPF6   1.0   115   3.0   58
[表2]
 阳极集流体厚度(μm)   阳极活性材料层   第一电解盐   第二电解盐   电解质中的水分(ppm)   初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
材料 形成方法 种类   含量(mol/dm3) 种类   含量(mol/dm3)
  示例1-4  15   铜锡合金   涂覆   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   25   3.2   85
  示例1-5  15   铜锡合金   涂覆   Li[B(CF3)4]   0.2   LiPF6   0.8   28   3.25   86
  比较例1-3  15   铜锡合金   涂覆   -   0   LiPF6   1.0   27   3.2   55
[表3]
 阳极集流体厚度(μm)   阳极活性材料层  第一电解盐   第二电解盐   电解质中的水分(ppm)   初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
材料 形成方法 种类   含量(mol/dm3) 种类   含量(mol/dm3)
  示例1-6  15   硅   涂覆  Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   25   3.4   88
  示例1-7  15   硅   涂覆  Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   60   3.4   82
  示例1-8  15   硅   涂覆  Li[B(CF3)4]   0.2   LiPF6   0.8   27   3.46   87
  比较例1-4  15   硅   涂覆  -   0   LiPF6   1.0   27   3.4   60
[表4]
 阳极集流体厚度(μm)   阳极活性材料层   第一电解盐   第二电解盐   电解质中的水分(ppm)   初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
材料 形成方法 种类   含量(mol/dm3) 种类   含量(mol/dm3)
  示例1-9   15   硅   沉积   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   31   3.4   89
  示例1-10   15   硅   沉积   Li[B(CF3)4]   0.5   LiPF6   0.5   25   3.5   88
  示例1-11   15   硅   沉积   Li[B(CF3)4]   0.1   LiPF6   0.9   30   3.5   86
  比较例1-5   15   硅   沉积   -   0   LiPF6   1.0   27   3.4   45
之后，将制成的阴极32和阳极34放在夹有由多微孔聚乙烯膜构成的隔纸35的外壳31上。将电解质溶液注到阴极32和阳极34上。通过覆盖外杯33并填缝来进行密封。从而得到示例1-1至1-11的二次电池。
作为相对于这些示例的比较例1-1至1-5，以分别与示例1-1、1-2、1-4、1-6和1-9中相似的方式制造二次电池，除仅用LiPF6作为电解盐。比较例1-1相应于示例1-1和1-3。比较例1-2相应于示例1-2。比较例1-3相应于示例1-4和1-5。比较例1-4相应于示例1-6至1-8。比较例1-5相应于示例1-9至1-11。关于比较例1-1至1-5的电解质溶液，通过Karl Ficher法进行微化学分析。将所获得的关于电解质溶液的水分质量比列示于表1至4中。
关于示例1-1至1-11和比较例1-1至1-5所制得的二次电池，对高温贮存特性进行如下评价。在23℃的环境中，进行9次恒流和恒压充电以及恒流放电。之后，再进行恒流和恒压充电。在60℃的环境中贮存二次电池三天。之后，再进行恒流放电。然后，得到贮存之后的放电容量相对于贮存之前第9次循环放电容量的比率(％)。关于这方面，在电流密度为1mA/cm2且上限电压为4.2V的条件下进行恒流和恒压充电。在电流密度为1mA/cm2且终止电压为3V的条件下进行恒流放电。将所得到的结果列在表1到4中。表1到4中的初始容量指的是贮存之前进行第一次循环时的放电容量。
