CN1783571A - 电池 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制电池膨胀的电池。正极和负极与在中间的隔膜和电解质层成层堆积。该负极包含有Sn或Si作为元素的负极活性材料。该电解质层包含电解溶液和高分子量化合物。优选正极和负极之间的距离为15μm－50μm，且正极和隔膜之间的距离与负极和隔膜之间的距离分别为3μm－20μm。从而，吸收负极的膨胀，降低在负极上的应力，且抑制在负极中皱纹的出现。

Description

电池
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及于2004年12月1日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2004-349166的主题，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及其中正极和负极相对布置且中间具有电解质层的电池。
背景技术
近年来，已提出了许多便携式电子设备如组合照相机、移动电话、和笔记本个人电脑，且已进行了这种设备的小型化。因此，已促进了用于改善用作这种电子设备的电源的二次电池的能量密度的研究。具体地说，由于与传统的铅蓄电池或传统的镍镉电池相比，锂离子二次电池提供更高的能量密度，因此锂离子二次电池被广泛使用。
在锂离子二次电池中，作为负极材料，传统使用碳材料如不-可石墨化碳和石墨。然而，由于这种碳材料的容量已经饱和，难以进一步获得更高的容量。因此，作为负极材料，已考虑使用硅(Si)或锡(Sn)(例如，参考美国专利No.4950566)。
发明内容
然而，有这样的缺点：当硅或锡用于负极时，与传统的碳材料相比，负极由于充电和放电而大幅膨胀和收缩，特别地，在使用包装元件如层压膜的电池中，难以防止元件的膨胀且由此电池膨胀。据信在防止负极在正极的应力等之下膨胀的情况下，在负极中皱纹的出现导致了这种膨胀。
考虑到以上所述，在本发明中，期望提供能够抑制膨胀的电池。
根据本发明的实施方式，提供一种电池，其中正极和负极相对布置且中间具有电解质层，其中该负极包含能够插入和脱出电极反应物的负极活性材料且包含金属元素和准金属元素的至少一种作为元素，和其中在正极和负极相对布置且中间具有电解质层的区域中，正极和负极之间的距离为15μm-50μm。
根据本发明实施方式的电池，由于正极和负极之间的距离为15μm或更大，通过电解质层可吸收由充电引起的负极的膨胀，并可降低在负极上的应力。因此，可抑制由在负极上的应力引起的在负极中皱纹的出现。从而，可抑制电池的膨胀，且可改善循环特性。此外，由于正极和负极之间的距离为50μm或更小，可抑制内阻的增加，并可改善循环特性。
本发明的其他和进一步目的、特征和优点将从以下描述中更加充分地体现。
附图说明
图1为展示根据本发明实施方式的二次电池的结构的部分横截面透视图；及
图2为展示沿图1所示电池元件的线I-I的结构的横截面。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图1展示了根据本发明实施方式的二次电池的结构。该二次电池具有其中连接有正极引线11和负极引线12的电池元件10包含在膜包装元件21内部的结构。
正极引线11和负极引线12分别为例如条-状的，从包装元件21的内部引向外部，且例如以相同的方向导出。正极引线11由例如金属材料如铝(Al)制成，且负极引线12由例如金属材料如镍(Ni)制成。
包装元件21具有这样的结构，其中绝缘层、金属层、和最外层以此顺序分层堆积并通过层压法等结合在一起。例如，包装元件21的各自外缘通过熔焊或粘合剂彼此接触，且绝缘层在内部。
绝缘层由例如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、其共聚物等的聚烯烃树脂，因为可由此降低透水性且其气密性是优良的。金属层由箔形或板形铝、不锈钢、镍、铁(Fe)等制成。最外层可由例如类似于绝缘层的树脂制成，或可由尼龙等制成，因为可由此改善对破裂、刺穿等的强度。除绝缘层、金属层、和最外层以外，包装元件21还可包括其他层。
用以改善正极引线11、负极引线12和包装元件21内部之间的接触特性及防止外部空气进入的粘附膜22插入在包装元件21和正极引线11、负极引线12之间。粘附膜22由对正极引线11和负极引线12具有接触特性的材料制成。例如，当正极引线11和负极引线12由上述金属材料制成时，粘附膜22优选由聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯等的聚烯烃树脂制成。
