CN101098000B - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种当电池破损时能够提高安全性同时保证循环特性的电池。该电池包括正极、负极、和电解液。该负极包括具有含硫(S)树脂的负极活性物质层。与不具有含硫树脂的情况相比较，即使当反复充电和放电时，也可以获得足够的放电容量，并且当电池破损时不易产生烟和点火。由此，保证了循环特性，并且当电池破损时提高了安全性。

Description

电池
相关申请的交叉引用
本发明包括于2006年6月29日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-179575相关的主题，并将其全部内容合并于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种包括正极、负极和电解液的电池，其中负极具有负极活性物质层。
背景技术
近年来，例如组合摄像机(磁带录像机)、数码照相机、移动电话、个人数字助理、和笔记本个人电脑这样的多种便携式电子设备已经得到了广泛的使用，并且在它们的体积和重量减少的同时实现了高性能和多功能化。相应地，作为用于这些电子设备的便携式电源，电池的高容量，尤其是可再充电的二次电池的高容量是令人期待的，而且为了提高二次电池的能量密度的研发已经在活跃地进行着。
特别是，其中用如石墨这样的碳素材料作为负极，并用锂(Li)和过渡金属的复合氧化物作为正极的二次电池(所谓的锂离子二次电池)已经被广泛地实际应用，因为这样的锂离子二次电池与现有的铅电池和镍镉电池相比能够提供更高的能量密度。然而，由于锂离子二次电池的容量已经接近饱和状态，期望未来大量增加其容量是极其困难的。
为了得到二次电池的高容量，可以考虑使用通过用锂金属作为负极用溶解和析出的锂金属进行充电和放电反应的二次电池(所谓的锂金属二次电池)。然而，在锂金属二次电池中，当可以得到高容量时，锂的溶解和析出效率是不充分的。另外，在充电时锂金属容易以枝晶状态析出。
因此，近来作为改进的锂离子二次电池，使用硅(Si)或锡(Sn)的单质、合金、或化合物作为负极的电池已经被积极地关注。该电池系统的理论容量是2000mAh或更高。特别是，当使用单质硅时，其理论容量达到约4000mAh。因此，预期这种锂离子二次电池在未来具有大量增加的容量。
在二次电池的开发领域中，以不同的方式不仅对负极结构而且对各电池元件的结构加以考虑。例如，建议用聚醚砜作为正极的粘合剂(例如，参见日本未审查专利申请第2002-298915号)。而且，建议用包括碱性固体颗粒和复合粘合剂(主粘合剂和次粘合剂)的多孔膜作为隔离片的结构，并用聚醚砜作为主粘合剂(例如，参见日本未审查专利申请第2004-273437号)。
发明内容
当二次电池的容量增加时，当电池破损时其安全性趋向于降低。尤其是在充电状态下进行安全测试(高温试验、短路试验、冲击试验或类似的试验)时，快速产生热量。在一些实施例中，出现气体喷出、或着火。而且，当反复进行充电和放电时，由于负极活性物质层的某些组分物质的因素，将产生剧烈的膨胀或收缩。结果，负极活性物质层被压碎并成为粉末。在这种情况下，负极的集电特性降低，因此使循环特性劣化。
由上文所述可知，在本发明中希望提供一种当电池破损时能够提高安全性能同时保证循环特性的电池。
根据本发明的实施例，提供一种包括正极、负极和电解液的电池，其中负极包括具有含硫(S)树脂的负极活性物质层，所述负极活性物质层进一步含有至少一种选自由硅Si或锡Sn的单质、合金、和化合物构成的组中的物质，且厚度为30μm或更小，其中所述含硫树脂是粘合剂，并且所述负极活性物质层与负极集电体在其界面处部分是合金。
根据本发明实施例的电池，负极的负极活性物质层具有含硫树脂。因此，在保证循环特性时，可以提高电池破损时的安全性能。而且，当负极活性物质层含有碳素材料时，当负极活性物质层的厚度(在负极集电体的一个面上的负极活性物质层的厚度)是40μm以下时，即使在具有含硫树脂的情况下，也可以保证电极强度。另外，当含硫树脂的含量是10wt％以下时，可以得到更高的循环特性。在负极活性物质层含有硅或锡的单质、合金、和化合物中的至少一种的情况下，只要负极活性物质层的厚度是30μm以下且含硫树脂的含量是20wt％或更少时，也可以得到这样的效果。
本发明其它的和进一步的目的、特点和优点将从下面的描述中更充分地显示出来。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的电池结构的截面图。
图2是示出了图1中所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的截面图。
图3是示出了根据本发明第三实施例的电池结构的分解透视图；以及
图4是示出了沿图3中所示的螺旋卷绕电极体的I-I线截取的结构的截面图。
具体实施方式
本专利的实施方式将参照附图在下文中予以详细描述。
第一实施方式
图1示出了根据本发明第一实施方式的电池的横截面结构。例如，该电池是一种所谓的锂离子二次电池，其中负极容量是通过基于嵌入和脱出作为电极反应物的锂离子的容量成分表示的。图1示出了称作圆柱型的电池结构。该电池包括在其中正极21和负极22与其间的隔离片23螺旋卷绕的螺旋卷绕电极体20和位于近似中空圆柱体形状的电池外壳11内的一对绝缘片12和13。电池外壳11是由例如镀镍(Ni)的铁(Fe)制成的。电池外壳11的一端封闭，而其另一端是开口的。该对绝缘片12和13以将螺旋卷绕电极体20夹在其间且垂直于螺旋卷绕的外表面伸展的方式设置。
在电池外壳11的开口端，电池盖14、和置于电池盖14内侧的安全阀机构15和PTC(正温度系数)元件16用衬垫17通过嵌塞来固定。从而，使电池外壳11的内部密封封闭。例如，电池盖14是由与电池外壳11类似的材料制成的。安全阀机构15通过PTC元件16与电池盖14电连接。由于内部短路、外部加热或类似情况而当电池内部压力达到一定水平或更高时，圆板15A翻转以切断电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。当温度升高时，PTC元件16增加电阻(限制电流)用以防止由大电流(引起的)不正常热量产生。衬垫17是由例如绝缘材料制成的，且其表面涂布有沥青。
