CN1575528A - 电池 - Google Patents

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Abstract

一种电池，包括化学稳定性以及放电容量、充放电循环特性等电池特性均得到提高的电极。该电池包括盘绕的电极体(20)，其是由条形正极(21)和条形负极(22)以及其间的隔板(23)盘绕而成。充电期间轻金属沉淀在负极(22)上。负极(22)的容量包括轻金属吸留和解吸所形成的容量分量及轻金属的沉淀和溶解所形成的容量分量，并且以这些容量分量之和来表示。隔板(23)浸渍有锂盐溶解于溶剂中的电解液。电解液包含乙烯基碳酸亚乙酯或二乙烯基碳酸亚乙酯，从而使化学稳定性得到提高。

Description

电池
                         技术领域
本发明涉及一种电池，其包括阴极、阳极和电解液。更具体地，本发明涉及一种电池，其中阳极的容量包括轻金属的嵌入和脱出所形成的容量分量及轻金属的沉淀和溶解所形成的容量分量，并且以二者之和来表示。
                         背景技术
近年来，便携式电子设备如便携式电话，PDA(个人数字助理)或便携式电脑的尺寸和重量在持续不断地减小，作为减小的部分，强烈需要提高作为这些装置之电源的电池，尤其是二次电池的能量密度。
作为可以获得高能量密度的二次电池的实例，可以提及锂离子二次电池，其阳极采用能够嵌入和脱出锂(Li)的材料如碳材料等。锂离子二次电池如此设计，使得嵌入阳极材料中的锂始终为离子状态，所以能量密度高度取决于能够嵌入阳极材料中的锂离子数目。因此，在锂离子二次电池中，可以预期，当锂的嵌入量增加时，能量密度可得到进一步的提高。然而，目前被认为是能够最有效地嵌入和脱出锂离子的材料，石墨的嵌入量(按电量计)的理论极限为372mAh/g，而且通过积极的开发，石墨的嵌入量最近已经达到了该极限。
此外，作为能够获得高能量密度的二次电池，还可以提及采用锂金属为阳极的锂二次电池，及仅利用锂金属的沉淀和溶解反应作为阳极反应的锂二次电池。在锂二次电池中，锂金属的理论电化学当量大至2054mAh/cm3，其比锂离子二次电池中所用的石墨大2.5倍，因此预期锂二次电池可以获得比锂离子二次电池更大的能量密度。大量的研究人员已经将研发目标瞄准为锂二次电池的实用(参见Jean-Paul Gabano编辑的《锂电池》，Academic Press，1983，London，New York)。
然而，锂二次电池的问题在于，当重复充放电循环时，其放电容量发生较大的下降，所以难于将锂二次电池推向实用。发生容量下降的原因是锂二次电池的阳极中采用锂金属的沉淀-溶解反应。伴随充电和放电，阳极的体积很大程度上因对应于阴极与阳极间迁移的锂离子的容量而增加或减小，所以阳极的体积变化显著，因而难于可逆地进行锂金属结晶的溶解反应和重结晶反应。而且，所实现的锂二次电池的能量密度越高，阳极体积的变化就越大，容量下降就越显著。
因此，本发明的发明人开发一种新的二次电池，其中阳极的容量包括因锂的嵌入和脱出而实现的容量分量及因锂的沉淀和溶解而实现的容量分量，并且以二者之和来表示(参照国际申请WO01/22519)。在二次电池中，阳极使用能够嵌入和脱出锂的碳材料，且锂在充电期间沉淀于碳材料的表面上。二次电池保证在提高充放电循环特性的同时实现更高的能量密度。
然而，未将二次电池推向实用，需要实现进一步提高的特性和更高的稳定性。为此，不仅需要研发电极材料而且需要电解液。更具体地，当电解液与电极间发生副反应，且副反应产物沉积在电极表面时，电池的内阻增加，因而充放电循环特性显著降低。而且，如果此时消耗锂，则同样可以导致容量降低。简而言之，电解液的化学稳定性是非常重要的问题。
综上所述，本发明的目的是提供一种能够提高电解液之化学稳定性、放电容量、充放电循环特性等电池特性的电池。
                         发明内容
根据本发明的电池包括阴极，阳极和电解液，其中阳极的容量包括轻金属的嵌入和脱出所形成的容量分量和轻金属的沉淀和溶解所形成的容量分量，并且以二者之和来表示，且电解液包含至少一种选自化学式1和化学式2所示的化合物：
                         (化学式1)
(式中，U、V、W各自代表一种6B族元素，R1代表不饱和的烷基)
                         (化学式2)
(式中，X、Y、Z各自代表一种6B族元素，R1和R2各自代表不饱和的烷基)。
在本发明的电池中，在轻金属的嵌入-脱出反应中，可以抑制溶剂的减少与分解，在轻金属的沉淀-溶解反应中，可以防止沉淀的轻金属与溶剂之间的反应。因此，电解液的化学稳定性更高，故可以获得更高的放电容量，并可提高循环特性等。
                        附图说明
图1根据本发明实施方案的二次电池的截面图；及
图2是图1所示二次电池中螺旋电极体部分的放大截面图。
                       具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方案。
图1示出了根据本发明实施方案的二次电池的截面图。该二次电池即所谓的圆柱型电池，包括螺旋盘绕的电极体20于基本上中空的圆柱形电池壳11中，所述电极体20包括条形的阴极21和条形阳极22以及位于其间的螺旋盘绕的隔板23。电池壳11由例如镀镍(Ni)的铁制成。电池壳11的一个端部是密封的，另一端部是敞开的。在电池壳11中，一对绝缘板12和13如此放置，使得螺旋盘绕的电极体20沿垂直于螺旋盘绕的外表面的方向夹于其间。
在电池壳11的敞开的端部，借助于密封圈17通过敛缝作用安装电池盖14以及放置在电池盖14内部的安全阀机构15和正温度系数装置(PTC装置)16，并密封电池壳11的内部。电池盖14由例如与电池壳11相同的材料制成。安全阀机构15通过PTC装置16与电池盖14电连接，且当电池的内压因内部短路或外部加热而升高至高于一定程度时，圆盘15a翻转，以便断开电池盖14与螺旋盘绕电极体20之间的连接。当温度升高时，PTC装置16通过增加内阻而限制电流，进而防止因大电流而导致的不正常的热产生。PTC装置16由例如钛酸钡半导体陶瓷制成。密封圈17由例如绝缘材料制成，其表面涂有沥青。