如表1到4所示，根据示例1-1至1-11，其中用Li[B(CF3)4]，相对于比较例1-1至1-5能够改善高温贮存特性。即，发现当电解质溶液包括由B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一阴离子时，能够改善高温贮存特性。
在用LiPF6的比较例1-1和1-2中，在水分含量为27ppm的比较例1-1与水分含量为115ppm的比较例1-2间存在关于高温贮存特性的微细差别。同时，在用Li[B(CF3)4]的示例1-1和1-2中，水分含量为25ppm的示例1-1相对于水分含量为126ppm的示例1-2可改善高温贮存特性。即，发现在包括第一阴离子时，为改善高温贮存特性，优选电解质溶液中的水分含量少。
根据示例1-3、1-5、1-8、及1-11，其中使用Li[B(CF3)4]和LiPF6的混合物，相对于其中仅使用Li[B(CF3)4]的示例1-1、1-2、1-4、1-6、1-7、以及1-9，能够增加初始容量。即，发现当除了第一阴离子之外还包括第二阴离子时，能够改善容量。
(示例2-1至2-27)
制造电池，其中阳极容量包括通过锂的植入和析出的容量分量以及通过锂的沉淀和溶解的容量分量，并且用两种容量分量之和来表示阳极容量。在这些示例中，制得如图1所示的圆柱型二次电池。
首先，如示例1-1地形成阴极21和阳极22。即，用钴酸锂作为阴极21的阴极活性材料，用人造石墨作为阳极22的阳极活性材料。然而，将阴极21与阳极22之间的面密度比率设计成阳极容量包括通过锂的植入和析出的容量分量以及通过锂的沉淀和溶解的容量分量，并且用两种容量分量之和来表示阳极22的容量。
在分别形成阴极21和阳极22之后，制备由25μm厚的微多孔聚丙烯膜构成的隔纸23。之后，将阳极22、隔纸23、阴极21、及隔纸23按照此顺序层叠。将层叠体旋转卷绕几次。从而制得该电池装置20。
通过将第一电解盐或将第一电解盐和第二电解盐溶入由丙烯碳酸酯和二甲基碳酸酯以体积比1∶1混合的溶剂中制备电解质溶液。关于这方面，在示例2-1至2-27中，电解质溶液中第一电解盐和第二电解盐的种类及含量的改变列在表5和6中。
接着，将电池装置20夹在绝缘板12与13之间。阳极端26焊接到电池外壳11，阴极端25焊接到安全阀机构15。然后将电池装置20封装在由镀镍铁构成的电池外壳11之内。之后，将制备的电解质溶液注入电池外壳11内。从而得到示例2-1到2-27的二次电池。
[表5]
  第一电解盐   第二电解盐   初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
种类   含量(mol/kg) 种类   含量(mol/kg)
  示例2-1   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   1050   75.2
  示例2-2   Li[B(CF3)4]   0.9   LiPF6   0.1   1052   77.4
  示例2-3   Li[B(CF3)4]   0.8   LiPF6   0.2   1054   78.2
  示例2-4   Li[B(CF3)4]   0.5   LiPF6   0.5   1058   78.5
  示例2-5   Li[B(CF3)4]   0.2   LiPF6   0.8   1060   78.5
  示例2-6   Li[B(CF3)4]   0.1   LiPF6   0.9   1056   76.5
  示例2-7   Li[B(CF3)4]   0.05   LiPF6   0.95   1055   76.0
  示例2-8   Li[B(CF3)4]   0.01   LiPF6   0.99   1052   74.4
  示例2-9   Li[B(CF3)4]   1.0   LiPF6   0.2   1054   74.5
  示例2-10   Li[B(CF3)4]   1.5   LiPF6   0.2   1053   73.8
  示例2-11   Li[B(CF3)4]   2.0   LiPF6   0.2   1050   72.5
  示例2-12   Li[B(CF3)4]   0.8   LiBF4   0.2   1051   72.7
  示例2-13   Li[B(CF3)4]   0.8   LiClO4   0.2   1054   73.2
  示例2-14   Li[B(CF3)4]   0.8   LiAsF6   0.2   1055   73.8