图2展示了沿图1所示电池元件10的线I-I的横截面结构。在电池元件10中，正极13和负极14与在中间的隔膜15和电解质层16成层堆积并卷绕。其最外边缘通过保护带17保护。
正极13具有例如正极集电体13A和提供在正极集电体13A的两面的正极活性材料层13B。在正极集电体13A中，例如，在纵向上的一端有暴露的部分，该部分中没有提供正极活性材料层13B。将正极引线11附着到该暴露部分。正极集电体13A由例如金属箔如铝箔制成。
正极活性材料层13B包含例如一种或多种能够插入或脱出作为电极反应物的锂(Li)的正极材料作为正极活性材料。如果必要的话，正极活性材料层13B可包含电导体如碳材料和粘合剂如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯。作为能够插入和脱出锂的正极材料，例如，包含锂和过渡金属的锂复合氧化物或磷酸锂化合物是优选的，因为这些可产生高电压且具有高能量密度，且从而它们可有助于高容量。
作为锂复合氧化物，包含选自钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁、钒(V)、钛(Ti)、铬(Cr)、和铜(Cu)的至少一种作为过渡金属的化合物是优选的。特别地，包含选自钴、镍和锰的至少一种是更优选的。作为锂复合氧化物的具体实例，可列举LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi0.5Co0.5O2等。作为磷酸锂化合物，例如，可列举LiFePO4或LiFe0.5Mn0.5PO4。
与正极13一样，负极14具有例如负极集电体14A和提供在负极集电体14A的两面上的负极活性材料层14B。在负极集电体14A中，例如，在纵向上的一端有暴露的部分，该部分中没有提供负极活性材料层14B。将负极引线12附着到该暴露部分。负极集电体14A由例如金属箔如铜箔制成。
负极活性材料层14B包含例如能够插入和脱出作为电极反应物的锂且包含金属元素和准金属元素的至少一种作为元素的负极材料作为负极活性材料。当使用这种负极材料时，可获得高能量密度。负极材料可为金属元素和准金属元素的单质、合金、或化合物，或至少部分具有其一种或多种相的材料。在本发明中，除包括两种或多种金属元素的合金以外，合金还包括含一种或多种金属元素和一种或多种准金属元素的合金。此外，合金可包含非金属元素。其结构包括固溶体、低共熔晶体(低共熔混合物)、金属间化合物、和其中其两种或多种共存的结构。
作为构成负极材料的金属元素或准金属元素，例如，列举能够与锂形成合金的金属元素或准金属元素。具体地说，可列举镁(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)、铂(Pt)等。
具体地说，作为这种负极材料，包含在长周期元素周期表中14族的金属元素或准金属元素作为元素的材料是优选的。含硅和锡的至少一种作为元素是特别优选的。硅和锡具有高的插入和脱出锂的能力，且可提供高能量密度。
作为锡的合金，例如，可列举含硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛(Ti)、锗、铋、锑(Sb)、和铬(Cr)的至少一种作为除锡外的第二元素的合金。作为硅的合金，例如，可列举含锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑、和铬的至少一种作为除硅外的第二元素的合金。
作为锡的化合物或硅的化合物，例如，可列举含氧(O)或碳(C)的化合物。除锡或硅之外，该化合物还可包含上述第二元素。
具体地说，作为这种负极材料，优选包含锡、钴、和碳作为元素的含CoSnC材料，其中碳含量为9.9重量％-29.7重量％，且钴对锡和钴的总量的比为30重量％-70重量％。在这种组成范围内，可获得高能量密度，且可获得优良的循环特性。
如果必要的话，含CoSnC材料可进一步包含其他元素。作为其他元素，例如，优选硅、铁、镍、铬、铟、铌(Nb)、锗、钛、钼(Mo)、铝、磷(P)、镓(Ga)、或铋。可包含其两种或多种，因为由此可进一步改善容量或循环特性。