螺旋盘绕的电极体20围绕例如中心栓24盘绕。由铝(Al)等制成的阴极引线25与螺旋盘绕电极体20的阴极21相连，由镍等制成的阳极引线26与阳极22相连。阴极引线25焊接在安全阀机构15上，以便与电池盖14电连接，阳极引线26焊接在电池壳11上，以便与电池壳11电连接。
图2是图1所示螺旋盘绕电极体20的局部放大图。阴极21具有这样的结构，其中阴极混合层21b放置在具有一对彼此相向的表面的阴极集电体21a的两侧。另外，阴极混合层21b也可以只放置在阴极集电体21a的一侧，尽管没有示出。阴极集电体21a由例如厚度为5～50μm的金属箔(如铝箔，镍箔，不锈钢箔等)制成。阴极混合层21b的厚度为例如80～250μm，并且包含能够嵌入和脱出轻金属锂的阴极材料。而且，当阴极混合层21b放置在阴极集电体21a的两侧时，阴极混合层21b的厚度是指其总厚度。
作为能够嵌入和脱出锂的阴极材料的实例，含锂的化合物如锂氧化物，锂硫化物，含锂的夹层(intercalation)化合物等是合适的，也可以使用选自其中的两种或多种的混合物。更具体地，为了实现更高的能量密度，优选通式LixMO2所示的锂复合氧化物或含锂的夹层化合物。式中，优选M为一种或多种过渡金属，更优选M为选自钴(Co)，镍，锰(Mn)，铁(Fe)，铝，钒(V)和钛(Ti)中的至少一种。X的值依电池的充放电状态而定，并且通常为0.05≤x≤1.10。另外，还优选具有尖晶石晶体结构的LiMn2O4，具有橄榄石晶体结构的LiFePO4等，因为可以获得更高的能量密度。
此外，这种阴极材料是通过下列步骤制备的。例如，在含锂的碳酸盐、硝酸盐、氧化物或氢氧化物与含过渡金属的碳酸盐、硝酸盐、氧化物或氢氧化物混合，使之具有所需的组成之后，将该混合物粉碎，粉碎后的混合物在600～1000℃的温度下于氧气氛中煅烧，藉此制得阴极材料。
阴极混合层21b包含例如电子导体，而且需要时还可以包含粘结剂。作为电子导体的实例，可以提及碳材料如石墨，碳黑，ketjen碳黑等，而且可以使用选自其中的一种或者两种或多种的混合物。除了碳材料之外，还以使用任何导电材料如金属材料，导电的高分子材料等。作为粘结剂的实例，可以提及合成橡胶如苯乙烯-丁二烯橡胶，氟橡胶，三元乙丙橡胶等，或者高分子材料如聚偏二氟乙烯等，而且可以使用选自其中的一种或者两种或多种的混合物。例如，如图1所示，当阴极21和阳极22螺旋盘绕时，优选使用苯乙烯-丁二烯橡胶，氟橡胶等具有高粘性的橡胶作为粘结剂。
阳极22具有这样的结构，其中阳极混合层22b放置在具有一对彼此相向的表面的阴极集电体21a的两侧。阳极混合层22b可以仅放置在阳极集电体22a的一侧，尽管没有示出。阳极集电体22a由例如具有优异电化学稳定性、导电性和机械强度的金属箔如铜箔、镍箔、不锈钢箔等制成。更具体地，最优选铜箔，因为铜箔具有高的导电性。优选阳极集电体22a具有例如大约6～40μm的厚度。当阳极集电体22a的厚度小于6μm时，机械强度降低，所以阳极集电体22a在制备过程中容易断裂，使得生产效率降低。另一方面，当其厚度大于40μm时，阳极集电体22a在电池中的体积比变大，不合乎需要，所以难于提高能量密度。
阳极混合层22b包含一种、两种或多种选自可以嵌入或脱出轻金属锂的阳极材料，并且在需要时可以进一步包含例如与阴极混合层21b中所含相同的粘结剂。阳极混合层22b的厚度为例如80～250μm。当阳极混合层22b放置在阳极集电体22a的两侧时，阳极混合层22b的厚度是指其总厚度。
在本说明书中，轻金属的嵌入和脱出是指轻金属离子在不丧失其离子性的前提下的电化学嵌入和脱出。这不仅包括嵌入的锂金属以完整的离子状态存在的情形，而且包括嵌入的锂金属以不完整的离子状态存在的情形。对于这些情形的实例，可以提及轻金属离子通过电化学嵌入作用而进入石墨的嵌入。此外，还可以体积轻金属到合金(包括金属互化物)中的嵌入，或者通过形成合金而导致的轻金属的嵌入。
作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料的实例，可以提及碳材料如石墨，非石墨化碳，石墨化碳等。优选这些碳材料的原因是，充放电期间其晶体结构变化极小，因而可以获得更高的充放电容量和更优异的充放电循环特性。此外，更优选石墨，因为其电化学当量大，可以获得更高的能量密度。
例如，优选真密度为2.10g/cm3或更大的石墨，更优选真密度为2.18g/cm3或更大的石墨。为了获得这样的真密度，需要(002)平面的c-轴结晶厚度为14.0nm或更大。而且，优选(002)平面的间距小于0.340nm，更优选为0.335～0.337nm。
石墨可以是天然石墨或人造石墨。举例来说，人造石墨可以通过下列步骤得到。将有机物碳化，并对碳化的有机物进行高温热处理，然后将有机物粉碎并分级，进而得到人造石墨。高温热处理按如下步骤进行。例如，将有机物在300～700℃的温度下于惰性气体如氮气(N2)等的气流中进行碳化，需要时将温度升高至900～1500℃，升温速度为1～100℃/分钟，并在该温度下保持0～30小时，以煅烧有机物，然后将有机物加热至2000℃或更高，优选2500℃或更高，并将该温度保持足够的时间。
作为有机物的原料，可以使用煤或沥青。可以提及的沥青的实例包括能够通过焦油、沥青等的蒸馏(真空蒸馏，常压蒸馏或蒸汽蒸馏)、热缩聚、萃取和化学缩聚而得到的材料，干馏木材时所得到的材料，聚氯乙烯树脂，聚乙酸乙烯酯，聚丁酸乙烯酯，或者3，5-二甲基酚树脂，其中所述焦油可通过高温下热裂解煤焦油、乙烯焦油、原油等而得到。碳化期间，这些煤和沥青最高在400℃左右以液态存在，并且通过保持煤和沥青于该温度下，使芳环缩合和多环化，所以芳环以堆叠排列的方式排列。其后，在大约500℃或更高的温度下形成固体碳前体即半焦(液相碳化法)。