例如，中心销24插入到螺旋卷绕电极体20的中心。在螺旋卷绕电极体20中，铝(Al)或类似物质制成的正极引线25连接到正极21，而镍或类似物质制成的负极引线26连接到负极22。正极引线25通过焊接到安全阀机构15上而与电池盖14电连接。负极引线26焊接并电连接到电池外壳11上。
图2示出了图1所示的螺旋卷绕电极体20的放大部分。正极21具有一种结构，例如，其中具有一对相对表面的正极集电体21A的两个面上提供有正极活性物质层21B。然而，正极活性物质层21B可以仅在正极集电体21A的一个面上提供。该正极集电体21A是由例如如铝、镍和不锈钢这样的金属材料制成的。例如，作为正极活性物质该正极活性物质层21B含有能够嵌入和脱出作为电极反应物锂的一种或多种正极材料。必要时，该正极活性物质层21B可以含有导电体(例如碳素材料)、粘合剂(如聚偏二氟乙烯)以及类似物。
例如，作为能够嵌入和脱出锂的正极材料，优选的是如锂钴氧化物，锂镍氧化物，含有它们的固溶体(Li(NixCoyMnz)O2)，x、y、和z的值以0＜x＜1、0＜y＜1、0＜z＜1、且x+y+z＝1表示)，具有尖晶石结构的锂锰氧化物(LiMn2O4)，和它们的固溶体(Li(Mn2-yNiy)O4，v的值以v＜2表示)这样的锂复合氧化物；或者如锂铁磷酸盐(LiFePO4)这样的具有橄榄石结构的磷酸盐化合物。从而，可以得到高能量密度。除了上文所述的之外，可以使用例如如氧化钛、氧化钒和二氧化锰这样的氧化物，如二硫化铁、二硫化钛、和硫化钼这样的二硫化物；如硫、聚苯胺、和聚噻吩这样的导电聚合物。
负极22具有一种结构，例如其中在具有一对相对表面的负极集电体22A的两个面上提供负极活性物质层22B。然而，可以仅在负极集电体22A的一个面上提供负极活性物质层22B。该负极集电体22A是由如铜(Cu)、镍、和不锈钢这样的金属材料制成的。该负极活性物质层22B含有一种或多种能够嵌入和脱出锂的负极材料和粘合剂。必要时，该负极活性物质层22B可以含有导电体(例如碳素材料)及类似物质。
例如作为能够嵌入和脱出锂的负极材料，可以引入能够嵌入和脱出锂并含有至少一种金属元素和类金属元素作为一种元素的材料。优选使用这样的负极材料，因为从而可以获得高能量密度。这样的负极材料可以是单质、合金、或金属元素或类金属元素的化合物，或者可以至少部分地具有其一种或多种相。在本发明中，除了含有两种或多种金属元素的合金外，合金还包括含有一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素的合金。而且，合金可以含有非金属元素。其晶体组织(texture)包括固溶体、共晶(低熔混合物)、金属间化合物、和两种以上这些物质共存的结构。
例如作为构成负极材料的这样的金属元素或这样的类金属元素，可以使用能够与锂形成合金的金属元素或类金属元素。尤其是，可以使用选自镁(Mg)、硼(B)、铝、镓(Ga)、铟(In)、硅、锗(Ge)、锡、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)、和铂(Pt)构成的组中的至少一种。前述中，硅或锡是特别优选的。硅或锡具有高的嵌入和脱出锂的能力，且能够提供高能量密度。
例如作为这样的负极材料，优选的是含有锡作为第一元素、第二元素、和第三元素的负极材料。作为第二元素，使用选自由钴(Co)、铁、镁、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍、铜、锌、镓、锆、铌(Nb)、钼(Mo)、银、铟、铈(Ce)、铪、钽(Ta)、钨(W)、铋、和硅构成的组中的至少一种元素。作为第三元素，使用选自由硼、碳(C)、铝、和磷(P)构成的组中的至少一种元素。当含有第二元素和第三元素时，可以改善循环特性。
尤其是，作为这种负极材料，优选的是含有锡、钴和碳作为一种元素的含CoSnC材料，其中碳含量从9.9wt％到29.7wt％，且钴相对于锡和钴总和的比率(Co/(Sn+Co))从30wt％到70wt％。在该组成范围内，可以获得高能量密度，并可以获得良好的循环特性。
该含CoSnC材料根据需要可以进一步含有其它元素。作为其它材料，优选的是例如硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓或铋。可以含有其两种以上的元素，因为从而可以进一步改善电池容量或循环特性。
含CoSnC的材料具有含锡、钴、和碳的相。该相优选具有低的结晶结构或无定型结构。而且，在含CoSnC的材料中，作为一种元素的至少部分碳优选键合到作为其它元素的金属元素或类金属元素上。据研究认为，循环特性的降低是由锡或类似物质的凝聚或结晶引起的。从这个意义上说，当碳键合到其它元素上时，可以防止这种凝聚或结晶。
例如，作为检测元素键合状态的检测方法，可以使用X-射线光电子能谱(XPS)。在XPS中，测量石墨时，在完成能量校正的仪器中在284.5eV处观测到碳1s轨道的峰(C1s)，进而在84.0eV处得到金原子4f轨道的峰(Au4f)。在测量表面污染碳时，在284.8eV处观测到峰。其间，例如当碳键合到金属元素或类金属元素上时，检测碳元素的更高电荷密度时，在低于284.5eV的区域中得到C1s的峰。即，当在低于284.5eV的区域内观察到含CoSnC材料得到的C1s复合波的峰时，在含CoSnC材料中含有的至少部分碳键合到作为另外元素的金属元素或类金属元素上。
例如，在XPS测量中，C1s峰用于校正光谱的能量轴。因为表面污染碳一般存在于表面上，将用作能量参照的表面污染碳素的C1s峰设定在284.8eV处。在XPS测定中，得到包括表面污染碳素的峰和在含CoSnC材料内部碳素的峰的C1s峰的波形。因此，例如通过使用商购的软件完成分析，可以区分表面污染碳的峰和含CoSnC材料内部碳素的峰。在波形分析中，存在于最低键合能量侧的主峰的位置设定为能量参照(284.8eV)。
作为能够嵌入和脱出锂的负极材料，除了前述的金属材料之外，可以使用如石墨、非石墨化碳、和可石墨化碳这样的碳素材料。碳素材料和金属材料可以一同使用。碳素材料在嵌入和脱出锂时晶体结构的变化非常小。因此，例如当碳素材料与金属材料一同使用时，可以获得高能量密度并且可以获得良好的循环特性。另外，优选使用碳素材料，因为碳素材料起到导电体的作用。