  示例2-15   Li[B(CF3)4]   0.8   LiN(CF3SO2)2   0.2   1056   73.8
  示例2-16   Li[B(CF3)4]   0.8   LiC(CF3SO2)3   0.2   1056   74.2
示例2-17 Li[B(CF3)4] 0.8   LiPF6LiBF4   0.10.1 1055 74.8
示例2-18 Li[B(CF3)4] 0.8   LiPF6LiClO4   0.10.1 1055 74.0
示例2-19 Li[B(CF3)4] 0.8   LiPF6LiAsF6   0.10.1 1056 75.0
示例2-20 Li[B(CF3)4] 0.8   LiPF6LiN(CF3SO2)2   0.10.1 1058 75.3
示例2-21 Li[B(CF3)4] 0.8   LiPF6LiC(CF3SO2)3   0.10.1 1058 75.3
  比较例2-1   -   0   LiPF6   1.0   1050   72.0
[表6]
  第一电解盐   第二电解盐   初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
  种类   含量(mol/dm3)   种类   含量(mol/dm3)
  示例2-1   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   1050   75.2
  示例2-3   Li[B(CF3)4]   0.8   LiPF6   0.02   1054   78.2
  示例2-22   Li[BF2(CF3)2]   1.0   -   0   1053   75.0
  示例2-23   Li[BF2(CF3)2]   0.8   LiPF6   0.2   1058   75.2
  示例2-24   Li[BF(CF3)3]   0.8   LiPF6   0.2   1056   75.4
  示例2-25   Li[BF3(CF3)]   0.8   LiPF6   0.2   1055   75.5
  示例2-26   Li[B(C2F5)4]   0.8   LiPF6   0.2   1055   75.3
  示例2-27   Li[B(C3F7)4]   0.8   LiPF6   0.2   1053   75.3
  比较例2-1   -   0   LiPF6   1.0   1050   72.0
作为与相对于这些示例的比较例2-1，以与这些示例中相似的方法制造二次电池，除仅使用含量为1.0mol/kg的LiPF6作为电解盐。
关于示例2-1至2-27和比较例2-1的二次电池，分别测出初始容量和高温贮存特性。在600mA的恒流条件下进行充电直到电池电压达到4.2V，然后在4.2V的恒压条件下进行直到电流达到1mA。在400mA的恒流条件下进行放电直到电池电压达到3.0V。初始容量是如上在第一次循环时获得的放电容量。在测量初始容量之后，再对电池充分充电，在60℃的常温池中贮存一周。之后，进行400mA的恒流放电直到终止电压达到3.0V，得到放电容量。然后，将初始容量为100在贮存之后的容量保持比率作为高温贮存特性。所得到的结果列在表5和6中。
将示例2-1至2-27以及比较例2-1在前述条件下充放电一个循环再充分充电的二次电池分解。经目测以及7Li核磁共振法检测这些电池中锂金属是否沉淀在阳极活性材料层22B上。此外，在前述条件下对这些电池进行第二次循环充电和放电，充分放电，并进行分解。然后，用与上述相似的方法检测这些电池中锂金属是否沉淀在阳极活性材料层22B上。
结果，在示例2-1至2-27以及比较例2-1的二次电池中，在充分充电的状态下阳极活性材料层22B上存在锂金属。在充分放电状态下不存在锂金属。即，发现阳极22的容量包括通过锂的沉淀和溶解的容量分量以及通过锂的植入和析出的容量分量，且用两种容量分量之和来表示。
如表5和6所示，根据使用第一电解盐的示例2-1到2-27，初始容量可等于或者高于未使用第一电解盐的比较例2-1，且能改善高温贮存特性。
即，发现当包括用B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一阴离子时，在阳极22的容量包括通过锂的植入和析出的容量分量以及通过锂的沉淀和溶解的容量分量，且阳极22的容量用两种容量分量之和来表示的电池中，能够获得大容量，且能够改善高温贮存特性。此外，可以证明当第一电解盐或者第一阴离子的含量为从0.01mol/kg到2.0mol/kg时，能够改善特性。
