CN1450684A - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池，具有改进的电池特性例如电池容量和循环特性。该电池有一个圆筒电极体，通过卷起带状阴极和阳极和夹在它们之间的隔板获得。金属锂在充电期间沉积在阳极上，并且阳极容量用由锂的嵌入/脱出所确定的容量部分和由金属锂的沉积/溶解所确定的容量部分的总和表示。隔板用一种电解液浸渍，该电解液通过在溶剂中溶解一种锂盐得到。向电解液中加入羧酸酯。从而，在阳极的表面形成一层膜，进而抑制溶剂的分解反应以及沉积的金属锂与溶剂之间的反应。通过羧酸酯的分解产生的CO2，使阳极中锂的沉积/溶解效率得到提高。

Description

电池
                          技术领域
本发明涉及一种电池，其具有阴极、阳极和电解液，更具体地，本发明涉及其中的阳极容量用由轻金属的嵌入和脱出所确定的容量部分和由轻金属的沉积和溶解所确定的容量部分的总和来表示的电池。
                          背景技术
近年来，便携式电子设备的尺寸和重量迅速地减少，典型的如移动电话、PDA(个人数字助理)终端设备或笔记本电脑。因此，作为它们的一部分，强烈要求改进电池的能量密度，特别是作为设备驱动源的二次电池。
实现高能量密度的二次电池的实例是锂离子二次电池，它具有一个由一种材料如能够嵌入和脱出(inserting and extracting)锂(Li)的碳质材料制成的阳极。由于锂离子二次电池被设计成使在阳极材料中嵌入的锂始终在一种离子态，能量密度基本上依赖于能够嵌入阳极材料的锂离子的数量。因此，可以认为通过提高锂离子的嵌入量，锂离子二次电池的能量密度可以进一步提高。目前石墨被认为是能够最有效地嵌入和脱出锂离子的材料，然而石墨的嵌入量理论上限于电量转变372mAh/克。最近，随着积极的研发工作，嵌入量向极限值日益增加。
另一种实现高能量密度的二次电池是锂二次电池，它具有金属锂制成的阳极，并且仅利用金属锂的沉积和溶解的反应作为阳极的反应。预期锂二次电池可以获得高于锂离子二次电池的能量密度，因为金属锂的理论电化学当量高达2054mAh/cm3，其为锂离子二次电池所使用的石墨的2.5倍。迄今，许多研究人员等已经研发并实现了锂二次电池的商业化(例如参见，“Lithium Batteries”，edited by Jean Paul Gabano，Academic Press，1983，London，New York)。
然而，锂二次电池存在重复充放电时放电容量严重恶化从而难于实现商业化的问题。出现容量恶化的原因是锂二次电池在阳极中利用了金属锂的沉积/溶解反应。由于阳极体积伴随着充电和放电而显著地增加/减小，这恰好与锂离子在正极和阳极(positive and anodes)之间的移动能力相对应，所以阳极的体积剧烈地波动，这抑制了可逆的溶解反应以及金属锂晶体的重结晶反应。此外，所希望获得的能量密度越高，阳极体积的变化越大，容量恶化就变得越明显。
因此，本发明的发明人新研制了一种二次电池，其中阳极容量用由锂的嵌入和脱出所确定的容量部分和由锂的沉积和溶解所确定容量部分的总和表示(参见国际公开WO0122519A1)。特别地，阳极由能够嵌入和脱出锂的碳质材料制成，并且在充电时允许锂沉积在碳质材料的表面。这种二次电池可以预期当达到高能量密度时有改进的充电/放电循环特性。
为了使二次电池商业化，这种特性仍然需要进一步的提高和稳定，并且不仅要研究和发展电极的材料而且必须研究和发展电解液。具体地，在电解液和电极间发生一个副反应。当副反应产物沉积在电极的表面上时，电池的内电阻升高并且充电/放电循环特性显著地恶化。当金属锂不是平稳地沉积在阳极上时，溶解和再结晶反应不能顺利地可逆进行，并且这也造成充电/放电循环特性的恶化。
                          发明内容
本发明是在考虑到这些问题的基础上完成的，其目的是提供一种电池容量和循环特性等电池特性得到提高的电池。
根据本发明的电池包括阴极、阳极和电解液，其中阳极容量用由轻金属的嵌入和脱出所确定的容量部分和由轻金属的沉积和溶解所确定的容量部分的总和表示，且电解液包括羧酸酯和羧酸根离子中的至少一种。
在本发明的电池中，电解液包括羧酸酯和羧酸根离子中的至少一种。因此，在充电时抑制了溶剂的分解反应，并且阻止了在轻金属的沉积/溶解反应中沉积的轻金属和溶剂间的反应。轻金属在阳极的沉积/溶解效率也得到提高。从而，改进了电池特性例如电池容量和循环特性。
本发明其他的和进一步的目的、特征和优点将通过下面的描述呈现的更充分。
                          附图说明
图1是根据本发明实施方案的二次电池构造的剖面图。
图2是图1所示二次电池中卷状电极体部分的剖面放大图。
                          具体实施方式
在下文参考附图将详细描述本发明的实施方案。
图1示出了按照本发明的实施方案的二次电池的剖面结构。这个二次电池被称为圆筒型。在电池壳体11中具有一个实际上中空的圆筒形状，通过卷起带状的阴极21和阳极22以及夹在二者之间的隔离板23而得到一个圆筒电极体20。电池壳体11由例如镀镍(Ni)的铁(Fe)制成。电池壳体11的一端封闭另一端敞开。在电池壳体11中，设置一对绝缘板12和13垂直于卷筒的外表面，以便夹入圆筒电极体20。
一个电池盖14，和在电池盖14的内侧提供的一个安全阀机构15以及一个正温度系数(PTC)装置16，通过一个垫圈17连接于电池壳体11的开口端以防泄漏并且电池壳体11被密封。电池盖14由例如与电池壳体11类似的材料制成。安全阀机构15通过PTC装置16与电池盖14电连接。当电池的内部压力由于内部短路、外部加热等而升高到预定值或更高时，圆盘15a倒置，因此断开电池盖14和圆筒电极体20间的电连接。当温度升高时PTC装置16通过增加阻力系数用于限制电流，以防止由于强电流产生的异常发热。PTC装置16由例如基于钡-钛酸盐的半导体陶瓷制成。垫圈17由例如一种绝缘材料制成。沥青被涂到垫圈17的表面上。