含CoSnC材料具有含锡、钴、和碳的相。该相优选具有低结晶结构或无定形结构。此外，优选在含CoSnC材料中，至少部分作为元素的碳与作为其他元素的金属元素或准金属元素结合。据信由锡等的凝聚(cohesion)或结晶导致循环特性降低。这种凝聚或结晶可通过碳与其他元素的结合而得到抑制。
作为用于检测元素的结合状态的测量方法，例如，可列举X射线光电子能谱法(XPS)。在XPS中，在石墨的情况下，在仪器中在284.5eV处观察到碳的1s轨道(C1s)的峰，其中进行能量校准以使在84.0eV处观察到金原子的4f轨道(Au4f)的峰。在表面污染碳的情况下，在284.8eV处观察到峰。同时，在碳元素较高的电荷密度的情况下，例如，当碳与金属元素或准金属元素结合时，在低于284.5eV的区域内观察到C1s的峰。即，当在低于284.5eV的区域内观察到含CoSnC材料获得的C1s的复合波的峰时，包含在含CoSnC材料中的至少部分碳与作为其他元素的金属元素或准金属元素结合。
在XPS测量中，例如，C1s的峰用来校正谱的能量轴。因为表面污染碳通常存在于表面上，所以表面污染碳的C1s的峰设置在284.8eV，其用作能量基准值。在XPS测量中，获得的C1s的峰波形作为包括表面污染碳的峰和含CoSnC材料中的碳的峰的形状。因此，通过使用商购的软件等进行分析，分离表面污染碳的峰和含CoSnC材料中的碳的峰。在波形的分析中，存在于最低的结合能侧上的主峰的位置设为能量基准值(284.8eV)。
负极活性材料层14B可进一步包含其他负极活性材料。此外，负极活性材料层14B可包含其他对充电没有贡献的材料例如电导体、粘合剂、和粘度调节剂。作为其他负极活性材料，例如，可列举碳材料如天然石墨、人造石墨、不-可石墨化碳、和可石墨化碳。作为电导体，可列举碳材料等。作为粘合剂，可列举氟化的高分子量化合物如聚偏二氟乙烯。作为粘度调节剂可列举羧甲基纤维素等。
隔膜15将负极14和正极13分开，防止由两个电极接触引起的电流短路，并让锂离子通过。作为构成隔膜15的材料，例如，可列举聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等的合成树脂。隔膜15的孔隙率优选为30％-60％。当孔隙率小于上述值时，输出特性降低。同时，当孔隙率大于上述值时，机械特性降低。孔隙的孔径大小优选为1μm或更小。当空隙大时，难以防止内部短路，且也难以通过空隙阻塞获得断路(shutdown)效果。隔膜15的厚度优选为5μm-35μm，且更优选为7μm-20μm。当隔膜15薄时，机械强度降低。同时，当隔膜15厚时，内阻增加。
电解质层16包含电解溶液和保持电解溶液的高分子量化合物。电解质层16为所谓的凝胶状。电解质层16可提供在正极13和隔膜15之间，及负极14和隔膜15之间。
电解溶液包含电解质盐和溶解该电解质盐的溶剂。作为电解质盐，例如，可列举锂盐如LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、和LiAsF6。作为电解质盐，可单独使用上述任意一种，或通过混合使用其两种或多种。
例如，作为溶剂，可以列举非水溶剂如碳酯亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、γ-丁内酯、γ-戊内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮(1，3-dioxole-2-one)、4-乙烯基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、二乙醚、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、丙腈、苯甲醚、乙酸酯、丁酸酯、丙酸酯、氟苯、叔丁基苯、叔-环己基苯、和亚硫酸亚乙酯。可以单独使用这些溶剂，或可以通过混合使用其两种或多种。
可使用任何高分子量化合物，只要高分子量化合物可吸收溶剂和使溶剂凝胶化。高分子量化合物的实例为含偏二氟乙烯作为组分的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；醚高分子量化合物如聚环氧乙烷和含聚环氧乙烷的交联体；聚丙烯腈；含聚环氧丙烷或聚甲基丙烯腈(polymethacrynitrile)作为重复单元的化合物等。对于高分子量化合物，可单独使用上述任意一种，或通过混合使用其两种或多种。