而且，作为有机物，还可以使用稠多环烃化合物如萘，菲，蒽，苯并菲，芘，二萘嵌苯，五苯，戊省等，它们的衍生物(如上述化合物的羧酸，羧酸酐，羧酰亚胺)，或者它们的混合物。此外，还可以使用稠杂环化合物如苊烯，吲哚，异吲哚，喹啉，异喹啉，喹喔啉，酞嗪，咔唑，吖啶，吩嗪，菲啶等，它们的衍生物，或者它们的混合物。
另外，粉碎可以在碳化和煅烧之前或之后进行，也可以在石墨化之前的升温中进行。在这些情况下，最终将粉末状的材料加热进行石墨化。然而，为了得到具有更高容积密度(bulk density)和更高断裂强度(facture strength)的石墨粉末，优选在材料模制后，将模制的材料加热，然后对石墨化的模制体进行粉碎和分级。
例如，为了形成石墨化的模制体，在作为填充剂的焦碳和作为模制剂或烧结剂的粘结剂沥青混合并模制之后，重复若干次模制体在1000℃或更低的低温下加热的煅烧步骤及用熔融粘结剂沥青浸渍煅烧体的步骤，然后将该模制体在高温下加热。浸渍煅烧体的粘结剂沥青通过上述热处理过程而碳化，进而发生石墨化。在这种情况下，利用填充剂(焦碳)和粘结剂沥青作为所述的材料，因而它们被石墨化成多晶，且材料中所含的硫和氮在热处理过程中生成气体，从而在气体路径中形成微小的孔隙。因此，一些优点是锂的嵌入和脱出通过这些孔隙更容易进行，及工业处理效率更高。此外，作为模制体的材料，可以使用具有可模制性和可烧结性的填料。在这种情况下，就不需要粘结剂沥青了。
优选这样的非石墨化碳，其(002)平面的间距为0.37nm或更大，真密度小于1.70g/cm3，且在空气中的差热分析(DTA)中没有700℃或更高温度的放热峰。
这种非石墨化碳可以通过例如在1200℃左右加热有机物并粉碎和分级该有机物而得到。热处理通过下列步骤进行。需要时，在材料于300～700℃(固相碳化法)下碳化之后，以1～100℃/分钟的速度，将温度升高至900～1300℃，并保持该温度0～30小时。粉碎可以在碳化之前或之后进行，也可以在升温过程中进行。
作为有机物的原料，例如可以使用糠醇或糠醛的聚合物或共聚物，或者包含其大分子的共聚物即呋喃树脂以及其它树脂。而且，还可以使用共轭树脂如酚醛树脂，丙烯酸树脂，卤乙烯树脂，聚酰亚胺树脂，聚酰胺酰亚胺树脂，聚酰胺树脂，聚乙炔，对聚苯等，纤维素或其衍生物，咖啡豆，竹子，含壳聚糖的甲壳类动物，各种采用细菌的生物纤维素。此外，还可以使用含氧(O)官能团引入到氢(H)与碳(C)的原子数比H/C为0.6～0.8的石油沥青中的化合物(即氧交联的化合物)。
优选该化合物中氧含量的百分数为3％或更大，更优选为5％或更大(参考待审的日本专利申请Hei 3-252053)。氧含量的百分数对碳材料的结晶结构有影响，当该百分数为上述值或更大时，可以提高非石墨化碳的物理性质，进而提高阳极22的容量。而且，石油沥青可以通过例如焦油、沥青等的蒸馏(真空蒸馏、常压蒸馏或蒸汽蒸馏)，热缩聚，萃取，及化学缩聚而得到，所述焦油是通过高温热裂解煤焦油、乙烯焦油或原油而得到的。此外，作为形成氧交联的方法，例如，可以使用硝酸、硫酸、次氯酸、其混合物等的溶液与石油沥青反应的湿法，空气、氧气等氧化性气体与石油沥青反应的干法，或者固体试剂如硫、硝酸铵、过硫酸铵、氯化铁等与石油沥青反应的方法。
另外，作为原料的有机物并不仅限于这些，任何经氧交联工艺等通过固相碳化能够变成非石墨化碳的有机物均可使用。
作为非石墨化碳，除了以上述有机物为原料所形成的非石墨化碳之外，还优选含磷(P)、氧和碳为主要成分的化合物，其公开于待审的日本专利申请Hei 3-137010中，因为上述的物理性质参数可以得到体现。
作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料，可以提及能与锂形成合金的金属元素或准金属元素，或者金属元素或准金属元素的合金，或者金属元素或准金属元素的化合物。优选它们的原因是可以获得更高的能量密度，更优选与碳材料一起使用它们，因为可以获得更高的能量密度和更优异的循环特性。在本说明书中，合金不仅是指包含两种或多种金属元素的合金，而且还指包含一种或多种金属元素与一种或多种准金属元素的合金。可以提及的合金组合物包括固溶体，共晶体(低共熔混合物)，金属互化物，或者选自其中的两种或多种共存。
作为这种金属元素或准金属元素的实例，可以提及锡(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)或铪(Hf)。作为其合金或化合物的实例，可以提及化学式MasMbtLiu或化学式MapMcqMdr所示的合金或化合物。在这些化学式中，Ma代表选自可与锂形成合金或化合物的金属元素和准金属元素中的至少一种，Mb代表选自除锂和Ma之外的金属元素和准金属元素中的至少一种，Mc代表选自非金属元素中的至少一种，剂Md代表选自除Ma之外的金属元素和准金属元素中的至少一种。此外，s，t，u，p，q及r的值分别满足：s＞0，t≥0，u≥0，p＞0，q＞0及r≥0。
其中，优选选自4B族的金属元素或准金属元素，或者它们的合金或者它们的化合物，更优选硅或锡，或者它们的合金或者它们的化合物。它们可以具有结晶结构或无定形结构。
这种合金或这种化合物的具体实例包括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，LiSnO等。
而且，作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料，可以提及其它金属化合物或高分子材料。作为金属化合物，可以提及铁氧化物，钌氧化物，钼氧化物，LiN3等；作为高分子材料，可以提及聚乙炔，聚苯胺，聚吡咯等。
而且，在二次电池中，充电期间，阳极22上的锂金属沉淀从开路电压(即电池电压)低于过充电电压的点开始。换言之，在开路电压低于过充电电压的状态，锂金属沉淀在阳极22上，所以阳极22的容量包括因锂的嵌入和脱出而形成的容量分量和因锂的沉淀和溶解而形成的容量分量，并且以二者之和来表示。因此，在二次电池中，能够嵌入和脱出锂的阳极材料和锂金属二者均具有阳极活性物质的功能，且在锂金属沉淀时，能够嵌入和脱出锂的阳极材料是基础材料。