在二次电池中，通过调节能够嵌入和脱出锂的正极活性物质的量和负极活性物质的量，使能够嵌入和脱出锂的负极材料的电荷容量设定为大于正极活性物质的电荷容量，从而在满负荷时锂金属不在负极22上析出。
粘合剂具有作为元素的含硫树脂。由此可以获得高循环特性，并且当电池破损时可以获得高安全性(防止冒烟和着火)。含硫树脂具有例如砜键(-SO2-)或硫醚键(-S-)。特别是，当该含硫树脂具有砜结构时，该树脂可具有化学式1所示的结构。
化学式1
Figure G2007101275444D00081
作为具有化学式1所示结构的树脂，可以使用例如化学式2所示的一系列树脂。即，具有砜键的含硫树脂的实例包括化学式2(1)的聚砜，化学式2(2)的聚醚砜，化学式2(3)的聚胺砜(R1和R2代表氢基或烷基)以及类似物质。具有硫醚键的含硫树脂的实例包括化学式2(4)的聚苯硫醚。
化学式2
Figure G2007101275444D00091
作为具有化学式1所示结构的树脂，除了前述的树脂外，可以使用引入砜键或硫醚键的各种树脂的衍生物。在衍生物中，作为具有砜键的衍生物，可以使用例如化学式3所示的聚酰亚胺衍生物。
化学式3
Figure G2007101275444D00092
作为含硫树脂的实例所示的树脂可以单独使用，或者其两种或多种可以混合使用。
优选适当设定负极活性物质层22B的厚度和负极活性物质层22B中的含硫树脂的含量根据负极材料(负极活性物质)的类型。负极活性物质层22B的厚度是负极活性物质层22B的每个形成单元的厚度。即，当负极活性物质层22B在负极集电体22A的两个面上形成时，负极活性物质层22B的厚度指各个面上的厚度(每个负极活性物质层22B的厚度)。
尤其是，当负极活性物质是碳素材料时，负极活性物质层22B的厚度是40μm以下，优选在20μm到40μm的范围内。含硫树脂的含量在10wt％以下，优选在4wt％到10wt％的范围内。当负极活性物质层22B的厚度非常小时，能量密度非常低。而且，当负极活性物质层22B的厚度非常大时，电极强度(负极活性物质层22B的强度)变得不足。而且，当含硫树脂的含量非常低时，电极强度变得不足。而且，当含硫树脂的含量非常高时，电阻增加得非常大。因此，在前述的范围内，可以获得更高的循环特性和更高的电极强度。
当负极活性物质是硅或锡的单质、合金、或化合物时，负极活性物质层22B的厚度是30μm以下，优选在5μm到30μm的范围内，而含硫树脂的含量在20wt％以下，优选在4wt％到20wt％的范围内。当负极活性物质是碳素材料时，由于已经描述过的原因该范围是优选的。
粘合剂可以仅由前述的含硫树脂制成，或者可由含硫树脂和其它类型的树脂制成。作为其它类型的树脂可以使用例如至少一种选自由聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、以及其衍生物构成的组中的树脂。聚酰亚胺是在主链上具有酰亚胺键(-CONCO-)的聚合物的通称，并具有化学式4所示的结构。例如在化学式4中R表示醚键(-O-)、硫醚键、砜键、酯键(-O-CO-)、亚甲基(-CH2-)、二甲基亚甲基
(-C(CH3)2-)、羰基(-CO-)、或化学式5所示的结构。除了含硫树脂之外优选含有其它树脂，因此电极强度进一步增加。含硫树脂和其它类型的树脂的混合比率可选根据循环特性、电池破损时的安全性、和电极强度的平衡来设定。然而，当考虑到循环特性、电池破损时的安全性时，含硫树脂的含量优选大于其它类型的树脂的含量。
化学式4
Figure G2007101275444D00111
化学式5
Figure G2007101275444D00112
隔离片23将正极21和负极22隔离开，而锂离子可以通过，同时可以防止由于两电极接触造成的短路。隔离片23是由例如如聚四氟乙烯、聚丙烯、和聚乙烯这样的合成树脂制成的多孔膜或陶瓷多孔膜制成。隔离片23可以具有两种或多种前述多孔膜层叠的结构。
作为液体电解质，电解液被灌注到隔离片23中。电解液含有例如如有机溶剂这样的非水溶剂的液体溶剂和溶解在该非水溶剂中的电解盐。
作为非水溶剂，可以使用以前使用过的各种非水溶剂。尤其是可以使用例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯碳酸亚乙烯酯、1，3-二氧杂环戊烯-2-酮、4-乙烯基-1，3-二氧杂环戊-2-酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸甲基丙基酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基-四氢呋喃、四氢吡喃、1，3-二氧杂环戊烷、4-甲基-1，3-二氧杂环戊烷、1，3-二噁烷、1，4-二噁烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯、三甲基乙酸乙酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、，3-甲氧基丙腈、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基-吡咯烷酮、N-甲基噁唑酮、N，N’-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲亚砜磷酸酯(或二甲亚硫酰基膦酸，dimethylsulfoxide phosphoric acid)或类似物质。可以单独使用一种前述非水溶剂、或者两种或多种溶剂混合使用。尤其是，优选使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、和碳酸甲基乙基酯中的至少一种。从而，可以获得良好的电池容量和良好的循环特性。
电解质盐可以含有轻金属盐。从而，可以提高电解液的电化学稳定性。作为轻金属盐，可以使用例如LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、LiBr、LiPF6、LiBF4、LiB(OCOCF3)4、LiB(OCOC2F5)4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2H5SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、环1，2-全氟乙烷二磺酰亚胺锂、环1，3-全氟丙烷二磺酰亚胺锂、环1，3-全氟丁烷二磺酰亚胺锂、环-1，4-全氟丁烷二磺酰亚胺锂、环全氟庚二酸亚胺锂或类似物质。可以单独使用一种前述的电解质盐，或者其两种或多种盐可以混合使用。尤其是，优选使用LiPF6、LiBF4、LiClO4、和LiAsF6中的至少一种。从而，可以获得更高的电化学特性和更高的电导率。尤其，更优选的是将LiPF6与LiBF4、LiClO4、LiAsF6、亚酰胺锂盐、和环亚酰胺锂盐中的至少一种混合。从而，可以获得更高的效果。