如在示例2-1和示例2-3、2-12至2-21之间的对比所示，根据使用第一电解盐和第二电解盐混合物的示例2-3、2-12至2-21相对于仅使用第一电解盐的示例2-1能够改善初始容量。特别的，在使用LiPF6作为第二电解盐的示例2-3中，相对于示例2-1也可以明显改善高温贮存特性。
即，发现除第一阴离子外使用其它第二阴离子时，可进一步改善容量。特别的，发现将PF6 -用作第二阴离子时，还可以明显改善高温贮存特性。
(示例3-1至3-5)
制造包括凝胶电解质的锂离子二次电池，其中凝胶电解质是通过将由高分子量化合物溶解到混合溶剂中得到的涂覆溶液施加到在阴极或者阳极上形成的。这些实施例中，制得如图4和5所示的二次电池。
首先，如示例1-1形成阴极51和阳极52。即，以钴酸锂为阴极51的阴极活性材料，以人造石墨为阳极52的阳极活性材料。阴极51和阳极52的面密度比率设计成阳极52的容量用通过锂的植入和析出的容量分量来表示。
偏二氟乙烯和六氟丙稀的共聚物作为高分子量化合物以相对于溶液5wt％添加，所述溶液中混合了14.4质量份丙稀碳酸酯、14.4质量份乙烯碳酸酯、电解盐、以及60质量份二甲基碳酸酯的混合溶剂。将产物加热、搅拌并膨胀以制备涂覆溶液。在此，示例3-1中仅使用第一电解盐Li[B(CF3)4]作为电解盐，在示例3-2至3-5中使用第一电解盐Li[B(CF3)4]和第二电解盐。如表7所示改变示例3-1至3-5电解质溶液中第一电解盐的含量以及电解质溶液中第二电解盐的种类和含量。共聚物中偏二氟乙烯和六氟丙稀的质量比是93∶7。
[表7]
  第一电解盐   第二电解盐  初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
种类   含量(mol/dm3) 种类   含量(mol/dm3)
  示例3-1   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0  452   72
  示例3-2   Li[B(CF3)4]   0.5   LiPF6   0.5  456   76
  示例3-3   Li[B(CF3)4]   0.1   LiPF6   0.9  458   78
示例3-4 Li[B(CF3)4] 0.1   LiPF6LiPF4   0.80.1 457 78
示例3-5 Li[B(CF3)4] 0.1   LiPF6LiN(CF3SO2)2   0.80.1 457 74
  比较例3-1   -   0   LiPF6   1.0  451   65
接着，将涂覆溶液施加到阴极51和阳极52上后，挥发掉二甲基碳酸酯以形成凝胶电解质。之后，将在其上形成了凝胶电解质的阴极51和阳极52夹着由多微孔聚乙烯膜构成的隔纸53层叠，并卷绕几次。将保护带54粘附在最外部以形成电池装置50。随后，将阴极端41和阳极端42引到外部的同时，在低压下将电池装置50封装在由层叠膜构成的外部组件60A和60B内部。从而得到示例3-1至3-5的二次电池。
作为相对于这些示例的比较例3-1，除仅用LiPF6作为电解盐，且LiPF6的含量为1.0mol/kg之外，以与这些示例中相似的方式制造二次电池。
关于示例3-1至3-5和比较例3-1所制得的二次电池，测定高温贮存特性。首先，在25℃下进行100mA的恒流恒压充电15小时至到上限4.2V。然后，进行100mA的恒流放电至达到终止电压2.5V。随后，在25℃下进行100mA的恒流恒压充电2小时至到上限4.2V，然后进行50次500mA的恒流放电至到终止电压2.5V。将第一次循环时的放电容量设定为初始容量，第50次循环时的放电容量设为标准容量。之后，在25℃下进行1000mA的恒流恒压充电2小时至到上限4.2V。将充过电的电池在80℃的恒温池中贮存2天。然后，再进行500mA的恒流放电至到终止电压2.5V，得到贮存后的放电容量。标准容量为100％，将贮存后的容量保持率设为高温贮存特性。将所得到的结果列在表7中。
如表7所示，根据使用Li[B(CF3)4]的示例3-1至3-5，与未使用Li[B(CF3)4]的比较例3-1相比改善了高温贮存特性。即，发现在含有凝胶电解质的二次电池中，该凝胶电解质通过将其中高分子量化合物溶解在混合溶剂中的涂覆溶液施加到阴极21和阳极22上形成，当包括由B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一阴离子时，能够改善高温贮存特性。
此外，如示例3-1至3-5中的比较，根据使用第一电解盐和第二电解盐的混合物的示例3-2至3-5，与仅用第一电解盐的示例3-1相比能改善初始容量。即，发现当除第一阴离子外还含有第二阴离子时，能够提高容量。