圆筒电极体20环绕卷起，例如以中心销(pin)24为中心。阴极引线25由铝(Al)或类似材料制成，连接于圆筒电极体20的阴极21，以及阳极引线26由镍或类似材料制成，连接于阳极22。阴极引线25焊接于安全阀机构1上5，由此电连接于电池盖14。阳极引线26焊接并电连接于电池壳体11。
图2是图1所示的圆筒电极体20的部分放大图。阴极21有，例如一种结构，其中阴极混合层21b提供到具有一对相对表面的阴极集电体21a的两个表面上。尽管没有示出，阴极混合层21b可以只提供给阴极集电体21a的一个表面。阴极集电体21a有例如约5μm到50μm的厚度，并且呈金属箔的形式，例如铝箔、镍箔或不锈钢箔。阴极混合层21b有例如80μm到250μm的厚度，并且包含能够嵌入和脱出作为轻金属的锂的阴极材料。当阴极混合层21b提供到阴极集电体21a的两个表面上时，阴极混合层21b的厚度是总的厚度。
能够嵌入和脱出锂的适当的阴极材料的实例是含锂化合物例如氧化锂、硫化锂和包含锂的层间化合物。也可以使用两种或更多的含锂化合物的混合物。尤其是，为了提高能量密度，由通式LizMO2表示的锂组合氧化物或包含锂的层间化合物是优选的。优选的，M表示一种或多种过渡金属，具体的是钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁、铝、钒(V)、和钛(Ti)。“z”对应于电池充电/放电状态而不同，并且通常数值范围是0.05≤z≤1.10。也优选使用各具有高能量密度的具有尖晶石晶体结构的LiMn2O2或具有橄榄石晶体结构的LiFePO4。
这种阴极材料的制备是通过混合，例如，锂的碳酸盐、硝酸盐、氧化物或氢氧化物与过渡金属的碳酸盐、硝酸盐、氧化物或氢氧化物，以得到希望的组成，研磨混合物，然后在氧气气氛下600℃-1000℃的温度范围焙烧产物。
阴极混合层21b包含例如导电剂及必要时的粘合剂。导电剂的实例是碳质材料例如石墨、碳黑和Ketjen碳黑。可以使用这些材料中的一种或者两种或多种的混合物。除碳质材料外，还可以使用金属材料、高分子量导电材料等，只要其具有导电性。粘合剂的实例是合成橡胶，例如苯乙烯-丁二烯橡胶、氟橡胶和三元乙丙橡胶，以及高分子量材料如聚偏二氟乙烯。可以使用这些材料中的一种或者两种或多种的混合物。例如，当阴极21和阳极22如图1所示缠绕时，优选使用特别柔软的苯乙烯-丁二烯橡胶或氟橡胶作为粘合剂。
阳极22具有这样的结构，例如其中阳极混合层22b提供到具有一对相对表面的阳极集电体22a的两个表面上。尽管没有示出，阳极混合层22b可以只提供给阳极集电体22a的一侧。阳极集电体22a由例如金属箔制成，金属箔例如具有优良电化学稳定性、电导率和机械强度的铜箔、镍箔或不锈钢箔。尤其是铜箔由于有高电导率是最优选的。阳极集电体22a优选的厚度例如大约6μm到40μm。如果厚度小于6μm，机械强度不够，阳极集电体22a在制造步骤容易断裂，并且生产效率降低。如果厚度大于40μm，在电池中阳极集电体22a的容积比变得超过必要的很多，并且对提高能量密度变得困难。
阳极混合层22b包含一种或者两种或更多的能够嵌入和脱出作为轻金属的锂的阳极材料，并且如果必要，可以包含与阴极混合层21b相似的粘合剂。阳极混合层22b的厚度例如60μm到250μm。当阳极混合层22b提供到阳极集电体22a的两个表面上时，厚度是总的厚度。
在说明书中轻金属的嵌入和脱出，是指轻金属的离子是电化学嵌入和脱出而没有破坏电离度。这不仅包括嵌入的轻金属以完全的离子态存在的情形，而且还包括嵌入的轻金属不能以完全的离子态存在的情形。作为这些情形的实例，可提到的是，通过轻金属离子与石墨的电化学嵌入反应嵌入，通过包含金属间化合物的合金的轻金属嵌入，以及通过合金形成的轻金属的嵌入。
作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料，例如，可提到的有碳质材料如石墨、石墨化碳和非石墨化碳。这些碳质材料是优选的，因为在充电/放电时晶体结构的变化非常小，并且可获得大的充电/放电容量和优良的充电/放电性能。特别优选石墨，因为可以获得大的电化学当量和高的能量密度。
优选具有2.10g/cm3或更高的真密度的石墨，更优选具有2.18g/cm3或更高的真密度的石墨。为了获得这种真密度，(002)平面的c-轴微晶应有14.0nm或更大的厚度。(002)平面间的间距优选小于0.340nm，更优选为0.335～0.337nm。
石墨可以是天然石墨或人造石墨。人造石墨是通过例如碳化有机材料、实施高温热处理、研磨和分级而得到的。高温热处理按下述进行，例如需要时，在300～700℃氮气流等惰性气氛中碳化所述材料，以1～100℃/分钟的速率升高温度到900～1500℃，在保持所述温度的条件下煅烧材料大约0～30小时，升高温度到2000℃或更高，优选2500℃或更高，并维持该温度适当的时间。
作为初始材料的有机材料，可以使用煤或沥青。沥青的实例是通过对焦油进行蒸馏(减压蒸馏、常压蒸馏或蒸汽蒸馏)、热缩聚作用、萃取和化学缩聚所得的沥青，或在高温下通过裂解煤焦油、乙烯焦油、原油或类似物所得的沥青或类似物，在木材的再循环时、聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基丁酸酯和3，5-二甲基酚醛树脂所产生的焦油。在碳化期间，煤或焦油均在大约400℃的最高温度下以液体存在并保持在该温度下，由此使芳环稠合和多环化，并获得定向层叠的状态。然后，在500℃或更高的温度，得到固体的碳前体即半焦碳(液相碳化工艺)。