电解质盐的含量优选在相对于溶剂0.3mol/kg到3mol/kg的范围内。在前述范围之外，离子电导率不可能剧烈降低，因此不能够获得足够的电池特性。
可以采用例如如下步骤制造二次电池。
首先，例如通过在正极集电体21A的两个面上形成正极活性物质层21B而制成正极21。正极活性物质层21B通过例如如下步骤制成。将正极活性物质粉末、导电体、和粘合剂混合用以制备正极混合物，将该正极混合物分散到如N-甲基-2-吡咯烷酮这样的溶剂中，以得到糊状正极混合物浆料。然后，用该正极混合物浆料涂布正极集电体21A，干燥，并将产物压缩成型。而且，采用例如与正极21中同样的方式，通过在负极集电体22A的两个面上形成负极活性物质层22B而制成负极22。负极活性物质层22B采用例如如下方法制成。将负极活性物质、导电体、和包括含硫树脂的粘合剂混合制备负极混合物，将该负极混合物分散到如N-甲基-2-吡咯烷酮的溶剂中，以得到糊状负极混合物浆料。然后，用该负极混合物浆料涂布负极集电体22A，干燥，并将产物压缩成型。
随后，将正极引线25焊接到正极集电体21A上，并将负极引线26焊接到负极集电体22A上。随后，将正极21和负极22与其间的隔离片23螺旋卷绕，从而制成螺旋卷绕电极体20。将正极引线25的一端焊接到安全阀机构15上，将负极引线26的一端焊接到电池外壳11上。然后，将螺旋卷绕电极体20夹在一对绝缘片12和13之间，并容纳在电池外壳11中。随后，将电解液注入到电池外壳11中并灌注在隔离片23中。最后，在电池外壳11的开口端，将电池盖14、安全阀机构15、和PTC元件16用垫片17通过嵌塞而固定。从而制成图1和图2所示的二次电池。
在该二次电池中，例如在充电时锂离子从正极21脱出，并通过电解液嵌入负极22中。例如在放电时，锂离子从负极22脱出，并通过电解液嵌入正极21中。然后，在该二次电池中，该含硫树脂被包括在负极22的负极活性物质层22B中作为粘合剂。因此，与不包括该含硫树脂的情况相比较，即使当反复进行充电放电时，也可以获得足够的放电容量，并且当电池破损时几乎不产生烟和着火。
根据该二次电池，负极容量通过基于嵌入和脱出锂的容量成分表示，且该负极22的负极活性物质层22B具有含硫树脂作为粘合剂。因此，在保持循环特性的同时，当电池破损时能够提高安全性。
特别是，当该负极活性物质层22B含有碳素材料作为负极活性材料，且负极活性物质层22B的厚度在20μm到40μm的范围内，即使当粘合剂具有含硫树脂时，也可以保证电极强度。而且，当含硫树脂的含量在4wt％到10wt％的范围内时，可以获得更高的循环特性。
同时，在负极活性物质层22B含有单质、合金、或者硅或锡的化合物作为负极活性物质的情况下，当负极活性物质层22B的厚度在5μm到30μm的范围内，并当含硫树脂的含量在4wt％到20wt％的范围内时，可以获得与含有碳素材料作为负极活性物质的情况类似的效果。
第二实施方式
根据本发明第二实施方式例的电池具有与前述第一实施方式的电池类似的结构、运行方式、和效果，只是负极结构是不同的，并且可以类似地制造。因此，参照图1和2，相应的元件用同样的标号进行描述。同样元件的说明被省略。
负极22具有这样一种结构，其中在与第一实施方式中类似的负极集电体22A的两个面上提供负极活性物质层22B。该负极活性物质层22B包含含有例如作为元素的锡或硅的负极活性物质。作为负极活性物质，可以使用例如锡的单质、合金、或化合物，或硅的单质、合金、或化合物。可以单独使用负极活性物质，或者其两种或多种物质混合使用。
通过利用例如气相淀积法、液相淀积法、溅射法、烘烤法、或两种或多种这些方法可以制成负极活性物质层22B。负极活性物质层22B和负极集电体22A优选至少部分在其界面处是合金。尤其是，优选在其界面处，负极集电体22A的元素扩散到负极活性物质层22B中，或负极活性物质的元素扩散到负极集电体22A中，或两者的元素扩散进入彼此。因此，可以防止与充电和放电相关的由于负极活性物质层22B的膨胀和收缩引起的破碎，并且可以增强负极活性物质层22B和负极集电体22A之间的电子传导性。
作为气相淀积法可以使用例如物理淀积法或化学淀积法。尤其是，可以使用真空气相淀积法、溅射法、离子电镀法、激光消溶法、热CVD(化学气相淀积)法、等离子CVD法和类似方法。作为液相淀积法，可以使用例如电镀和无电镀这样的已知技术。烘烤法是例如这样一种方法，其中将微粒的负极活性物质、粘合剂和类似物质混合并分散到溶剂中，然后用该混合物涂布负极集电体22A，并将产物在温度高于粘合剂及其类似物质的熔点时进行热处理。对于烘烤法，可以使用例如空气烘烤法、反应烘烤法、和热压烘烤法这些已知的技术。
第三实施方式
图3示出了根据本发明第三实施方式的电池的分解透视结构。在该电池中，将正极引线31和负极引线32连接在其上的螺旋卷绕电极体30容纳到薄膜封装件40中。该电池结构是所谓的层压膜型结构。
例如，正极引线31和负极引线32在同一方向上分别从封装件40的内侧引导到外层。例如正极引线31和负极引线32分别由例如铝、铜、镍和不锈钢这样的金属并呈薄片或网状的材料制成。
封装件40是由矩形铝层压膜制成的，例如其中将尼龙膜、铝箔、和聚乙烯膜以这种顺序粘合在一起。例如，该封装件40设置为使聚乙烯膜面向螺旋卷绕电极体30，并用融熔胶或粘合剂将各外边缘彼此粘合。将防止外部空气进入的粘结膜41插入到封装件40和正极引线31、负极引线32之间。该粘结膜41是由对于正极引线31和负极引线32具有黏附性能(密着性能，contact characteristics)的材料制成的，例如由如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯这样的聚烯烃树脂制成。
封装件40可以由具有其它结构的层压膜，如聚丙烯这样的聚合物膜、或金属膜制成，替代前述的三层铝层压膜。