(示例4-1至4-6)
制造包括凝胶电解质的二次电池，其中凝胶电解质是通过首先将含有聚合化合物物质的电解质组分和电解质溶液注入阴极和阳极，之后聚合聚合化合物来形成的。在这些实施例中，制得如图6所示的通常称为扁平型(或者纸型/卡型)二次电池。该二次电池中，阴极71和阳极72夹着隔纸73层叠起来并在其中注入凝胶电解质，然后封装在外部组件74内。
首先，如示例1-1形成阴极71和阳极72。即，以钴酸锂为阴极71的阴极活性材料，以人造石墨为阳极72的阳极活性材料。阴极71与阳极72间面密度比率设计成用通过锂的植入和析出的容量分量表示阳极72容量。
此外，相对于100质量份电解质溶液，将5质量份的聚合化合物溶液和0.1质量份作为聚合引发剂的t-丁基过氧化新癸酸混合，以形成电解质的物质组分。使用的电解质溶液，其中第一电解盐Li[B(CF3)4]或者第一电解盐Li[B(CF3)4]和第二电解盐LiPF6作为电解盐溶解在乙烯碳酸酯和二乙烯碳酸酯以3∶7的质量比混合的溶剂之中。如表8和9所示，改变示例4-1至4-6电解质溶液中第一电解盐以及电解质溶液中第二电解盐的含量。示例4-1至4-3中使用如化学式19所示的具有以摩尔比a∶b∶c＝30∶40∶30的3种组分的化合物作为聚合化合物，示例4-4至4-6中使用如化学式20所示的具有以摩尔比a∶b∶c＝50∶30∶20的3种组分的化合物作为聚合化合物。
[表8]
  聚合化合物   第一电解盐   第二电解盐  初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
种类   含量(mol/dm3) 种类   含量(mol/dm3)
  示例4-1   化学式19   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0  20   77
  示例4-2   化学式19   Li[B(CF3)4]   0.5   LiPF6   0.5  22   79
  示例4-3   化学式19   Li[B(CF3)4]   0.1   LiPF6   0.9  22   79
  比较例4-1   化学式19   -   0   LiPF6   1.0  20   63
[表9]
  聚合化合物   第一电解盐   第二电解盐  初始容量(mAh)   高温贮存特性(％)
种类   含量(mol/dm3) 种类   含量(mol/dm3)
  示例4-4   化学式20   Li[B(CF3)4]   1.0   -   0   19   73
  示例4-5   化学式20   Li[B(CF3)4]   0.5   LiPF6   0.5   21   76
  示例4-6   化学式20   Li[B(CF3)4]   0.1   LiPF6   0.9   21   77
  比较例4-2   化学式20   -   0   LiPF6   1.0   19   64
[化学式19]
Figure C20041005953900321
[化学式20]
Figure C20041005953900322
Figure C20041005953900331
接着，将电解质成分物质注入到制得的阴极71和阳极72后，将阴极71和阳极72夹着由厚度为25μm的多微孔聚乙烯薄膜构成的隔纸73而接触，并在低压下封装在外部组件74之内。作为外部组件74，使用了防水铝层叠膜，其中25μm厚的尼龙膜、40μm厚的铝箔、以及30μm厚的聚丙烯膜从最外层起按此顺序层叠起来使用。之后，将产物夹在玻璃板之间，在75℃下加热30分钟。通过聚合聚合化合物使得电解质成分物质凝胶化以形成凝胶电解质。从而得到示例4-1至4-6的二次电池。
作为与这些示例相关的比较例4-1和4-2，除仅使用含量为0.1mol/dm3的LiPF6作为电解盐外，以与示例4-1和4-4中相似的方式制造二次电池。比较例4-1相应于示例4-1至4-3，比较例4-2对应于示例4-4至4-6。
关于示例4-1至4-6及比较例4-1和4-2所制得的二次电池，如示例3-1中地测出高温贮存特性。将所得结果列于表8和9中。
如表8和9所示，根据其中使用Li[B(CF3)4]的示例4-1至4-6，与其中未使用Li[B(CF3)4]的比较例4-1和4-2相比改善了高温贮存特性。即，发现在含通过将含聚合化合物和电解质溶液的电解质成分物质注入阴极71和阳极72中后聚合聚合化合物而形成的凝胶电解质的二次电池中，在包括用[B(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-表示的第一阴离子时，能够改善高温贮存特性。