特别地，考虑到氧化还原稳定性，含偏二氟乙烯作为组分的聚合物是期望的。具体地说，含偏二氟乙烯和六氟丙烯作为组分的共聚物是优选的。此外，该共聚物可包含不饱和二元酸的单酯如马来酸单甲酯、卤化乙烯如氯三氟乙烯、不饱和化合物的环状碳酸酯如碳酸亚乙烯酯、含环氧基的丙烯酰基乙烯基单体等作为组分，因为可由此获得更高的特性。将要与偏二氟乙烯共聚的组分的共聚量，例如，通过计算六氟丙烯、具有不饱和二元酸的单酯、卤化乙烯、不饱和化合物的环状碳酸酯、和含环氧基的丙烯酰基乙烯基单体的总数得到的共聚量优选为3重量％-20重量％，相对于整个共聚物。当共聚量小于上述值时，难以合成该共聚物。同时，当共聚量大于上述值时，共聚物的电化学稳定性降低，且电池特性降低。
作为含偏二氟乙烯作为组分的聚合物，优选通过其混合使用重均分子量为500000-800000的具有高分子量的聚合物，和重均分子量为300000-550000的具有低分子量的聚合物。优选具有低分子量的聚合物的比为40重量％或更低。当分子量大时，聚合物几乎不溶于溶剂且很难制造。同时，如果仅使用具有低分子量的聚合物，电解质层16的膜强度减弱。
在二次电池中，在其中在中间具有电解质层16下正极13和负极14相对布置的区域中，正极13和负极14之间的距离为15μm-50μm。当距离比上述值窄时，难以充分吸收在充电中负极14的膨胀，且在负极14的应力下导致负极14中的皱纹。当距离比上述值宽时，内阻变大。此外，提供在正极13和隔膜15之间与负极14和隔膜15之间的电解质层16的厚度，即，正极13和隔膜15之间的距离和负极14和隔膜15之间的距离优选分别为3μm-20μm，因为由此可获得更高的效果。
例如可如下制造具有上述结构的二次电池。
首先，例如，将正极活性材料、电导体、粘合剂等混合以制备正极混合物，将该正极混合物分散在溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮中以得到正极混合物浆料。接着，用该正极混合物浆料涂覆正极集电体13A的两面，其被干燥和压缩模塑，且由此形成正极活性材料层13B并形成正极13。随后，例如，将正极引线11连接到正极集电体13A。
此外，例如，将负极活性材料、电导体、粘合剂等混合以制备负极混合物，将该负极混合物分散在溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮中以得到负极混合物浆料。接着，用该负极混合物浆料涂覆负极集电体14A的两面，其被干燥和压缩模塑，且由此形成负极活性材料层14B并形成负极14。在如上形成负极活性材料层14B后，可对其进行焙烧。另外，可通过气相沉积法或液相沉积法在负极集电体14A上形成负极活性材料层14B。随后，将负极引线12连接到负极集电体14A。
之后，例如，通过使用混合溶剂将电解溶液和高分子量化合物混合以形成前体溶液。接着，用该前体溶液涂覆正极活性材料层13B和负极活性材料层14B。使混合物溶剂挥发以形成电解质层16。然后，调节电解质层16的厚度以使正极13和负极14之间的距离落在上述范围内。随后，将形成有电解质层16的负极14、隔膜15、形成有电解质层16的正极13、和隔膜15顺序地成层堆积并卷绕，将保护带17附着于其最外边缘以形成电池元件10。之后，将电池元件10夹在包装元件21之间，并将包装元件21的外缘热熔焊。然后，将粘附膜22插入到正极引线11、负极引线12和包装元件21之间。从而，得到图1和图2所示二次电池。
在该二次电池中，当充电时，锂离子从正极13脱出并通过电解质层16插入负极14。当放电时，例如，锂离子从负极14脱出并通过电解质层16插入正极13。然后，由于正极13和负极14之间的距离为15μm或更大，通过电解质层16可吸收由充电引起的负极14的膨胀，并可降低在负极14上的应力。因此，可抑制在负极14中皱纹的出现，并抑制电池的膨胀。
如上，根据该实施方式的二次电池，由于正极13和负极14之间的距离为15μm或更大，通过电解质层16可吸收由充电引起的负极14的膨胀，并可降低在负极14上的应力。因此，可抑制由在负极14上的应力引起的在负极14中皱纹的出现，并可抑制电池的膨胀，且可改善循环特性。此外，由于正极13和负极14之间的距离为50μm或更小，可抑制内阻的增加，并可改善循环特性。
[实施例]
进一步，下面将参照附图详细给出本发明的具体实施例。
(实施例1至10)
首先，将作为正极活性材料的锂钴复合氧化物(LiCoO2)、作为电导体的石墨、作为粘合剂的聚偏二氟乙烯混合以制备正极混合物，将该正极混合物分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中以形成正极混合物浆料。接着，用该正极混合物浆料涂覆由铝箔制成的正极集电体13A的两面，其被干燥，然后压缩模塑以形成正极活性材料层13B。从而，形成条形正极13。随后，将正极引线11焊接至正极13的一端。