图4示出了沿图3所示的螺旋卷绕电极体30的线I-I截取的横截面结构。在螺旋卷绕电极体30中，正极33和负极34与其间的隔离片35和电解质层36层叠，然后螺旋卷绕。其最外周用保护带37保护。
正极33具有这样一种结构，其中在正极集电体33A的两个面上提供正极活性物质层33B。负极34具有这样一种结构，其中在负极集电体34A的两个面上提供负极活性物质层34B。如此设置从而使负极活性物质层34B面向正极活性物质层33B。正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A、负极活性物质层34B、和隔离片35的结构类似于第一或第二实施方式中的正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A、负极活性物质层22B、和隔离片23的结构。
电解质层36是所谓的凝胶状，含有电解液和成为保持电解液的保持体的聚合物。优选的是凝胶装电解质，因为可以获得高离子电导率并且可以防止电池的漏液。
作为聚合物，可以使用例如聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷嗪、聚硅醚、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯或类似物质。可以单独使用其中一种物质，或者其两种或多种物质可以混合使用。实际上，就电化学稳定性而言，优选使用聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷或类似物质。向电解液中加入聚合物的量根据其相容性而不同，例如优选在5wt％到50wt％的范围内。
电解质盐的含量与上述第一和第二实施方式中类似。然而，在这种情况下，溶剂具有最广泛的概念，不仅包括液体溶剂而且包括能够解离电解质盐的具有离子导电性的溶剂。因此，当使用具有离子导电性的聚合物时，该聚合物也包括在该溶剂中。
例如，该二次电池可以如下制造。
首先，制备含有电解液、聚合物、和混合溶剂的前体溶液。然后，分别用该前体涂布正极33和负极34。其后，使混合溶剂挥发掉以形成电解质层36。随后，将正极引线31连接到正极集电体33A上，并将负极引线32连接到负极集电体34A上。随后，将形成有电解质层36的正极33和负极34与其间的隔离片35层叠以得到一个叠层。然后，将该叠层在纵向螺旋卷绕，将保护带37粘结到其最外周从而形成螺旋卷绕电极体30。随后，将该螺旋卷绕电极体30夹在例如封装件40之间，并将封装件40的外边缘用热熔胶或类似物质粘合从而封入该螺旋卷绕电极体30。此时，将粘结膜41插入正极引线31、负极引线32和封装件40之间。从而，制成了图3和图4所示的二次电池。
另外，可以如下制作二次电池。首先，将正极引线31和负极引线32连接到正极33和负极34上。然后，将正极33和负极34与其间的隔离片35层叠，并进行螺旋卷绕。将保护带37粘结到其最外周，从而形成作为螺旋卷绕电极体30前体的螺旋卷绕体。随后，将该螺旋卷绕体夹在封装件40之间，除了一侧之外，将其外周边热熔粘合得到袋形结构，并将该螺旋卷绕体容纳在该袋形的封装件40中。随后，制备含有电解液、作为聚合体化合物原料的单体、聚合引发剂，以及必要时例如聚合抑制剂这样的其它物质的电解质用的组合物，将其注入到袋形封装件40中。然后，将该封装件40的开口通过例如热熔胶或类似物质密封封闭。最后，使单体热聚合得到聚合物。从而，形成凝胶状电解质层36，从而制成图3和图4所示的二次电池。
该二次电池的操作和效果与第一或第二实施方式的情况类似。
实施例
将详细描述本发明的特定实施例。
首先，通过利用如下步骤用石墨作为负极活性物质制成一系列的层压膜二次电池。
实施例1-1
将90重量份的作为负极活性物质的石墨(中间尺寸：25μm)、8重量份的作为粘合剂的聚砜粉末、和2重量份的作为导电体的气相生长碳纤维(VGCF)混合。将该混合物中加入作为另外部分的N-甲基-2-吡咯烷酮并捏合得到糊状负极活性混合物浆料。为了测定石墨的颗粒尺寸分布(中间尺寸(D50))，使用了Horiba公司的激光衍射/散射粒径分布测量设备LA-920。中间尺寸的测量条件与用于随后说明的实施例和比较例的情况类似。随后，由电解铜箔(15μm厚)制成的负极集电体34A的两面用负极混合物浆料涂布，将其干燥并用辊式压制机压缩成型，从而使各表面上的厚度变成20μm。从而，形成负极活性物质层34B。随后，将用负极活性物质层34B形成的负极集电体34A切成条形，从而制成负极34。然后，将镍制的负极引线32通过焊接连接到负极集电体11的一端。
随后，将95重量份的作为正极活性物质的钴酸锂(lithiumcobaltate)(平均粒径10μm)、4重量份的作为粘合剂的聚偏二氟乙烯粉末、和1重量份的作为导电体的碳黑混合。然后，将该混合物中加入作为另外部分的N-甲基-2-吡咯烷酮并捏合得到糊状正极混合物浆料。随后，将由铝箔(15μm厚)制成的正极集电体33A的两个面用正极混合物浆料涂布，将其干燥并用辊式压制机压缩成型，从而制成正极活性物质层33B。随后，将与正极活性物质层33B形成的正极集电体33A切成条形，从而制成正极33。然后，将铝制的正极引线31通过焊接连接到正极集电体33A的一端。
当形成负极活性物质层34B和正极活性物质层33B时，进一步检测负极活性物质每单位重量的锂嵌入能力和正极活性物质每单位重量的锂脱出能力，从而使正极活性物质33B每单位面积的锂脱出能力不超过负极活性物质层34B每单位面积的锂嵌入能力。
随后，将负极34、由微孔聚丙烯膜(25μm厚)制成的隔离片35、和正极33顺序层叠。然后，将该叠层多次螺旋卷绕以制成螺旋卷绕电极体30。随后，将该螺旋卷绕电极体30容纳在铝层压膜制成的封装件40内。
而且，作为溶剂，将碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、和碳酸亚乙烯酯以45∶50∶5的重量比混合。然后，使作为电解质盐的LiPF6溶解，从而制成电解液。该电解液中LiPF6的浓度是1mol/kg。
最后，将前述的电解溶液注入封装件40中，并密封该封装件40。从而制成图3和4所示的层压膜二次电池。
实施例1-2至1-4