此外，如示例4-1至4-3与示例4-4至4-6间比较所示，根据使用第一电解盐和第二电解盐的混合物的示例4-2、4-3、4-5和4-6，与仅使用第一电解盐的示例4-1和4-4相比能改善初始容量。即，发现当除了第一阴离子外还包括第二阴离子时，能够改善容量。
此外，如表8与表9间的比较所示，示例4-1至4-3与使用结构中聚合了包括不含醚基团的聚合化合物的高分子量化合物的比较例4-1之间的高温贮存特性差异大于示例4-4至4-6与使用结构中聚合了包括含醚基团的聚合化合物的高分子量化合物的比较例4-2之间的高温贮存特性之间的差异。即，发现当使用结构中聚合了包括不含醚基团的聚合化合物的高分子量化合物时，能够获得较大的影响。
在上述示例中，已通过列举第一电解盐的具体示例作出说明。看起来上述效果是由第一电解盐的结构所引发的。因此，当含用化学式2表示的其它第一电解盐或其它第一阴离子时能够得到相似的结果。
虽然已经参照实施例和示例描述了本发明，但是本发明不限于前述的实施例和示例，而是可以进行各种修改。例如，在上述实施例和示例中，已经给出使用锂作为电极反应物质的轻金属的情况。然而，本发明也可在使用长周期元素周期表中的第一族中的其它元素如钠(Na)和钾(K)的情况下，使用长周期元素周期表中的第二族元素中的其它元素如镁和钙(Ca)的情况下，使用其它轻金属如铝的情况，以及使用锂或者前述轻金属的合金的情况下实施。在这些情况下，也能够取得相似的效果。在此方面，相应于使用的轻金属来选择能够植入和析出轻金属的阳极材料、阴极物质、非水溶剂等等。
在前述的实施例和示例中，已经叙述了使用电解质溶液或者是一种固体电解质的凝胶电解质的情况。然而，也可使用其它的电解质。其它电解质的示例包括高聚合物固体电解质，其中是将电解盐溶解在具有离子导电性的高分子量化合物中；由离子导电陶瓷、离子导电玻璃或者离子晶体组成的离子导电无机化合物中；离子导电无机化合物和电解质溶液的混合物中；以及离子导电无机化合物和凝胶电解质或者高聚合物固体电解质的混合物。作为高聚合物固体电解质的高分子量化合物，可以单独使用、混合使用、或者共聚使用醚高分子量化合物比如聚乙烯氧化物和包括聚乙烯氧化物的交联体，酯高分子量化合物如聚甲基丙烯酸酯，或丙烯酸酯高分子量化合物。能够使用氮化锂、磷酸锂等作为无机固体电解质。
此外，在前面的实施例和示例中，已经通过示例解释了二次电池的结构。然而，本发明还可以在具有其它结构的电池中实施。例如，在前述的实施例和示例中，已经给出对于圆柱型、卷绕层压型、硬币型以及单层层压型二次电池的描述。但是本发明也可在分层层压型，另外还有方型和纽扣型二次电池中实施。此外，本发明还可用于一次电池中，而非二次电池。
根据上述技术，很明显可以对本发明进行多种改进和变动。因此可以理解除象具体描述的之外，本发明还可以在所附权利要求的范围内实施。

Claims (14)

1.一种电池，包括：
阴极；
阳极；以及
电解质，
其中电解质包括用化学式1表示的阴离子，
化学式1为：(B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-，
在化学式1中，RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烃基团且彼此不完全相同，其中的氟或者碳的数量分别为从1至12，以及
其中所述电解质中的湿份含量相对于电解质的质量比为100ppm或者更少。
2.如权利要求1所述的电池，其中使用自轻金属和能够植入并析出轻金属的阳极材料构成的组中选取的至少一种作为阳极活性材料。
3.如权利要求1所述的电池，其中阳极包括由自碳材料、硅(Si)的单质、合金和化合物、以及锡(Sn)的单质、合金和化合物构成的组中选取的至少一种。
4.如权利要求1所述的电池，其中阳极包括阳极集流体和通过由气相法、液相法以及烧结法构成的组中选取的至少一种方法在阳极集流体上形成的阳极活性材料层。
5.如权利要求1所述的电池，其中电解质还包括由PF6 -、BF4 -、ClO4 -、ASF6 -、化学式2表示的阴离子及化学式3表示的阴离子构成的组中选取的至少一种阴离子，其中，
化学式2为：([N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-，
在化学式2中，i和j是1或更大的整数，
化学式3为：([C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，