作为有机材料，可以使用碳化的稠多环氢化物例如萘、菲、蒽、苯并菲、芘、二萘嵌苯、五苯和并五苯，以及它们的衍生物(例如羧酸、羧酸酐和羧酸酰亚胺)和它们的混合物。另外，也可以使用稠合的杂环化合物例如苊烯、吲哚、异吲哚、喹啉、异喹啉、喹喔啉、酞嗪、咔唑、吖啶、吩嗪和菲啶，以及它们的衍生物和混合物。
研磨可以在碳化或煅烧之前或之后进行，或者在石墨化前的升温步骤期间进行。在这种情况下，最终在材料处于粉末状态时进行石墨化热处理。为了获得高堆积密度和断裂强度的石墨粉末，优选对材料实施模压，热处理，并对所得石墨化压块进行研磨和分级。
例如，如果制备石墨化压块，将用作填料的焦炭(choke)及用作粘合剂或烧结剂的粘合剂沥青混合并模压。然后，在等于或低于1000℃的低温下对模制物进行热处理的焙烧步骤，并重复数次用熔融的粘合剂沥青浸渍焙烧体的沥青浸渍步骤，并使生成物经受在高温的热处理。浸渍的粘合剂沥青通过热处理步骤和石墨化而碳化。在这种情况下由于填料(焦炭)和粘合剂沥青用作原料，通过石墨化获得多晶物质，并且在热处理时包含于原料中的硫和氮生成气体，因此在气体的通道形成气孔。优点在于气孔促进锂的嵌入和脱出反应的进行和高的工业加工效率。作为模制物的原料，可以使用具有可塑性和烧结性的填充物。在这种情况下，不必使用粘合剂沥青。
优选非石墨化碳，它的(002)平面的间距是0.37nm或更大，真密度低于1.70g/cm3，以及在空气中的差热分析中不会出现700℃或更高的产热峰值。
这种非石墨化碳的获得通过下述进行，例如，在大约1200℃对一种有机材料进行热处理，并研磨和分级生成物。热处理通过下述进行，例如，如果必要，在300～700℃碳化所述材料(固相碳化工艺)，以1～100℃/分钟的速率升高温度到900～1300℃，并保持温度约0～30小时。研磨可以在碳化之前或之后、或者在温度升高步骤期间进行。
作为原料的有机材料，例如可以使用糠醇或糠醛的聚合物或共聚物，或作为任何高聚物与其它树脂的共聚物的呋喃树脂。还可使用酚醛树脂、丙烯酸树脂、卤化乙烯基树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树酯、聚酰胺树脂、共轭的聚乙炔树脂、聚对苯酚(polyparaphenyn)等、纤维素或其衍生物、咖啡豆、竹材、包括脱乙酰几丁质的甲壳类或使用细菌的生物纤维素。另外，也可以使用通过引入(氧交联)含氧官能团到石油沥青中所得的化合物，石油沥青的氢原子(H)和碳原子(C)间的原子比率H/C是，例如，0.6-0.8。
化合物中氧含量优选3％或更高，更优选5％或更高(参见待审日本专利公开Hei3-252053)。氧含量对碳质材料的晶体结构施加影响，能够提高在该含量或更高值下非石墨化碳的特性，并且能提高阳极22的容量。石油沥青可通过对焦油进行蒸馏(减压蒸馏、常压蒸馏或蒸汽蒸馏)、热缩聚作用、萃取和化学缩聚来获得，所述焦油在高温下通过裂解煤焦油、乙烯焦油、原油或类似物、沥青或类似物来得到。作为氧化交联形成方法，可使用例如，用于使硝酸、硫酸、次氯酸和混合酸的溶液与石油沥青反应的湿法，使氧化气体例如空气或氧气与石油沥青反应的干法，或使固体试剂例如硫、硝酸铵、过硫酸铵、或氯化铁与石油沥青反应的方法。
作为初始材料的有机材料不限于上面描述的材料。其它的有机材料也能够使用，只要它通过固相碳化方法能够变成非石墨化碳，例如一种氧交联方法。
除了使用上面描述的作为初始材料的有机材料制造的非石墨化碳以外，在日本待审专利公开Hei3-137010中披露的包含作为主要成分的磷、氧和碳的化合物也是优选的，因为其具有上述所列的物理参数。
作为能嵌入和脱出锂的阳极材料，可提到的是能与锂一起形成合金的金属元素或准金属元素的单体、合金或化合物。那些材料是优选的，因为其能够获得高能量密度。特别优选将任何所述的材料与碳质材料在一起使用，因为可以获得高能量密度和优良的充电/放电循环特性。在本说明书中，合金包括由两种或更多种金属元素组成的合金，以及由一种或多种金属元素与一种或多种准金属组成的合金。在每种材料的结构中，存在固溶体、共晶体(共晶体混合物)或金属间化合物，或者其两种或多种共存。
这种金属元素或准金属的实例是锡(Sn)、铅(Pb)、铝、铟(In)、硅(Si)、锌(Zn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、镁(Mg)、硼(B)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、锆(Zr)、钇(Y)和铪(Hf)。任何元素的合金或化合物由例如化学式MaaMbtLiu或MapMcqMdr表示。在该化学式中，Ma表示至少一种能够与锂形成合金的金属元素和准金属，Mb表示除锂和Ma之外至少一种金属元素和准金属，Mc表示至少一种非金属元素，Md表示除Ma之外的至少一种金属元素和准金属。s、t、u、p、q和r的值分别满足s＞0、t≥0、u≥0、p＞0、q＞0和r≥0。
特别优选4B族金属元素或准金属的单质、合金或化合物。特别优选的元素是硅和锡以及它们的合金和化合物。所述材料可以是结晶的或无定形的。
合金和化合物的具体实例是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和LiSnO。
能够嵌入和脱出锂的阳极材料的实例是其他的金属化合物和高分子量材料。其它的金属化合物包括氧化物例如氧化铁、氧化钌和氧化钼、LiN3等。高分子量材料包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯等。
在二次电池中，在充电步骤中当开路电压(即电池电压)低于过充电压的时点时，金属锂开始沉积在阳极22上。特别是，在开路电压低于过充电压的状态，金属锂沉积在阳极22上，并且阳极22的容量由锂的嵌入和脱出所确定的容量部分和由金属锂的沉积和溶解所确定的容量发的总和表示。在二次电池中，因此，能够嵌入/脱出锂的阳极材料和金属锂两者起阳极活性材料的作用，并且能够嵌入和脱出锂的阳极材料在金属锂沉积的时候用作基底材料。