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质层34B的厚度分别变为30μm、40μm、和50μm。
实施例2-1
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例2-2至2-4
用类似于实施例2-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质层34B的厚度分别变为30μm、40μm、和50μm。
实施例3-1
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是用聚砜和聚偏二氟乙烯(4重量份的聚砜粉末和4重量份的聚偏二氟乙烯粉末)的混合物作为负极34的粘合剂，且负极活性物质层34B的厚度为50μm。
实施例3-2
用类似于实施例3-1的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜和聚偏二氟乙烯(4重量份的聚醚砜粉末和4重量份的聚偏二氟乙烯粉末)的混合物作为负极34的粘合剂。
比较例1-1
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是用聚偏二氟乙烯作为负极34的粘合剂。
比较例1-2
用类似于比较例1-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质层34B的厚度为50μm。
当对实施例1-1至1-4、2-1至2-4、3-1、3-2和比较例1-1和1-2的二次电池的各自特性进行检测时，得到表1所示的结果。
首先，当电池破损时，利用检测安全性的针刺试验观测状态变化。在针刺试验中，在相当于1C的设计额定容量的电流下恒流或恒压充电直至4.4V后，将针(φ：2.5mm)在空气中(空气温度：23摄氏度)插入封装件中，并通过热电偶温度计测量内部温度。结果，根据外表和内部温度的变化，可以将测试后的电池状态划分为3个级别(等级0到等级2)，并进行评价。等级0表示内部温度为70摄氏度以下并无烟和着火发生，等级1表示内部温度为70摄氏度以上并无烟和着火发生，等级2表示内部温度为70摄氏度以上并存在烟和着火。由前述可知，当电池破损时不产生烟和着火的等级0和1是可允许的安全水平。
第二，放电容量保持率(％)通过利用检测循环特性的循环试验来测定。在循环试验中，在相当于1C的设计额定容量的电流下完成恒流和恒压充电直至到达4.2V后，在同样的电流下进行恒流放电直至最终电压为2.7V的一个充电和放电过程被当作1个循环，并反复进行100个循环。在循环试验结束后，计算(第100个循环的放电容量/第一个循环的放电容量)×100，从而得到放电容量保持率。
第三，利用检测电极强度的180度弯曲试验观测状态变化。在180度弯曲试验中，根据基于JIS K 5400的“漆膜弯曲测试法”，使负极34沿轴杆(φ：2mm)的外周弯曲。结果，基于负极活性物质层34的外观变化，将测试后的电极状态划分为4个等级(非常好、好、一般、和差)。分别是，等级非常好表示无裂缝和粉末出现，等级好表示无裂缝但有少量粉末，等级一般表示存在裂缝，等级差表示存在剥离。由前述可知，无剥离的等级非常好、等级好和等级一般表示电极强度的可允许水平。
表1
如表1中所示，在比较例1-1和1-2中针刺试验的结果是不允许的等级(等级2)，但是在实施例1-1至1-4和2-1至2-4中是可允许等级(等级0)。而且，在实施例1-1至1-4和2-1至2-4中得到了与比较例1-1和1-2同样高(80％以上)的放电容量保持率。结果，可以确信在实施例1-1至1-4和2-1至2-4的二次电池中，当用石墨作为负极活性物质、用聚砜或聚醚砜作为粘合剂时，可以保证循环特性并且当电池破损时，可以提高安全性。
而且，在实施例3-1和3-2中，针刺试验的结果为可允许等级(等级1)，放电容量保持率为80％以上。因此，可以确信在实施例3-1和3-2的二次电池中，当含有作为粘合剂的聚砜或聚醚砜时，也可以得到与实施例1-1至1-4和2-1至2-4的二次电池类似的效果。
在比较例1-1和1-2中，无论负极活性物质层34B的厚度如何，电极强度都是可允许的(非常好)。然而，在实施例1-1至1-4和2-1至2-4中，根据负极活性物质层34B的厚度而产生差异(非常好、好、一般、差)。尤其是，存在一种随着负极活性物质层34B的厚度增加，电极强度降低的趋势。当厚度是40μm以下时，结果是可允许的(非常好、好和一般)。这意味着虽然就电极强度而言，聚偏二氟乙烯比聚砜和聚醚砜更具有优势，但是即使当使用聚砜和聚醚砜时，通过设定负极活性物质层34B的适宜厚度也可以获得足够的电极强度。结果，可以确信在实施例1-1至1-4和2-1至2-4的二次电池中，即使当用聚砜和聚醚砜作为粘合剂时，通过将负极活性物质层34B的厚度设定为40μm以下，也可以确保电极强度。尤其是在这种情况中，为了确保分配放电容量保持率的负极活性物质层34B的能量密度，负极活性物质层34B的厚度优选为20μm以上。
由于实施例3-1和3-2的二次电池包括对于电极强度有利的聚偏二氟乙烯，与实施例1-1至1-4和2-1至2-4不同，即使当负极活性物质层34B的厚度为50μm以上时，实施例3-1和3-2的二次电池的电极强度也是可允许的(好)。因此，在实施例3-1和3-2的二次电池中，可以确信由于这些二次电池含有作为粘合剂的聚砜或聚醚砜，因此可以得到与实施例1-1至1-4和2-1至2-4的二次电池相似的效果，尤其是，就电极强度而言，负极活性物质层34B厚度的自由度增加了。
然后，通过如下步骤，通过使用硅作为负极活性物质制造层压膜二次电池。
实施例4-1
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是用不同的步骤制成负极34。如下述制成负极34。首先，将88重量份的作为负极活性物质的晶体硅粉末(中间直径为2μm)、8重量份的作为粘合剂的聚砜粉末、2重量份的作为导电体的乙炔黑和2重量份的作为增稠剂的羟丙基纤维素粉末混合。随后，将该混合物中加入作为另外部分的N-甲基-2-吡咯烷酮并捏合，以得到糊状负极混合物浆料。随后，将由电解铜箔(15μm厚)制成的负极集电体34A的两个面用负极混合物浆料涂布，将其干燥并用辊式压制机压缩成型，从而使各个面上的厚度变为5μm。从而，制成了负极集电体34B。最后，将与负极活性物质层34B形成的负极集电体34A在400摄氏度下加热3小时，然后将得到的产品切成条形。