过充电电压意指电池过充电时的开路电压，并且是指例如高于“完全充电”电池之开路电压的电压，其说明和定义见“锂二次电池安全性评价指南(Guideline for safety assessment of lithium secondary batteries)”(SBA G1101)，其是日本蓄电池工业组织(日本电池联合会)草拟的指南之一。换言之，过充电电压是指这样的电压，该电压高于利用测定电池标称容量时所用的充电方法、标准的充电方法或推荐的充电方法进行充电之后的开路电压。更具体地，二次电池例如以4.2V的开路电压完全充电，且锂金属在0～4.2V的开路电压的部分范围中沉淀在能够嵌入和脱出锂的阳极材料的表面。
因而，在二次电池中，可以获得更高的能量密度，并且可以提高循环特性和高速充电特性，其原因如下。就锂金属在阳极上沉淀而言，该二次电池等价于阳极采用锂金属或锂合金的常规锂二次电池。然而，在该二次电池中，锂金属沉淀于能够嵌入和脱出锂的阳极材料上，因此可以认为该二次电池具有下列优点。
首先，在常规的锂二次电池中，难于均匀地沉淀锂金属，这导致循环特性下降，然而，能够嵌入和脱出锂的阳极材料一般具有大表面积，所以在该二次电池中，锂金属可以均匀地沉淀。第二，在常规的锂二次电池中，锂金属的沉淀和溶解所带来的体积变化大，这也导致循环特性下降；然而，在该二次电池中，锂金属在能够嵌入和脱出锂的阳极材料颗粒间的缝隙中沉淀，所以体积变化小。第三，在常规的锂二次电池中，锂金属的沉淀和溶解的量越大，上述问题就越严重；然而，在该二次电池中，能够嵌入和脱出锂的阳极材料所导致的锂嵌入和脱出对充放电容量有贡献，所以尽管电池容量大，但锂金属的沉淀和溶解的量却小。第四，当常规的锂二次电池快速充电时，锂金属更不均匀地沉淀，所以循环特性进一步恶化。然而，在该二次电池中，在初始充电中，锂嵌入能够嵌入和脱出锂的阳极材料中，所以二次电池可以快速充电。
为了更有效地获得这些优点，例如，优选在开路电压变成过充电电压之前的最大电压下，沉淀于阳极22上的锂金属的最大容量比能够嵌入和脱出锂的阳极材料的容量大0.05～3.0倍。当锂金属的沉淀量太大时，发生与常规锂二次电池中相同的问题，当沉淀量太小时，则不能充分地提高充放电容量。而且，例如，优选能够嵌入和脱出锂的阳极材料的放电容量为150mAh/g或更大。嵌入和脱出锂的能力越大，相对来说锂金属的沉淀量就会变得越小。另外，阳极材料的充电容量取决于当阳极由充当阳极活性物质的阳极材料制成且锂金属充当反电极的电池通过恒流恒压法充电直至达到0V时的电量。例如，阳极材料的放电容量取决于当电池接下来通过恒流法放电10小时或更多直至达到2.5V时的电量。
举例来说，隔板23由聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等合成树脂的多孔膜或者陶瓷的多孔膜制成，且隔板23可以具有其中两种或多种多孔膜层叠的结构。其中，优选使用由聚烯烃制成的多孔膜，因为利用这种多孔膜，可以有效地防止短路，并通过关闭作用提高电池壳的安全性。更具体地，聚乙烯可在100～160℃的范围内获得关闭作用，并且电化学稳定性优异，所以优选聚乙烯作为隔板23的材料。而且，还优选使用聚丙烯，并且可以通过与聚乙烯或聚丙烯共聚或共混而使用具有化学稳定性的其它树脂。
举例来说，由聚烯烃制成的多孔膜是通过下列步骤得到的。在利用熔融低挥发性溶剂于液态下捏制熔融的聚烯烃复合物，进而形成均匀包含高浓度聚烯烃复合物的溶液之后，模挤出该溶液并冷却，形成凝胶状的薄片，然后拉伸该凝胶状的薄片，得到多孔膜。
作为低挥发性溶剂的实例，可以使用低挥发性脂肪烃如壬烷，癸烷，十氢化萘，对二甲苯，十一烷烃，液体石蜡等，也可以使用环烃。聚烯烃复合物与低挥发性溶剂的组成比优选为10～80重量％的聚烯烃复合物，更优选为15～70重量％的聚烯烃复合物，当聚烯烃复合物与低挥发性溶剂的总比例为100重量％时。如果聚烯烃复合物的组成比太小，则在成型期间，模具出口处的膨胀或颈缩(neck-in)变大，所以难于形成薄片。另一方面，如果聚烯烃复合物的组成比太大，则难于制备均匀的溶液。
当含高浓度的聚烯烃复合物的溶液同模具挤出时，对于薄片模具，优选间隙为例如0.1～5mm。而且，优选挤出温度为140～250℃，挤出速度为2～30cm/分钟。
溶液至少冷却至胶凝温度或更低。作为冷却方法，可以使用溶液与冷却空气、冷却水或任何其它冷却介质直接接触的方法，溶液与通过冷却介质冷却的辊接触的方法等。而且，从模具中挤出的包含高浓度聚烯烃复合物的溶液在冷却前或冷却中可以1～10、优选1～5的拉伸比例进行拉伸。以太大的拉伸比例拉伸溶液是不可取的，因为颈缩变大，且拉伸中往往发生断裂。
举例来说，优选加热凝胶状薄片，然后通过拉幅(tenter)法、卷(roll)法、辊压(rolling)法或其组合进行二轴拉伸。此时，可以采用各向同时拉伸或依次拉伸，但是优选同时进行的次级拉伸。优选拉伸温度等于或低于比聚烯烃复合物熔点高10℃的温度，更优选结晶扩散温度或更高且小于熔点的温度。太高的拉伸温度不可取，因为树脂的熔化导致不能实现有效的分子链取向，如果拉伸温度太低，则树脂的软化不充分，往往导致凝胶状薄片在拉伸中断裂，所以凝胶状薄片不能以高的放大比进行拉伸。
拉伸凝胶状薄片之后，优选用挥发性溶剂清洗拉伸的薄膜，以除去残余的低挥发性溶剂。清洗之后，通过加热或吹风蒸发掉清洗溶剂使拉伸膜干燥。作为清洗溶剂，例如可以使用易于挥发的物质，即诸如戊烷、己烷、庚烷等的烃，诸如二氯甲烷、四氯化碳等的卤代烃，诸如三氟乙烷等的氟碳化合物，诸如乙醚等的醚化合物，二氧己环等。清洗溶剂是根据所用低挥发性溶剂而选取的，并且可以使用选自所述清洗溶剂中的一种或其混合物。对于清洗，可以使用浸渍于挥发性溶剂中以进行萃取的方法，喷撒挥发性溶剂的方法，或者它们的组合。清洗进行到拉伸膜中残余的低挥发性溶剂相对于100质量份的聚烯烃复合物小于1质量份为止。