在化学式3中，p、q和r是1或更大的整数。
6.如权利要求5所述的电池，其中电解质还包括PF6 -和从由BF4 -、ClO4 -、ASF6 -、化学式2表示的阴离子、及化学式3表示的阴离子构成的组中选取的至少一种阴离子，其中，
化学式2为：([N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-，
在化学式2中，i和j是1或更大的整数，
化学式3为：([C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，
在化学式3中，p、q和r是1或更大的整数。
7.一种电池，包括：
阴极；
阳极；以及
电解质，
其中阳极容量包括通过轻金属的植入和析出的容量分量以及通过轻金属的沉淀和溶解的容量分量，阳极容量由该些容量分量之和表示，并且电解质包括由化学式1表示的阴离子，
化学式1为：(B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-，
在化学式1中，RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烃基团且彼此不完全相同，其中的氟或者碳的数量分别为从1至12，以及
其中所述电解质中的湿份含量相对于电解质的质量比为100ppm或者更少。
8.如权利要求7所述的电池，其中电解质还包括由PF6 -、BF4 -、ClO4 -、ASF6 -、化学式2表示的阴离子、及化学式3表示的阴离子构成的组中选取的至少一种阴离子，其中，
化学式2为：([N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-，
在化学式2中，i和j是1或更大的整数，
化学式3为：([C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，
在化学式3中，p、q和r是1或更大的整数。
9.如权利要求8所述的电池，其中电解质还包括PF6 -和从由BF4 -、ClO4 -、ASF6 -、化学式2表示的阴离子、及化学式3表示的阴离子构成的组中选取的至少一种阴离子，其中，
化学式2为：([N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-，
在化学式2中，i和j是1或更大的整数，
化学式3为：([C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，
在化学式3中，p、q和r是1或更大的整数。
10.一种电池，包括：
阴极；
阳极；以及
电解质，
其中电解质包括高分子量化合物和由化学式1表示的阴离子，
化学式1为：(B[(RF1)(RF2)(RF3)RF4]-，
在化学式1中，RF1、RF2、RF3和RF4表示全氟烷烃基团且彼此不完全相同，其中的氟或者碳的数量分别为从1至12，以及
其中所述电解质中的湿份含量相对于电解质的质量比为100ppm或者更少。
11.如权利要求10所述的电池，其中高分子量化合物包括偏二氟乙烯的聚合物。
12.如权利要求10所述的电池，其中高分子量化合物的结构中聚合了含丙烯酸酯基团或者甲基丙烯酸酯基团且不含有醚基团的聚合化合物，或者其结构中聚合了含带醚键的基团以及聚合基团的聚合化合物。
13.如权利要求10所述的电池，其中电解质还包括由PF6 -、BF4 -、ClO4 -、ASF6 -、化学式2表示的阴离子、及化学式3表示的阴离子构成的组中选取的至少一种阴离子，其中，
化学式2为：([N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-，
在化学式2中，i和j是1或更大的整数，
化学式3为：([C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，
在化学式3中，p、q和r是1或更大的整数。
14.如权利要求13所述的电池，其中电解质还包括PF6 -和从由BF4 -、ClO4 -、ASF6 -、化学式2表示的阴离子、及化学式3表示的阴离子构成的组中选取的至少一种阴离子，其中，
化学式2为：([N(CiF2i+1SO2)(CjF2j+1SO2)]-，
在化学式2中，i和j是1或更大的整数，
化学式3为：([C(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)]-，
在化学式3中，p、q和r是1或更大的整数。
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