实施例4-2至4-4
用类似于实施例4-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质层34B的厚度分别变为20μm、30μm、和40μm。
实施例5-1
用类似于实施例4-1的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例5-2至5-4
用类似于实施例5-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质层34B的厚度分别变为20μm、30μm、和40μm。
实施例6-1
用类似于实施例4-1的步骤制造二次电池，只是用聚砜和聚偏二氟乙烯混合物(4重量份的聚砜粉末和4重量份的聚偏二氟乙烯粉末)作为负极34的粘合剂，并且负极活性物质层34B的厚度是40μm。
实施例6-2
用类似于实施例6-1的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜和聚偏二氟乙烯的混合物(4重量份的聚醚砜粉末和4重量份的聚偏二氟乙烯粉末)作为负极34的粘合剂。
实施例6-3
用类似于实施例6-1的步骤制造二次电池，只是用聚砜和聚酰亚胺混合物(4重量份的聚砜粉末和4重量份的聚酰亚胺粉末)作为负极34的粘合剂。作为聚酰亚胺，使用化学式4所示的化合物，其中R是化学式5(2)。在使用聚酰亚胺的下面的实施例和比较例中使用该化合物。
实施例6-4
用类似于实施例6-1的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜和聚酰亚胺混合物(4重量份的聚醚砜粉末和4重量份的聚酰亚胺粉末)作为负极34的粘合剂。
比较例2-1
用类似于实施例4-1的步骤制造二次电池，只是用聚偏二氟乙烯作为负极34的粘合剂，并且负极活性物质层34B的厚度是40μm。
比较例2-2
用类似于比较例2-1的步骤制造二次电池，只是用聚酰亚胺作为负极34的粘合剂。
当对实施例4-1至4-4、5-1至5-4、6-1至6-4和比较例2-1至2-2的二次电池在表1中所示的各项特性进行检测时，得到表2中所示的结果。
表2
Figure G2007101275444D00271
如表2中所示，比较例2-1和2-2中的针刺测试结果是不允许的等级(等级2)，但是在实施例4-1至4-4和5-1至5-4中是可允许等级(等级0)。而且，在实施例4-1至4-4和5-1至5-4中得到与比较例2-1和2-2同样高(60％以上)的放电容量保持率。结果，可以确信在实施例4-1至4-4和5-1至5-4的二次电池中，当用硅作为负极活性物质时，通过用聚砜或聚醚砜作为粘合剂，当电池破损时可以保证循环特性，并且安全特性得到了提高。
而且，在实施例6-1至6-4中，针刺测试的结果是可允许等级(等级0或1)，且放电容量保持率是60％以上。因此，可以确信在实施例6-1至6-4的二次电池中，当包括聚砜或聚醚砜作为粘合剂时，也可以得到实施例4-1至4-4和5-1至5-4的二次电池相似的效果。尤其是，在这种情况下，实施例6-3和6-4的针刺测试结果(等级0)比实施例6-1和6-2(等级1)更好。因此，作为与聚砜或聚醚砜共同使用的树脂，聚酰亚胺比聚偏二氟乙烯更优选。
在比较例2-1和2-2中，电极强度是可允许的(非常好)。然而，在实施例4-1至4-4和5-1至5-4中，存在随负极活性物质层34B的厚度增加，电极强度降低(非常好、好、一般和差)的趋势。当厚度是30μm以下时，结果是可允许的(非常好、好和一般)。这意味着尽管就电极强度而言，聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺比聚砜和聚醚砜更具优势，甚至当使用聚砜和聚醚砜时，通过设定负极活性物质层34B的适宜厚度，也可以获得足够的电极强度。结果，可以确信在实施例4-1至4-4和5-1至5-4的二次电池中，通过设定负极活性物质层34B的厚度为30μm以下，即使当用聚砜或聚醚砜作为粘合剂时也可以确保电极强度。尤其是，在这种情况下，为了保证分配放电容量保持率的负极活性物质层34B的能量密度，负极活性物质层34B的厚度优选在5μm以上。
由于实施例6-1至6-4的二次电池含有有利于电极强度的聚偏二氟乙烯或聚酰亚胺，与实施例4-1至4-4和5-1至5-4不同，即使当负极活性物质层34B的厚度为40μm以上时，实施例6-1至6-4的二次电池的电极强度也是允许的(好)。因此，在实施例6-1至6-4的二次电池中，可以确信由于二次电池含有聚砜或聚醚砜作为粘合剂，可以得到与实施例4-1至4-4和5-1至5-4的二次电池相似的效果，尤其是，就电极强度而言，负极活性物质层34B的厚度的自由度变宽了。
最后，根据如下步骤，通过改变负极34的粘合剂含量制造层压膜二次电池。
实施例7-1
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是用不同的步骤制造负极34。如下制造负极34。首先，将94重量份的作为负极活性物质的石墨(中间直径为25μm)、4重量份的作为粘合剂聚砜粉末、和2重量份的作为导电体的VGCF混合。然后，在该混合物中加入作为另外组分的N-甲基-2-吡咯烷酮并捏合，以得到糊状负极混合物浆料。随后，将由电解铜箔(15μm厚)制成的负极集电体34A的两个面用负极混合物浆料涂布，将其干燥并用辊式压制机压缩成型，从而使各面的厚度变为20μm。由此，制成负极活性物质层34B。最后，将与负极活性物质层34B形成的负极集电体34A切成条形，从而可以得到给定宽度和给定长度。
实施例7-2
用类似于实施例7-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质和粘合剂的含量分别是88重量份和10重量份。
实施例7-3
用类似于实施例7-1的步骤制造二次电池，只是负极活性物质和粘合剂的含量分别是83重量份和15重量份。
实施例8-1
用类似于实施例7-1的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例8-2
用类似于实施例7-2的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例8-3