过充电压表示电池处于过充状态时的开路电压，并且高于“完全充电”电池的开路电压，所述“完全充电”如日本电池协会制定的“锂二次电池的安全评价标准指南”(SBA G1101)中所描述和定义的。换句话说，过充电压高于按照标准充电方法或推荐充电方法(获得电池标称容量的充电方法)进行充电后所得到的开路电压。具体地，例如，当开路电压为4.2V时，二次电池完全充电。当开路电压为0～4.2V的时，金属锂沉积在能够嵌入/脱出锂的阳极材料的表面。
因此，二次电池能够获得高能量密度并提高循环特性和快速充电/放电特性。尽管从锂金属沉积在阳极22上的角度来看，所述二次电池与使用锂金属或锂合金的普通的锂二次电池相似，但通过使金属锂沉积到能够嵌入/脱出锂的阳极材料上，认为产生了如下的优点。
首先，在普通的锂二次电池中，难以使金属锂均匀沉积，并且造成循环特性的恶化。然而，由于能嵌入/脱出锂的阳极材料的表面积通常是巨大的，在所述二次电池中金属锂可以均匀的沉积。其次，在普通的锂二次电池中，伴随金属锂的沉积和溶解，体积有大的变化，这造成循环特性的恶化。与此相反，在所述二次电池中，金属锂也沉积在能够嵌入/脱出锂的阳极材料微粒的间隙间，因此体积的变化很少。第三，在普通的锂二次电池中，金属锂的沉积/溶解量越大，上述问题越大。但在所述二次电池中，能够嵌入/脱出锂的阳极材料所实现的锂的嵌入和脱出也提供充电/放电容量。因此，尽管电池容量是大的，但金属锂的沉积/溶解量是小的。第四，在普通的锂二次电池中，当进行快速充电时，金属锂的沉积更不均匀，以致循环特性更加恶化。但在所述二次电池中，在充电开始时，锂嵌入能够嵌入/脱出锂的阳极材料中，以便实现快速充电。
为了更有效的获得所述优点，例如，当开路电压在成为过充电压之前是最大电压时，沉积在阳极22上的金属锂的最大沉积量优选是能够嵌入/脱出锂的阳极材料的充电容量的0.05～3.0倍。当金属锂的沉积量过大时，出现与普通二次电池相似的问题。当沉积量过小时，不能获得充足的充电/放电容量。例如，能够嵌入/脱出锂的阳极材料的放电容量优选150mAh/g或更大。锂的嵌入/脱出容量越大，金属锂的沉积量变的相对越小。阳极材料的充电容量可从例如当金属锂用作反电极时、按照恒定电流和恒定电压法、使由阳极活性材料制成的阳极充电到0V时的电量得到。阳极材料的放电容量从例如通过阳极恒定电流法经过10小时或更多时间放电到2.5V时的电量而得到。
隔板23由例如合成树脂或陶瓷制成的多孔膜形成，合成树脂例如聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯。隔板23可以具有这样的结构，其中两种或多种类型的多孔膜重叠放置。尤其优选聚烯烃制成的多孔膜，因为它具有优良的短路预防效应，并通过它的关闭效应实现改进电池的安全性。特别地，聚乙烯在100～160℃的范围内能够获得关闭效应，并且也具有电化学稳定性，因此作为隔板23的材料它是优选的。聚丙烯也是优选的。通过与聚乙烯或聚丙烯共聚合或混合，具有化学稳定性的任何树脂都可以使用。
聚烯烃制成的多孔膜是通过例如混合熔融液态的低挥发性溶剂和熔融状态的聚烯烃组分，得到均匀聚烯烃组分的高浓度溶液，在模具中模压所述溶液，冷却溶液从而得到凝胶片，并拉伸所述凝胶片。
作为低挥发性溶剂，例如可使用低挥发性的脂肪族系列如壬烷、癸烷、萘烷、对二甲苯、十一烷或液体石蜡或者环烃。作为在聚烯烃组分和低挥发性溶剂间的优选混合比例，当它们的总量为100wt％时，聚烯烃组分为10～80wt％，更优选15～70wt％。当聚烯烃组分的比例过低时，在模压时在模具的出口出现膨胀或者颈缩变大，并且变得难于形成薄片。另一方面，当聚烯烃组分的比例过高时，变得难于制备均匀的溶液。
通过使用模具在模压聚烯烃组分的高浓度溶液时，在压片模具情况下，间隙优选例如为从0.1～5mm的范围内。优选的，挤压温度处于140～250℃的范围内，并且挤压速率处于2～30cm/分钟的范围内。
冷却进行到至少达到胶凝温度，作为冷却方法，可使用使溶液与冷风、冷却水或其它的冷却介质直接接触的方法，使溶液与冷却剂冷却的滚筒接触的方法，以及相似的方法。从模具挤出的聚烯烃组分高密度溶液可以在冷却之前或冷却期间以1～10，优选1～5的取出速度(take off rate)取出。当取出速度过高时，是不可取的，因为颈缩变大并且在拉伸时容易破裂。
优选通过如下方法拉伸凝胶片，例如，加热凝胶片并通过拉幅机双轴拉伸的方法、滚压方法、拉伸方法或通过联合任何方法所得到的方法。凝胶片在垂直方向和水平方向可以同时或顺序地拉伸。特别是同时地二维拉伸是优选的。拉伸温度优选聚烯烃组分的熔点增加10℃或更少的温度，特别优选，等于或高于晶体分散温度并低于熔点的温度。如果拉伸温度过高，是不可取的，因为由于树脂的融化通过拉伸不能实现有效的分子链定向。如果拉伸温度过低，树脂的软化变的不充分，以致在拉伸时树脂膜容易破裂，并且不能实现高比例的拉伸。
优选对凝胶片进行拉伸并使用一种挥发性溶剂清洁拉伸后的薄片，以脱除残存的低挥发性溶剂。在清洁后，拉伸膜通过加热或鼓风进行干燥，以便挥发清洁溶剂。清洁溶剂的实例包括烃类如戊烷，己烷或庚烷，二氯甲烷，氯化烃如四氯化碳，碳氟化合物如三氟乙烷，及醚类如乙醚和二氧己环(dioxane)。清洁溶剂按照所使用的低挥发性溶剂进行选择，并且可以使用单一溶剂或几种溶剂的混合物。清洁的进行通过用挥发性溶剂浸渍和取出薄片的方法，挥发性溶剂除尘的方法，或这些方法结合的方法。清洁的进行直到拉伸膜中残存的低挥发性溶剂变为小于1质量份，相对于100质量份的聚烯烃组分。