隔板23用电解质溶液浸渍，所述电解质溶液为液体电解液。该电解质溶液包含液体溶剂，例如非水溶剂如有机溶剂等，及溶解于非水溶剂中的电解质盐-锂盐。液体的非水溶剂是由例如25℃时的本征粘度为10.0mPa·s或更小的非水化合物制成。可以使用电解质盐溶解于其中的本征粘度为10.0mPa·s或更小的非水溶剂，对于多种非水化合物混合形成溶剂的情形，处于化合物被混合状态的溶剂可以具有10.0mPa·s或更小的本征粘度。
作为这种非水溶剂，可以使用各种常用的非水溶剂。具体地，可以提及环状碳酸酯如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯等，链状酯如碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯等，醚如γ-丁内酯，环丁砜，2-甲基四氢呋喃，二甲氧基乙烷等。更具体地，考虑到氧化稳定性，优选使用与碳酸酯混合的非水溶剂。
作为锂盐，例如可以提及LiAsF6，LiPF6，LiBF4，LiClO4，LiB(C6H5)4，LiCH3SO3，LiCF3SO3，LiN(CF3SO2)2，LiN(C2F5SO2)2，LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)，LiC(CF3SO2)3，LiAlCl4，LiSiF6，LiCl或LiBr，而且可以使用选自其中的一种或者包含两种或多种的混合物。
其中，优选LiPF6，因为可以获得更高的导电性，且氧化稳定性优异，优选LiBF4，因为热稳定性和氧化稳定性优异。而且，优选LiCF3SO3，因为热稳定性更高，优选LiClO4，因为可以获得更高的导电性。此外，优选LiN(CF3SO2)2，LiN(C2F5SO2)2和LiC(CF3SO2)3，因为可以获得较高的导电性，且热稳定性高。此外，还优选其中至少两种的混合物，因为可以获得它们的组合效果。具体地，更优选使用具有化学式3所示分子结构的锂盐如LiN(CF3SO2)2，LiN(C2F5SO2)2，LiC(CF3SO2)3等中的至少一种与一种或多种除了具有化学式3所示分子结构的锂盐之外的其它锂盐的混合物，因为可以获得更高的导电性，并且电解质溶液的化学稳定性也得到提高。作为其它的锂盐，特别优选LiPF6。
                         (CaFbSOc)d
                         (化学式3)
(式中，a，b，c，d各自代表除0之外的任意数值)。
溶剂中锂盐的含量(浓度)优选为0.5～3.0mol/kg，超出此范围不能获得足够的电池特性，因为离子导电性显著降低。
该电解质溶液还包含选自化学式4所示化合物和化学式5所示化合物中的至少一种作为添加剂。因而，在二次电池中，锂嵌入-脱出反应中溶剂的减少和分解可以得到抑制，且可以防止锂沉淀-溶解反应中所沉淀的锂金属与溶剂间的反应。换言之，电解质溶液的化学稳定性得到提高，因此可以获得更高的放电容量，循环特性也可以得到提高。另外，上述化合物可以充当溶剂，然而，在本说明书中，注意力在于上述功能，所以这些化合物以添加剂的形式进行说明。至少部分所添加的化合物可有助于上述反应，而对反应没贡献的化合物可以充当溶剂。
                        
                      (化学式4)
(式中，U、V、W各自代表一种6B族元素，R1代表不饱和的烷基)
                       
                        (化学式5)
(式中，X、Y、Z各自代表一种6B族元素，R1和R2各自代表不饱和的烷基)。
作为化学式4所示的化合物，例如可以提及化学式6所示的乙烯基碳酸亚乙酯，化学式7所示的乙烯基三硫代碳酸亚乙酯，或者化学式8所示的1，3-丁二烯碳酸亚乙酯。作为化学式5所示的化合物，例如可以提及化学式9所示的二乙烯基碳酸亚乙酯。其中，优选化学式6所示的乙烯基碳酸亚乙酯或化学式9所示的二乙烯基碳酸亚乙酯，因为可以获得更好的效果。
                     
Figure A0282095800161
                       (化学式6)
                     
                       (化学式7)
                     
Figure A0282095800163
                       (化学式8)
                     
                       (化学式9)
对于包含两种或多种化合物的情形，这些化合物的总含量优选为0.005～15重量％，相对于溶剂和电解质盐的总量。当该含量小于0.005重量％时，不能获得足够的效果，当该含量大于15重量％时，贮存期间电池可能发生退化。
而且，作为这种电解质溶液的替代物，可以使用其中高分子化合物固定电解质溶液的凝胶电解液。可以使用室温下离子导电率为1mS/cm或更大的任何凝胶电解液，对凝胶电解液的组成以及高分子化合物的结构没有特殊的限制。电解质溶液(即液态溶剂、电解质盐和添加剂)如上所述。作为高分子量化合物，例如可以提及聚丙烯腈，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，聚氧乙烯，聚氧丙烯，聚磷腈，聚硅氧烷，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，苯乙烯-丁二烯橡胶，腈-丁二烯橡胶，聚苯乙烯或聚碳酸酯。具体地，考虑到电化学稳定性，优选使用具有聚丙烯腈，聚偏二氟乙烯，聚六氟丙烯或聚氧乙烯结构的高分子量化合物。加到电解质溶液中的高分子量化合物的量随它们之间的兼容性而变化，然而，通常优选添加相当于电解质溶液5～50重量％的高分子量化合物。