此外，将作为负极活性材料的含CoSnC材料粉末、作为电导体和负极活性材料的石墨和乙炔黑、和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯混合以制备负极混合物，将该负极混合物分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中以得到负极混合物浆料。接着，用该负极混合物浆料涂覆由铜箔制成的负极集电体14A的两面，其被干燥，然后压缩模塑以形成负极活性材料层14B。从而，形成条形负极14。随后，将负极引线12焊接至负极14的一端。
通过利用使用行星式球磨机的钴·锡合金粉末和碳粉末的机械化学反应来合成含CoSnC材料。对于形成的含CoSnC材料，进行组成分析。钴含量为29.3重量％，锡含量为49.9重量％，且碳含量为19.8重量％。通过碳硫分析仪测量碳含量。通过ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体)光发射光谱测量钴和锡的含量。此外，对于得到的含CoSnC材料，进行X射线衍射。在结果中，在衍射角2θ＝20-50度的范围内观察到具有衍射角2θ为1度或更大的宽的半值宽度的衍射峰。此外，当对含CoSnC材料进行XPS时，在低于284.5eV的区域内获得含CoSnC材料中的C1s峰。即，发现含CoSnC材料中的碳与其他元素结合。
接着，将碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯以重量比1∶1混合。将作为电解质盐的LiPF6以0.6mol/kg的浓度溶于该混合物中，并将1，3-间二氧杂环戊烯-2酮加入该混合物中使得在电解溶液中的浓度为1.3重量％以制备电解溶液。随后，作为高分子量化合物作为支撑体，制备偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。通过使用混合溶剂将这种高分子量化合物和电解溶液混合以形成溶胶前体溶液。在共聚物中六氟丙烯的比为6.9重量％。
之后，用前体溶液分别涂覆正极13和负极14。使混合溶剂挥发以形成凝胶电解质层16。然后，通过如表1所示在实施例1至10中改变电解质层16的厚度，改变正极13和负极14之间的距离。在形成电解质层16后，将正极13和负极14与在中间的隔膜15结合到一起，将该层压物水平地卷绕以形成电池元件10。对于隔膜15，使用9μm厚具有35％孔隙率的多孔聚乙烯膜。接着，将形成的电池元件10夹在由铝层压膜制成的包装元件21之间。之后，将包装元件21的外缘结合到一起以得到二次电池。
此外，作为相对于实施例1至10的比较例1至3，与实施例1至10一样形成二次电池，除了通过如表1所示改变电解质层16的厚度而改变正极13和负极14之间的距离以外。
对于实施例1至10和比较例1至3制造的二次电池，测量在初始充电和放电之前的电池厚度和在初始充电时的电池厚度，并通过(在初始充电时的电池厚度/在初始充电和放电之前的电池厚度)×100得到电池厚度的增加比。此外，进行300次充电和放电的循环，并通过(第300次循环的放电容量/第5次循环的放电容量)×100得到第300次循环的放电容量对第5次循环的放电容量的容量保持率。对于充电，进行用上限电压4.2V和电流0.5C的恒流和恒压充电。对于放电，进行电流0.5C和终止电压2.5V的恒流放电。0.5C是指一个电流值，在该电流值下电池容量可放电2小时。得到的结果示于表1中。
表1
  正极和负极间的距离(μm)   负极侧上的电解质层的厚度(μm)   正极侧上的电解质层的厚度(μm) 电池厚度(μm)   电池厚度增加比(％)   容量保持率(％)
  充电前   初始充电时
  实施例1   15   3   3   3.68   4.12   12   80
  实施例2   20   5   6   3.74   4.19   12   80
  实施例3   20   8   3   3.75   4.16   11   83
  实施例4   25   10   6   3.79   4.20   11   81
  实施例5   31   3   19   4.17   4.67   12   81