隔板23用一种液态电解液的电解液溶液浸渍，电解液溶液包含非水溶剂和溶解于所述非水溶剂中作为电解质盐类的锂盐，所述非水溶剂是一种液体溶剂例如有机溶剂。液体非水溶剂由例如在25℃下固有粘度为10.0mPa·S或更小的非水化合物制成。也可以使用在溶解有电解质盐的状态下固有粘度为10.0mPa·S或更小的非水组分。在通过混合多种的非水化合物形成一种溶剂的情况下，在混合态固有粘度为10.0mPa·S或更小是足够的。
作为这种非水溶剂，通常使用的各种非水溶剂均能使用。具体的，可提到的是，环状碳酸酯例如碳酸异丙烯酯或碳酸亚乙酯，链状碳酸酯如碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯，醚例如γ-丁内酯、环丁砜、2-甲基四氢呋喃或二甲氧基乙烷。特别地，从氧化稳定性的观点来看，在非水溶剂中优选混合碳酸酯。
锂盐的实例是LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl和LiBr。可以使用它们中的任何一种、或者两种或两种以上的混合物。
特别优选LiPF6，因为它有高导电率和优良的氧化稳定性。LiBF4是优选的，因为它有优良的热稳定性和氧化稳定性。LiCF3SO3是优选的，因为它有很高的热稳定性。LiClO4是优选的，因为它有高导电率。另外，LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2和LiC(CF3SO2)3是优选的，因为它们能获得相对高的导电率和高的热稳定性。此外，更优选使用至少两种以上锂盐的混合物，因为能够得到它们的促进效应。特别的，优选使用一种混合物，其由选自具有由化学式1所表示的分子结构的锂盐组例如LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2和LiC(CF3SO2)3中的至少一种、以及除具有由化学式1所表示的分子结构的锂盐以外的一种或多种锂盐构成，因为可以获得高导电率并可以改进电解液溶液的化学稳定性。在其它的锂盐中，特别优选LiPF6。
                             [化学式1]
                         (CaFbSOc)d
式中，a、b、c和d各表示除0外的任意数。
溶剂中每种锂盐的含量(浓度)优选为0.5～3.0mol/kg的范围内。在这个范围外，离子传导性极度恶化且不能获得足够的电池特性。
电解液包含羧酸酯和羧酸根离子中的至少一种，作为添加剂。羧酸酯在充电时分解变成自由基化合物，并且必定吸附或聚合于阳极22的自由基活性部位从而成膜。因此，羧酸酯有抑制溶剂在阳极22的自由基活性部位进行分解反应的作用，并防止在锂的沉积/溶解反应中沉积的金属锂与溶剂间的反应。此外，根据Osaka等人(J.Electrochem.Soc.，Vol.142，No.4，1995)的报导，羧酸酯还具有通过分解产生二氧化碳(CO2)而提高阳极22中的锂沉积/溶解效率的作用。羧酸根离子也具有相似的作用。
通过包含这种羧酸酯或羧酸根离子，二次电池可以具有提高的电池容量和循环特性。虽然各种羧酸酯和羧酸根离子可以起溶剂的作用，但通过注意上述的作用，在说明书中，各种羧酸酯和羧酸根离子被叙述为添加剂。显然，所述添加的材料的至少部分参与上述反应就足够了。不参与反应的那部分可用作溶剂。
羧酸酯的实例是丙酸甲酯，丙酸丁酯，丁酸甲酯，乙酸乙酯，戊酸乙酯，以及通过氟(F)部分或全部取代上述任何材料中的氢而得到的材料。羧酸根离子的实例包括从羧酸酯中解离出来的离子。特别是，优选由下面的化学式2表示的羧酸酯，例如丙酸甲酯、丁酸甲酯或乙酸乙酯，和由化学式2所表示的羧酸酯中解离而来的羧酸根离子。为了获得抑制溶剂的分解反应的作用或防止在沉积的金属锂与溶剂间的反应的作用，一定大小的空间位阻是必要的。然而，当空间位阻过大时，在阳极22表面的膜阻增加至大于所需值，并且放电容量减少。
                                 [化学式2]
                   CmHxF2m+1-x-COO-CnHyF2n+1-y
式中，m和n均表示1～3的整数，x和y均表示0～7的整数。
羧酸酯或羧酸酯离子的含量(浓度)，当含有两种或更多种成分时其是总含量，优选为溶剂和电解质盐的总量的0.005～30wt％的范围内。如果含量低于0.005wt％，不能得到足够的作用。如果含量大于30wt％，电池在储藏时有可能损坏。
可以用电解液被高分子量化合物固定的凝胶电解液代替上述的电解液。凝胶电解液的离子电导率在室温可以为1mS/cm或更高，并且高分子量化合物的组成和结构没有特别限定。电解液(即液相的溶液、电解质盐和添加剂)如上面所描述。高分子量化合物的实例是聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯与聚六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚磷酸原(polyphosphagen)、聚硅氧烷、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈-丁二烯橡胶、聚苯乙烯和聚碳酸酯。特别地，从电化学稳定性的观点来看，使用具有聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯或聚氧化乙烯结构的高分子量化合物是所希望的。高分子量化合物向电解液溶液中添加的数量，通常为电解液溶液的5～50wt％，但按照它们之间的相容性，该数量是可变化的。
羧酸酯和羧酸根离子以及锂盐的含量与那些在电解液溶液中的相似。溶剂的概念在这里是广泛的，不仅包括液相溶剂，而且还包括能够离解电解质盐类并具有离子传导性的溶剂。因此，在使用具有离子传导性的高分子量化合物时，高分子量化合物也包括在溶剂中。
例如，这种二次电池可以按如下所述而制备。