而且，化学式4或5所示化合物的含量及锂盐的含量与电解质溶液的情形相同。这里，溶剂广义上不仅包括液体溶剂，而且包括能够使电解质盐解离并具有离子导电性的物质。因此，使用具有离子导电性的高分子量化合物作为所述的高分子量化合物时，该高分子量化合物也可以视为溶剂。
举例来说，二次电池可以通过下列步骤制备。
首先，例如，将能够嵌入和脱出锂的阴极材料，电子导体，及粘结剂混合，制成阴极混合物，将阴极混合物分散于溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮等中，制得糊状的阴极混合物浆液。待将阴极混合物浆液涂布于阴极集电体21a之后，干燥除去溶剂，通过滚压机等进行压模形成阴极混合层21b，进而形成阴极21。
其次，例如，将能够嵌入和脱出锂的阳极材料与粘结剂混合，制得阳极混合物，然后将阳极混合物分散于溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮等中，制得糊状的阳极混合物浆液。待将阳极混合物浆液涂布于阳极集电体22a之后，干燥除去溶剂，通过滚压机等进行压模形成阳极混合层22b，进而形成阳极22。
然后，通过焊接等将阴极引线25附着在阴极集电体21a上，并通过焊接等将阳极引线26附着在阳极集电体22a上。其后，例如，将包含阴极21和阳极22与其间的隔板23的层压物螺旋盘绕，并将阴极引线25的端部焊接在安全阀机构15上，将阳极引线26的端部焊接在电池壳11上。接着，将包含夹于一对绝缘板12和13之间的阴极21和阳极22的螺旋盘绕的层压物装在电池壳11中。待将包含阴极21和阳极22的螺旋盘绕的层压物装在电池壳11中之后，向电池壳11中注入电解液，且用电解液浸渍隔板23。之后，借助于密封圈17通过敛缝作用，将电池盖14，安全阀机构15和PTC装置16固定在电池壳11的开口端。由此形成涂1所示的二次电池。
二次电池工作如下。
在二次电池中，当进行充电时，锂离子从阴极混合层21b中脱出，并通过浸渍隔板23的电解液，嵌入阳极混合层22b中所包含的能够嵌入和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电压的状态下，充电容量超过能够嵌入和脱出锂的阳极材料的充当容量，然后锂金属开始在能够嵌入和脱出锂的阳极材料的表面上沉淀。其后，直至充电完成为止，锂金属持续在阳极22上沉淀。由此，例如，当使用石墨作为能够嵌入和脱出锂的阳极材料时，阳极混合层22b的表面颜色由黑色变为金色，然后变为银色。
其次，当进行放电时，首先，沉淀于阳极22的锂金属以离子形式洗脱出来，并通过浸渍隔板23的电解液嵌入阴极混合层21b中。当放电继续时，嵌入阳极混合层22b的能够嵌入和脱出锂的阳极材料中的锂离子脱出，并通过电解液嵌入到阴极混合层21b中。因此，在该二次电池中，可以获得常规锂二次电池和锂离子二次电池的特征，即更高的能量密度和更优异的充放电循环特性。
在更具体的实施方案中包含选自化学式4和5所示化合物中的至少一种，所以当锂嵌入阳极22时，化学式4或5中不饱和的烷基R1、R2和R3在自由基活性位发生反应，然后这些化合物通过开环聚合作用彼此聚合，或者被能够嵌入和脱出锂的阳极材料所吸附，或者通过开环聚合作用与阳极材料聚合，因此在阳极22的表面形成薄膜。由此，可以抑制溶剂在阳极22的自由基活性位的还原和分解。而且，通过上述反应形成的化合物具有环状碳酸酯结构。例如，与通过碳酸亚乙烯基酯的开环聚合作用而形成的化合物相比，充当锂离子传导介质的含氧基团的自由度高，所以该薄膜被视为具有锂离子导电性的稠密的薄膜。因此，可以认为锂金属的沉淀是在该薄膜下进行的，且在锂的沉淀-溶解反应中，通过该薄膜可以防止沉淀的锂金属与溶剂间的反应。此外，该薄膜稳定地保持在阳极22的表面，即使在锂溶解之后也是如此，所以上述作用在充电中及其后的放电中是持续不变的。
因而，在该实施方案中，包含至少一种选自化学式4和5所示的化合物，所以当锂嵌入阳极22中时，化学式4或5中的不饱和烷基R1、R2和R3在自由基活性位发生反应，所以可以在阳极22的表面形成薄膜，因而可以抑制溶剂在阳极22的自由基活性位的还原和分解。而且，在锂的沉淀-溶解反应中，锂金属的沉淀可以在薄膜下进行，所以可以防止沉淀的锂金属与溶剂间的反应。因此，电解液的化学稳定性可以得到提高，电池特性如放电容量、充放电循环特性等也可以得到提高。
更具体地，当上述化合物的含量相对于溶剂与电解质盐的总量为0.005～15重量％时，可以获得更好的效果。
下面将参照图1和图2更详细地说明本发明法具体实施例。
(实施例1～4)
制备这样的电池，其中阴极21与阳极22的面积密度比可以调节，且阳极22的容量包括因锂的嵌入和脱出而形成的容量分量及因锂的沉淀和溶解而形成的容量分量，且以二者之和来表示。
首先，将碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)以Li2CO3∶CoCO3＝0.5∶1的比例(摩尔比)混合，并将该混合物在空气中于900℃煅烧5小时，得到锂钴复合氧化物(LiCoO2)，作为阴极材料。其次，将91重量份的锂钴复合氧化物，6重量份作为电子导体的石墨及3重量份作为粘结剂的聚偏二氟乙烯混合，制得阴极混合物。然后，将阴极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，形成阴极混合物浆液。待将阴极混合物浆液均匀地涂布在厚度20μm的条形铝箔制成的阴极集电体21a的两侧之后，实施干燥。然后，通过滚压机压模形成阴极混合层21b，进而形成阴极21。其后，将铝制的阴极引线25附着在阴极集电体21a的末端。
而且，制备人造石墨粉末作为阳极材料，并将90重量份的人造石墨粉末和10重量份作为粘结剂的聚偏二氟乙烯混合，制得阳极混合物。其次，将阳极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，形成阳极混合物浆液。待将阳极混合物浆液均匀地涂布在厚度10μm的条形铜箔制成的阳极集电体22a的两侧之后，实施干燥。然后，通过滚压机压模形成阳极混合层22b，进而形成阳极22。下一步，将镍制的阳极引线26附着在阳极集电体22a的末端。