用类似于实施例7-3的步骤制造二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例9-1
用类似于实施例1-1的步骤制造二次电池，只是通过不同的步骤制成负极34。如下制成负极34。首先，将92重量份的作为负极活性物质的晶体硅粉末(中间直径为2μm)、4重量份的作为粘结剂的聚砜粉末、2重量份的作为导电体的乙炔黑、和2重量份的作为增稠剂的羟丙基纤维素粉末混合。然后，在混合物中加入作为另外组分的N-甲基-2-吡咯烷酮并捏合，从而得到糊状负极混合物浆料。随后，将由电解铜箔(15μm厚)制成的负极集电体34A的两个面用负极混合物浆料涂布，将其干燥并用辊式压制机压缩成型，从而使各个面的厚度为20μm。由此，制成负极活性物质层34B。最后，将与负极活性物质层34B形成的负极集电体34A在400摄氏度下加热3小时，然后将得到的产品切成条形。
实施例9-2
用类似于实施例9-1的步骤制成二次电池，只是负极活性物质和粘合剂的含量分别是76重量份和20重量份。
实施例9-3
用类似于实施例9-1的步骤制成二次电池，只是负极活性物质和粘合剂的含量分别是71重量份和25重量份。
实施例10-1
用类似于实施例9-1的步骤制成二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例10-2
用类似于实施例9-2的步骤制成二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
实施例10-3
用类似于实施例9-3的步骤制成二次电池，只是用聚醚砜作为负极34的粘合剂。
当对实施例7-1至7-3、8-1至8-3、9-1至9-3和10-1至10-3的二次电池在表1中所示的各特性进行检测时，得到表3所示的结果。
表3
表3表明，在所有的实施例7-1至7-3和8-1至8-3中，针刺测试的结果是可允许等级(等级0)，可以得到80％以上的高放电容量保持率，并可以得到可允许等级的电极强度(非常好、好和一般)。然后，计算聚砜或聚醚砜的含量对放电容量保持率的影响，在所有的实施例7-1至7-3和8-1至8-3，当含量是10wt％以下时可以得到超过80％的放电容量保持率。结果可以确信，在实施例7-1至7-3和8-1至8-3的二次电池中，当用石墨作为负极活性物质，通过将聚砜或聚醚砜的含量设定在10wt％以下，可以获得高放电容量保持率。尤其是在这种情况下，为了确保放电容量保持率和电极强度，聚砜或聚醚砜的含量优选为4wt％以上。
此外，在所有的实施例9-1至9-3和10-1至10-3中，针刺测试的结果是可允许等级(等级0)，可以得到60％以上的高放电容量保持率，并可以得到可允许等级的电极强度(非常好、好和一般)。然后，计算聚砜或聚醚砜的含量对放电容量保持率的影响，在所有的实施例9-1至9-3和10-1至10-3中，当含量为20％以下时可以得到超过70％的放电容量保持率。结果，可以确信在实施例9-1至9-3和10-1至10-3的二次电池中，当用硅作为负极活性物质时，通过将聚砜或聚醚砜的含量设定在20wt％以下，可以得到高放电容量保持率。尤其是，在这种情况下，为了确保放电容量保持率和电极强度，聚砜或聚醚砜的含量优选为4wt％以上。
本发明已参照实施方式和实施例进行了说明。然而，本发明并不局限于前述的实施方式和前述实施例中描述的各个方面，并且可以进行各种改进。例如，在前述的实施方式和前述实施例中，描述了使用电解液或将电解液保持在聚合物中的凝胶状电解质作为本发明电池的电解质的情况。然而，可以使用其它类型的电解质。例如作为其它电解质，可以使用例如离子导电陶瓷、离子导电玻璃、和离子晶体这样的离子导电无机化合物与电解液的混合物；其它无机化合物与电解液的混合物；或前述的无机化合物与凝胶状电解质的混合物。
此外，在前述的实施方式和前述的实施例中，已经通过特定的作为本发明电池的电池结构的圆柱型和层压膜型二次电池的实施例进行了描述。然而，本发明的电池可以同样应用于具有其它形状的电池，如硬币型电池，纽扣型电池，和方型电池，或者具有例如叠层结构这样的其他结构的电池。此外，本发明的电池可以用于除二次电池之外的其它电池，例如原电池。
此外，在前述实施方式和前述实施例中，对于本发明电池中的负极活性物质层的厚度和含硫树脂的含量，已经描述了源于实施例结果的其适当范围。然而，这样的描述并不能完全排除厚度和含量在前述范围之外的可能性。即前述适当范围是特别优选的用于获得本发明效果的范围。因此，只要可以获得本发明的效果，厚度和含量可以在一定程度上超出上述范围。
本领域的技术人员应当明了，依据设计要求和其它因素可以进行各种改进、组合、亚组合以及变换，只要它们在所附的权利要求或其等效替换的范围内。

Claims (7)

1.一种电池，包括：
正极；
负极；以及
电解液；
其中，所述负极包括具有含硫S树脂的负极活性物质层，所述负极活性物质层进一步含有至少一种选自由硅Si或锡Sn的单质、合金、和化合物构成的组中的物质，且厚度为5μm到30μm，其中所述含硫树脂是粘合剂，并且所述负极活性物质层与负极集电体在其界面处部分是合金，
所述含硫S树脂选自以下化学式2的物质，
Figure F2007101275444C00011
其中R1和R2代表氢基或烷基。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述含硫树脂是具有化学式2(1)的聚砜。
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述含硫树脂是具有化学式2(2)的聚醚砜。
4.根据权利要求1所述的电池，其中，所述负极活性物质层进一步含有碳素材料，且厚度为20μm。
5.根据权利要求4所述的电池，其中，所述含硫树脂的含量为10wt％或更低。
6.根据权利要求1所述的电池，其中，所述含硫树脂的含量是20wt％或更低。
7.根据权利要求1所述的电池，其中，所述负极活性物质层进一步含有至少一种选自由聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺构成的组中的物质。
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