首先，例如，通过混合能够嵌入和脱出锂的阴极材料、导电剂和粘合剂制备阴极混合物。所述阴极混合物分散于N-甲基-2-吡咯烷酮或类似的溶剂中，从而获得糊状的阴极混合物浆液。阴极混合物浆液施加到阴极集电体21a上，干燥，并通过滚压机或相似的方法压模，从而形成阴极混合层21b。用这种方法，制造出阴极21。
随后，例如，混合能够嵌入和脱出锂的阳极材料和粘合剂制备一种阳极混合物。将所述阳极混合物分散于N-甲基-2-吡咯烷酮或类似的溶剂中，从而获得一种糊状的阳极混合物浆液。阳极混合物浆液施加到阴极集电体22a上，干燥，并通过滚压机或相似的方法压模，从而形成阳极混合层22b。用这种方法，制造出阳极22。
然后，阴极引线25通过焊接或类似的方法连接到阴极集电体21a上，并且阳极引线26通过焊接或类似的方法连接到阳极集电体22a上。在此之后，阴极21和阳极22卷起，它们之间夹入隔板23，阴极引线25的端部焊接到安全阀机构15上，阳极引线26的端部焊接于电池壳体11上。卷起的阴极21和阳极22夹在一对绝缘板12之间并装入电池壳体11中。在阴极21和阳极22装入电池壳体11中后，将电解液注入电池壳体11中，并且将隔板23用电解液浸渍。电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16固定于电池壳体11的开口端，通过垫圈17密封。用这种方法，形成了图1所示的二次电池。
电池的工作过程如下所述。
当二次电池充电时，锂离子从阴极混合层21b脱出，并经浸渍隔板23的电解液溶液嵌入到阳极混合层22b中包含的能够嵌入/脱出锂的阳极材料中。当充电继续进行时，在开路电压低于过充电压的情形，充电容量超过能够嵌入/脱出锂的阳极材料的充电容量，并且金属锂开始沉积在阳极材料的表面。在此之后，直到充电结束，金属锂继续在阳极22上沉积。在使用例如石墨作为能够嵌入/脱出锂的阳极材料的情况下，阳极混合层22b的外观从黑色变成金色，并进一步变成银色。
在此之后，当二次电池放电时，首先，沉积在阳极22上的金属锂作为离子释放出来，并经浸渍隔板23的电解液溶液嵌入到阴极混合层21b中。当放电继续进行时，嵌入到阳极混合层22b的能够嵌入/脱出锂的阳极材料中的锂离子被脱出，并通过电解液嵌入到阴极混合层21b中。因此，所述二次电池能够获得通常称为锂二次电池和锂离子二次电池两者的特性，特别是高能量密度和优良的充电/放电循环特性。
特别地，在实施方案中，包含羧酸酯和羧酸根离子中的至少一种。因此，在充电时，羧酸酯的自由基化合物被正电吸附或在阳极22的自由基活性部位聚合，从而形成膜。它抑制在阳极22的自由基活性部位的溶剂分解反应。由于膜被认为是具有锂离子传导性的精细膜，锂的沉积/溶解反应在膜下面发生，并且金属锂与溶剂间的反应被膜所阻止。此外，羧酸酯中的部分自由基化合物逐渐分解，因此生成二氧化碳。二氧化碳溶解于电解液中，所以金属锂平稳地沉积到阳极22上。从而，金属锂的沉积/溶解反应是极好地重复，并且，因此改进了锂的沉积/溶解效率。
如上所述，按照该实施方案，电解液包含羧酸酯和碳酸离子至少一种，因此可以在阳极22的表面形成稳定的膜，并且可以抑制在阳极22的自由基活性部位的溶剂的分解反应。在锂的沉积/溶解反应中，金属锂可以在膜的下面沉积，因此可以防止在沉积的金属锂和溶剂间的反应。所以，能够改进电解液的化学稳定性。另外，通过羧酸酯或羧酸根离子的分解，二氧化碳可以溶解在电解液中，金属锂可以平稳地沉积到阳极22上，并且可以改进锂的沉积/溶解效率。因此，电池的特性例如电池容量和循环特性可以改进。
此外，当包含由化学式2表示的羧酸酯和从所述羧酸酯游离出来的羧酸根离子时，或者当羧酸酯和羧酸根离子的含量占溶剂和电解质盐类的总量的0.005～30wt％的范围内时，能够得到更高的效果。
实施例
此外，参考图1和2将详细描述本发明的具体实施例。
实施例1～4
对阴极21和阳极22间的面积密度比值进行调整，并且制造一种电池，其中阳极22的容量用锂的嵌入和脱出所确定的容量部分和由锂的沉积和溶解所确定的容量部分的总和表示。
首先，将碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)以(Li2CO3)∶(CoCO3)＝0.5∶1的摩尔比混合。混合物在空气中在900℃下焙烧5小时，由此得到作为阴极材料的锂/钴复合氧化物(LiCoO3)。然后，混合91质量份的锂/钴复合氧化物、6质量份的石墨导电剂和3质量份的聚偏二氟乙烯粘合剂，从而制备阴极混合物。随后，将阴极混合物分散于作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，从而得到阴极混合物浆液。将阴极混合物浆液均匀的涂到阴极集电体21a的两侧(阴极集电体21a由具有厚度为20μm的带状铝箔制成)，干燥并使用滚压机压模，从而形成阴极混合层21b并制造阴极21。随后，将由铝制成的阴极引线连接到阴极集电体21a的一端。
准备作为阳极材料的人造石墨粉末，并且混合90质量份的人造石墨粉末和10质量份的聚偏二氟乙烯粘合剂，从而制备阳极混合物。将阳极混合物分散于作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到阳极混合物浆液。随后，将阳极混合物浆液均匀的涂到阳极集电体22a的两侧(阳极集电体22a由具有厚度为10μm的带状铜箔制成)，干燥并使用滚压机压模，从而形成阳极混合层22b并制造阳极22。随后，将由镍制成的阳极引线连接到阳极集电体22a的一端。
在制造阴极21和阳极22后，由厚度为25μm的多微孔的聚丙烯膜制备隔板23。将阳极22、隔板23、阴极21和隔板23按这种顺序层叠，并且将层叠体卷起多次成卷轴的形状，从而形成圆筒电极体20。