制得阴极21和阳极22之后，用厚度25μm的多孔聚丙烯薄膜制备隔板23。然后，将包含阳极22，隔板23，阴极21和隔板23的层叠物按该顺序螺旋盘绕若干次，形成螺旋盘绕的电极体20。
制得螺旋盘绕的电极体20之后，将螺旋盘绕的电极体20夹在一对绝缘板12和13之间，并将阳极引线26焊接到电池壳11上，将阴极引线25焊接到安全阀机构15上。然后，将螺旋盘绕的电极体20装入镀镍的铁制成的电池壳11中。其后，将电解质溶液通过减压法注入电池壳11中。作为电解质溶液，使用50体积％的碳酸亚乙酯与50体积％的碳酸二乙酯的混合溶剂，电解质盐LiPF6以1mol/dm3的比例溶解于其中，且其中添加了化学式6所示的乙烯基碳酸亚乙酯。此时，实施例1～4中乙烯基碳酸亚乙酯的含量相对于溶剂与电解质盐的总量按表1所示变化。
待将电解质溶液注入电池壳11中之后，通过表面涂有沥青的密封圈17将电池盖14压紧在电池壳11中，从而得到实施例1～4的圆柱形的二次电池，其直径为14mm高度为65mm。
作为相对于实施例的对比例1，按实施例的情形制备二次电池，所不同的是电解质溶液中不加乙烯基碳酸亚乙酯。而且，作为相对于实施例的对比例2和3，按实施例的情形制备锂离子二次电池，所不同的是调节阴极与阳极的面积密度比，且阳极的容量由锂的嵌入和脱出来表示。此时，在对比例2中，向电解质溶液中加入相对于溶剂的含量为2重量％的乙烯基碳酸亚乙酯，且在对比例3中，电解质溶液中不加乙烯基碳酸亚乙酯。
对实施例1～4及对比例1～3的二次电池进行充放电试验，以测定第1循环的放电容量，即初始放电容量，及第100循环的放电容量。此时，充电以600mA的恒流进行，直至电池电压达到4.2V，然后以4.2V的恒压继续充电，直至电流达到1mA。放电以400mA的恒流进行，直至电池电压达到3.0V。当在这样条件下进行充放电时，电池处于完全充电状态和完全放电状态。所得结果示于表1中。在表1中，实施例1～4各自的初始放电容量是在对比例1的初始放电容量为100时的相对值，且实施例1～4各自在第100循环的放电容量是对比例1在第100循环的放电容量为100时的相对值。而且，对比例2的初始放电容量是对比例3的初始放电容量为100时的相对值，且对比例2在第100循环的放电容量是对比例3在第100循环的放电容量为100时的相对值。
而且，在上述条件下对实施例1～4及对比例1～3的二次电池进行第1充放电循环之后，再次将电池完全充电，然后拆解完全充电的电池，以通过视觉检查和7Li核磁共振光谱检验是否有锂金属沉淀在阳极混合层22b上。此外，在上述条件下进行第2充放电循环，以使电池完全放电，然后拆解电池，以类似的方式检验是否有锂金属沉淀在阳极混合层22b上。
结果，在实施例1～4及对比例1的二次电池中，在完全充电状态下，在阳极混合层22b上观察到了锂金属的沉淀，而在完全放电的状态下，未观察锂金属的沉淀。换言之，这证实阳极22的容量包括通过锂金属的沉淀和溶解而形成的容量分量及因锂金属的嵌入和脱出而形成的容量分量，并且由二者之和来表示。在表1中，Y代表存在沉淀的锂金属。
另一方面，在对比例2和3的二次电池中，在完全充电和完全放电状态下，均未观察到锂金属的沉淀，仅观察到锂离子的存在。而且，对所观察到的锂离子有贡献的峰很小。换言之，这证实阳极的容量由锂的嵌入和脱出来表示。在表1中，N代表不存在沉淀的锂金属。
从表1可以看出，其中电解质溶液中添加了乙烯基碳酸亚乙酯的实施例1～4的电池可以得到的初始放电容量和第100循环的放电容量等于或大于其中电解质溶液中没有添加乙烯基碳酸亚乙酯的对比例1的电池，特别是第100循环的放电容量可以得到提高，并且高于对比例1的电池。另一方面，在对比例2和3的锂离子二次电池中，其中在电解质溶液中添加了乙烯基碳酸亚乙酯的对比例2的锂离子二次电池可以获得比其中电解质溶液中未添加乙烯基碳酸亚乙酯的对比例3的锂离子二次电池略高的初始放电容量和略高的第100循环的放电容量，然而，与其中向电解质溶液中添加了相同含量的乙烯基碳酸亚乙酯的实施例2相比，对比例2中的乙烯基碳酸亚乙酯所起的作用很小。换言之，可以证实，对于阳极22的容量包括轻金属的嵌入和脱出所形成的容量分量及轻金属的沉淀和溶解所形成的容量分量并由二者之和来表示的二次电池，当电解质溶液中包含乙烯基碳酸亚乙酯时，放电容量和充放电循环特性可以得到提高。
而且，由实施例1～4的结果还可以发现，随着乙烯基碳酸亚乙酯含量的增加，初始放电容量和第100循环的放电容量有增加的趋势，并在达到最大值之后下降。换言之，这证实当电解质溶液中乙烯基碳酸亚乙酯含量相对于溶剂与电解质盐的总量为0.005～15重量％时，可以获得更好的效果。
(实施例5～7)
按实施例2的情形制备二次电池，所不同的是向电解质溶液中加入化学式7所示的乙烯基三硫代碳酸亚乙酯，化学式8所示的1，3-丁二烯碳酸亚乙酯，或者化学式9所示的二乙烯基碳酸亚乙酯以代替乙烯基碳酸亚乙酯。如同实施例2那样，对实施例5～7进行充放电试验，以测定初始放电容量和第100循环的放电容量，并检验完全充电状态和完全放电状态是否有锂金属沉淀。结果与实施例2及对比例1的结构一同示于表2中。在表2中，初始放电容量是对比例1的初始放电容量为100时的相对值，第100循环的放电容量是对比例1的第100循环的放电容量为100时的相对值。
从表2可以看出，与实施例2的情形类似，实施例5～7的二次电池可以得到比对比例1高的初始放电容量和第100循环的放电容量。换言之，可以发现，当电解质溶液中包含化学式4或5所示的化合物时，放电容量和充放电循环特性可以得到提高。
在上述实施例中，说明是针对化学式4或化学式5所示的化合物的具体实例给出的；然而，据认为，上述作用源于化学式4或化学式5中所示的分子结构。因此，利用化学式4或化学式5中所示的任何其它化合物可以获得相同的效果。而且，在上述的实施例中，描述了使用所述电解质溶液的情形，但是利用凝胶电解液也可以获得相同的效果。