  实施例6   32   3   20   4.23   4.70   11   82
  实施例7   32   20   3   4.24   4.62   9   80
  实施例8   33   21   3   4.27   4.61   8   78
  实施例9   49   20   20   5.23   5.65   8   80
  实施例10   50   20   21   5.29   5.71   8   78
  比较例1   13   2   2   3.56   4.55   28   65
  比较例2   14   2   3   3.62   4.53   25   69
  比较例3   51   20   22   5.35   5.78   8   69
如表1所示，根据其中正极13和负极14之间的距离为15μm-50μm的实施例1至10，电池厚度增加比可为12％或更小，且容量保持率可为78％或更大。同时，在其中正极13和负极14之间的距离在15μm以下的比较例1和2中，电池厚度增加比大，为25％或更大，且容量保持率低，为69％或更小。此外，在其中正极13和负极14之间的距离比50μm宽的比较例3中，电池厚度增加比小，但容量保持率低，为69％。
即，发现当正极13和负极14之间的距离为15μm-50μm时，可抑制电池的膨胀，并可改善循环特性。此外，发现正极13和隔膜15之间的距离，与负极14和隔膜15之间的距离分别优选为3μm-20μm。
已参照实施方式和实施例描述了本发明。然而，本发明不限于实施方式和实施例，且可进行各种改进。例如，在上述实施方式和实施例中，已对在电解质层16在正极13和负极14形成后，将叠层物卷绕形成负极组件10的情况给出了描述。但是，还可以在将正极13和负极14卷绕并将卷绕体包含在包装元件21内部后，注入包含电解溶液、作为高分子量化合物的原料的单体、如果必要的聚合引发剂等的电解质组合物物质，使单体聚合，并从而形成电解质层16。
此外，在上述实施方式和实施例中，已对电池元件10是卷绕的情况给出了描述。然而，本发明可同样地应用于包括其中正极和负极与在中间的隔膜和电解质层成层堆积的卡-型电池元件的情况；包括其中两个或多个正极和两个或多个负极与在中间的隔膜和电解质层交替成层堆积的叠层-型电池元件的情况；或包括其中正极和负极与在中间的隔膜和电解质层成层堆积并折叠的电池元件的情况。
此外，在上述实施方式和实施例中，已对电解质层16包含高分子量化合物作为支撑体的情况给出了描述。然而，除了高分子量化合物之外，还可在其中混合无机化合物。
另外，在上述实施方式和实施例中，已对将锂用于电极反应的情况给出了描述。但是，本发明还可应用于使用其他碱金属如钠(Na)和钾(K)、碱土金属如镁和钙(Ca)、其他轻金属如铝、或锂或上述金属的合金的情况。在这种情况下，可获得类似的效果。
而且，本发明不仅可应用于二次电池，还可应用于一次电池。
本领域的技术人员应当理解，在所附权利要求或其等价物的范围内，取决于设计要求和其他因素，可进行各种改进、组合、再组合和改变。

Claims (8)

1.一种电池，其中正极和负极相对布置且在中间有电解质层，
其中该负极包含能够插入和脱出电极反应物的负极活性材料，且该负极活性材料包含金属元素和准金属元素的至少一种作为元素，和
在其中正极和负极相对布置且中间有电解质层的区域中，正极和负极之间的距离为15μm-50μm。
2.权利要求1的电池，其中，该负极包含含有锡(Sn)和硅(Si)的至少一种作为元素的材料作为负极活性材料。
3.权利要求1的电池，其中，该负极包含含有锡、钴(Co)、和碳(C)作为元素的含CoSnC材料作为负极活性材料，其中碳含量为9.9重量％-29.7重量％，且钴相对锡和钴的总量的比为30重量％-70重量％。
4.权利要求1的电池，其中该电解质层包含高分子量化合物和电解溶液。
5.权利要求4的电池，其中该高分子量化合物包含含有偏二氟乙烯作为组分的聚合物。
6.权利要求1的电池，还具有在正极和负极之间的隔膜，其中在其中提供有电解质层的区域中，隔膜和正极之间的距离与隔膜和负极之间的距离分别为3μm-20μm。
7.权利要求5的电池，其中该聚合物为含偏二氟乙烯和六氟丙烯作为组分的共聚物。
8.权利要求5的电池，其中该聚合物为偏二氟乙烯和其他组分的共聚物，且该其他组分的共聚量相对于整个共聚物为3重量％-20重量％。
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