在制成圆筒电极体20后，用一对绝缘板12和13把圆筒电极体20夹在中间，阳极引线26焊接到电池壳体11上，阴极引线25焊接于安全阀机构15上，并且将圆筒电极体20装入由镀镍的铁制成的电池壳体11中。随后，将电解液溶液通过低压方法注入到电池壳体11中。通过添加由化学式2(其中m＝2，n＝1)表示的丙酸甲酯到溶剂中得到电解液溶液，该溶剂通过以1mol/dm3的浓度将作为电解质盐的LiPF6混合到其中含有50vol％碳酸亚乙酯和50vol％碳酸二乙酯的混合溶剂中来获得。这时如表1所示在实施例1～4中，改变丙酸甲酯占溶剂和电解质盐总量的含量。
                         表1
            添加剂 初始放电容量 循环100次的放电容量 金属锂的沉积
  种类   组成   含量(wt％)
m  n
实施例1 丙酸甲酯 2  1    0.05     101     101   沉积
实施例2 丙酸甲酯 2  1     2     104     111   沉积
实施例3 丙酸甲酯 2  1     10     103     111   沉积
实施例4 丙酸甲酯 2  1     30     101     103   沉积
对比例1    - 0  0     0     100     100   沉积
对比例2 丙酸甲酯 2  1     2     101     100 没有沉积
对比例3    - 0  0     0     100     100 没有沉积
将电解液溶液注入电池壳体11中，并且电池盖14以垫圈17填堵缝隙的方式固定到电池壳体11上，在垫圈17上施加沥青，从而得到实施例1～4的具有直径14mm和高65mm的圆筒二次电池。
作为与实施例相对比的对比例1，除了没有向电解液溶液中添加丙酸甲酯外，二次电池的制造与实施例的方法相同。另外，作为与实施例相对比的对比例2和3，调整了阴极和阳极间的面积密度比率，并且制造出其中阳极容量用锂的嵌入/脱出所表示的锂离子二次电池。在对比例2中，将相对于溶剂和电解质盐总量为2wt％含量的丙酸甲酯添加到电解液溶液中。在对比例3中，丙酸甲酯没有添加到电解液溶液中。
对实施例1～4和对比例1～3所得到的二次电池进行充电/放电测试，以得到第一次循环的放电容量即初始放电容量和第100次循环的放电容量。用600mA的恒定电流进行充电直到电池电压达到4.2V，和用4.2V的恒定电压充电直到电流达到1mA。用400mA的恒定电流进行放电直到电池电压达到3.0V。当在这种条件下完成充电/放电时，完全充电状态和完全放电状态被设定。表1列出了结果。在表1中，当对比例1的初始放电容量设定为100时，实施例1～4的各初始放电容量是相对值。当对比例1的第100次循环的放电容量设定为100时，实施例1～4的各第100次循环的放电容量是相对值。当对比例3的初始放电容量设定为100时，对比例2的初始放电容量是相对值。当对比例3的第100次循环的放电容量设定为100时，对比例2的第100次循环的放电容量是相对值。
将在上述条件下进行一个充放电循环并再次完全充电的实施例1～4和对比例1～3的二次电池分解。通过目测和7Li核磁共振波谱法进行检验，查看金属锂是否沉积在阳极混合层22b上。此外，在上述条件下进行两个循环的充放电。将完全放电的二次电池分解，并且进行相同的检验，查看金属锂是否沉积在阳极混合层22b上。
结果，在实施例1～4和对比例1的二次电池中，在完全充电状态，确认金属锂在阳极混合层22b上存在，并且在完全放电状态，没有确认金属锂存在。即确定了阳极22的容量用金属锂沉积/溶解的所确定的容量部分和由锂的嵌入/脱出所确定的容量部分的总和表示。表1示出作为结果的金属锂的“沉积”。
另一方面，在对比例2和3的二次电池中，除了仅仅确认锂离子的存在之外，金属锂的存在在完全充电状态和完全放电状态都没有被确认。属于被确认的锂离子的峰值在完全放电状态非常小。即它确定了阳极的容量由锂的嵌入/脱出所确定的容量部分表示。在表1中，描述了作为结果的金属锂“没有沉积”。
按照对表1的理解，在实施例1～4中，其中添加了丙酸甲酯，作为初始放电容量和第100次循环的放电容量，与其中没有添加丙酸甲酯的对比例1相比，可以获得更高的值。在锂离子二次电池的对比例2和3中，其中添加了丙酸甲酯的对比例2的初始放电容量稍高于其中没有添加丙酸甲酯的对比例3。然而，对于第100次的放电容量就没有区别。即可以这样理解，在二次电池中，其中阳极22的容量用轻金属的嵌入和脱出的所确定的容量部分和由轻金属的沉积和溶解所确定的容量部分的总和表示，当电解液溶液中含有丙酸甲酯时，放电容量和充电/放电循环特性可以提高。
由实施例1～4的结果，可以观察到这种倾向，随着丙酸甲酯含量的增加，初始放电容量和第100次循环的放电容量增加，达到最大值，之后减少。即理解为当丙酸甲酯的含量占溶剂和电解质盐类的总量的0.005～30wt％的范围内时，能够得到更高的效率。
实施例5～7
二次电池用与实施例2相似的方法制造，不同之处是，化学式2中丁酸甲酯(其中m＝3和n＝1)、丙酸丁酯(其中m＝2和n＝4)或乙酸乙酯(其中m＝1和n＝2)替代丙酸甲酯加入电解液溶液中。在实施例5～7中，充电/放电的测试用与实施例2同样的方法进行，并且得到初始放电容量和第100次循环的放电容量。表2同时示出所述结果及实施例2和对比例1的结果。在表2中，当对比例1的初始放电容量设定为100时，初始放电容量是一个相对值，并且当对比例1的第100次循环的放电容量设定为100时，第100次循环的放电容量是一个相对值。
                         表2
             添加剂 初始放电容量 循环100次的放电容量 金属锂的沉积
  种类   组成   含量(wt％)
m  n
实施例2 丙酸甲酯 2  1     2   104     111     沉积
实施例5 丁酸甲酯 3  1     2   103     108     沉积
实施例6 丙酸丁酯 2  4     2   101     101     沉积