已经参照其实施方案和实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方案和实施例，并且可以进行多种修改。例如，在所述实施方案和实施例中，描述了使用锂作为轻金属的情形；然而，本发明可以应用于采用任何其他碱金属如钠(Na)、钾(K)等，碱土金属如镁、钙(Ca)等，任何其它轻金属如铝等，锂，或其合金的情形，并且可以获得相同的效果。在这种情况下，能够嵌入和脱出轻金属的阳极材料，阴极材料，非水溶剂，电解质盐等根据所用轻金属选取。然而，优选使用锂或含锂合金作为轻金属，因为其与目前实用的锂离子二次电池的电压兼容性高。此外，当使用含锂合金作为轻金属时，能够与锂形成合金的材料可以出现在电解液或阳极在，以便在沉淀期间形成合金。
而且，在上述实施方案和实施例中，描述了使用所述电解质溶液或凝胶电解液(其为一种固体电解液)的情形，但是可以使用任何其它电解液。作为电解液，例如可以提及其中电解质盐分散于具有离子导电性的高分子化合物中的有机固体电解液，由离子导电陶瓷制成的无机固体电解液，离子导电玻璃，离子晶体等，无机固体电解液与电解质溶液的混合物，无机固体电解液与凝胶电解液的混合物，或者无机固体电解液与有机固体电解液的混合物。
此外，在上述实施方案和实施例中，描述了具有螺旋盘绕结构的圆柱形二次电池；然而，本发明还可以应用于具有螺旋盘绕结构的椭圆形或多角形二次电池，或者具有阴极与阳极以类似方式折叠或层合的结构的二次电池。另外，本发明还可应用于硬币型、纽扣型、棱形、大尺寸等的二次电池。此外，本发明不仅可以应用于二次电池，而且可以应用于原电池。
如上所述，在本发明的电池中，电解液包含至少一种选自化学式1和化学式2所示的化合物，所以当轻金属嵌入阳极中时，不饱和的烷基R1、R2和R3在自由基活泼位发生反应，因此可以在阳极表面形成薄膜。因而，可以抑制溶剂在阳极的自由基活泼位的还原和分解。而且，在轻金属的沉淀-溶解反应中，轻金属的沉淀可以在薄膜下进行，所以可以防止沉淀的轻金属与溶剂发生反应。因此，电解液的化学稳定性可以得到提高，且电池特性如放电容量、充放电循环特性等也可以得到提高。
更具体地，自根据本发明的电池中，化学式1或化学式2所示化合物的含量相对于溶剂与电解质盐的总量为0.005～15重量％，所以可以获得更好的效果。
根据上述教导，显然可以对本发明作出很多修改和替换。因此，应当理解，在所附权利要求书范围内，除了所具体说明的，本发明是可以实施的。
                                          (表1)
  乙烯基碳酸亚乙酯(重量％)     初始放电容量(mAh)   第100循环的放电容量(mAh) Li的沉淀
实施例1     0.005     101     101     Y
实施例2     2     111     115     Y
实施例3     10     105     105     Y
实施例4     15     99     102     Y
对比例1     0     100     100     Y
对比例2     2     102     103     N
对比例3     0     100     100     N
                                          (表2)
添加剂的种类   初始放电容量(mAh)   第100循环的放电容量(mAh) Li的沉淀
  实施例2   乙烯基碳酸亚乙酯      111     115     Y
  实施例5   乙烯基三硫代碳酸亚乙酯      106     110     Y
  实施例6   1，3-丁二烯碳酸亚乙酯      104     108     Y
  实施例7   二乙烯基碳酸亚乙酯      108     113     Y

Claims (12)

1.一种电池，包括：
阴极；
阳极；及
电解液，
其中所述阳极的容量包括轻金属的嵌入和脱出所形成的容量分量及轻金属的沉淀和溶解所形成的容量分量，并且以二者之和来表示，及
所述电解液包含至少一种选自化学式10和化学式11所示的化合物：
                      (化学式10)
(式中，U、V、W各自代表一种6B族元素，R1代表不饱和的烷基)
                      (化学式11)
(式中，X、Y、Z各自代表一种6B族元素，R1和R2各自代表不饱和的烷基)。
2.根据权利要求1的电池，其中
该电解液还包含溶剂和电解质盐，且相对于所述溶剂与电解质盐的总量而言，化学式10所示的化合物与化学式11所示的化合物的总含量为0.005～15重量％。
3.根据权利要求1的电池，其中
该电解液包含乙烯基碳酸亚乙酯。
4.根据权利要求1的电池，其中
该电解液包含二乙烯基碳酸亚乙酯。
5.根据权利要求1的电池，其中
该电解液包含至少一种选自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。
6.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。
7.根据权利要求6的电池，其中
所述阳极包含碳材料。
8.根据权利要求7的电池，其中
所述阳极包含选自石墨、石墨化碳和非石墨化碳中的至少一种。
9.根据权利要求8的电池，其中
所述阳极包含石墨。
10.根据权利要求6的电池，其中
所述阳极包含选自能够与轻金属形成合金的金属元素及能够与轻金属形成合金的准金属元素的单质、合金和化合物中的至少一种。
11.根据权利要求10的电池，其中
所述阳极包含选自锡(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)及铪(Hf)的单质、合金和化合物中的至少一种。
12.根据权利要求1的电池，其中
该电解液包含高分子量化合物。
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