实施例7 乙酸乙酯 1  2     2   103     109     沉积
对比例1    - 0  0     0   100     100     沉积
按照对表2的理解，在实施例5～7中，作为初始放电容量和第100次循环的放电容量，与对比例1相比，可以获得更高的值。特别地，在实施例2、5和7中，其中的m和n的值为3或更小，可以得到特别优良的数值。当电解液溶液中含有羧酸酯时，放电容量和充电/放电循环特性可以提高。尤其是，通过加入用化学式2表示的羧酸酯，可以获得更高的效率。
羧酸酯具体的实例已在实施例中描述。可以认为由于羧酸酯的分子结构而带来上面描述的效果。因此，在使用其它的羧酸酯时，可以获得相同的结果。尽管已经描述了在实施例中使用电解液溶液的情况，通过使用凝胶电解液也可以得到相同的效果。
尽管本发明已经通过实施方案和实施例进行了描述，但本发明不限于这些实施方案和实施例，可以有各种不同的变化。例如，尽管在前面的实施方案和实施例描述了使用锂作为轻金属的情况，本发明也适用于使用其它碱金属的情况例如钠(Na)和钾(K)，碱土金属例如镁和钙(Ca)，其它的轻金属例如铝，和锂或那些金属的合金，并且可以得到相似的效果。在那时，阳极材料、阴极材料、非水溶剂、电解质盐类和能够嵌入和脱出轻金属的类似物质依照轻金属选取。当锂和包含锂的合金作为轻金属使用时，由于与现有的商业上可用的锂离子二次电池的电压兼容性是高的，其是优选的。在使用一种包含锂的合金作为轻金属的情况下，一种能够与锂形成合金的物质存在于电解液中，并且在沉积时可以形成合金。一种能够与锂形成合金的物质存在于阳极中，并且在沉积时可以形成合金。
尽管在前面的实施方案和实施例描述了使用一种电解液溶液或一种凝胶电解液作为一种固体电解液的情况，其它的电解液也可以使用。其它的电解液的实例是有机固体电解液，其中电解质盐分散于具有离子传导性的高分子量化合物中，无机固体电解液，其由离子传导性陶瓷、离子传导性玻璃、离子晶体或类似物制成，任何无机固体电解液和电解液溶液的混合物、和任何无机固体电解液和凝胶电解液或有机固体电解液的混合物。
另外，尽管在前面的实施方案和实施例中描述了具有卷形物结构的圆筒二次电池，本发明也可以同样的适用于具有卷形物结构的椭圆形或多边形的二次电池，和具有其中阴极和阳极折叠或堆叠的结构的二次电池。另外，本发明也可以适用于称为硬币型、纽扣型、矩形形状或相似形状的二次电池。本发明并不限于二次电池，还可以应用于原电池。
如上所述，在按照本发明的电池中，电解液包含羧酸酯和羧酸根离子中的至少一种，以便在阳极的表面形成稳定的膜，并且可以抑制在阳极的自由基活性位置的溶剂的分解反应。在轻金属的沉积/溶解反应中，轻金属可以在膜下沉积，以防止在沉积的轻金属和溶剂间的反应。因此，可以提高电解液的化学稳定性。此外，通过羧酸酯或羧酸根离子的分解，二氧化碳能溶解在电解液中，轻金属能够平稳地沉积到阳极上，并且可以提高轻金属的沉积/溶解效率。因此，电池特性例如电池容量和循环特性可以提高。
特别地，在本发明的一个方面的电池中，电解液包含一种由化学式2表示的羧酸酯或从羧酸酯游离出来的羧酸根离子或羧酸酯和羧酸根离子的含量占溶剂和电解质盐类的总量在0.005～30wt％的范围内。因此，能够得到更高的效率。
明显地，按照上述的教导本发明的多种修改和变化都是可能的。因此应当明白在附加的权利要求书的范围内，可按除特定的说明之的方式来实现本发明。

Claims (12)

1.一种电池，包括阴极、阳极和电解液，其中阳极容量用由轻金属的嵌入和脱出所确定的容量部分与由轻金属的沉积和溶解所确定的容量部分的总和表示，及
所述电解液包含羧酸酯和羧酸根离子中的至少一种。
2.根据权利要求1的电池，其中所述电解液包含下面化学式3所示的的羧酸酯及由化学式3表示的羧酸酯解离而来的羧酸根离子中的至少一种，
                         [化学式3]
                  CmHxF2m+1-x-COO-CnHyF2n+1-y式中，m和n各自表示1～3的整数，x和y各自表示0～7的整数。
3.根据权利要求2的电池，其中所述电解液包含丙酸甲酯，丁酸甲酯，以及由丙酸甲酯和丁酸甲酯解离而来的羧酸根离子中的至少一种。
4.根据权利要求1的电池，其中所述电解液还包含溶剂和电解质盐，所述羧酸酯和羧酸根离子的总含量相对于溶剂和电解质盐的总量为0.005～30wt％。
5.根据权利要求1的电池，其中所述阳极包含能够嵌入和脱出轻金属的阳极材料。
6.根据权利要求5的电池，其中所述阳极包含碳质材料。
7.根据权利要求6的电池，其中所述阳极包含至少一种选自石墨、石墨化碳和非石墨化碳的材料。
8.根据权利要求7的电池，其中所述阳极包含石墨。
9.根据权利要求5的电池，其中所述阳极包含至少一种选自可与轻金属形成合金的金属元素或准金属元素的单质、合金及化合物的材料。
10.根据权利要求9的电池，其中所述阳极包含至少一种选自锡(Sn)、铅(Pb)、铝(Al)、铟(In)、硅(Si)、锌(Zn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、镁(Mg)、硼(B)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、锆(Zr)、钇(Y)和铪(Hf)的单质、合金及化合物的材料。
11.根据权利要求1的电池，其中所述电解液包含高分子量的化合物。
12.根据权利要求1的电池，其中所述电解液包含选自LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2和LiC(CF3SO2)3的锂盐与一种或多种其它锂盐的混合物。
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