DE112011105734T5 - Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigem Elektrolyt, die hervorragend in der Beständigkeit gegen eine äußere Belastung ist und die in der Lage ist, die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck während eines Überladungszustands zu erhöhen ohne die Batterieeigenschaften, wie etwa eine Batteriekapazität, zu verschlechtern. Die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten schließt eine positive Elektrode (21); eine negative Elektrode (22) eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht (24), die zwischen der positiven Elektrode (21) und der negativen Elektrode (22) angeordnet ist und einen isolierenden anorganischen Füllstoff und ein Bindemittel einschließt; einen nichtwässrigen Elektrolyt, der einen Überladungsinhibitor einschließt, der während eines Überladungszustandes gelöst ist und Protonen erzeugt; und einen Stromunterbrechungsmechanismus ein, der das Laden unterbricht, wenn ein Batterieinnendruck während des Ladens gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert ist. Wenigstens ein Teil des isolierenden anorganischen Füllstoffs der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) ist aus protonenleitfähiger Keramik gebildet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen bzw. wasserfreien Elektrolyt.
  • Stand der Technik
  • Herkömmliche Sekundärbatterien mit einem nichtwässrigen Elektrolyt, wie etwa Lithiumionensekundärbatterien, bestehen grob aus einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Separator, der die positive Elektrode und die negative Elektrode isoliert, und einen nichtwässrigen Elektrolyt. Eine poröse Polyolefinharzfolie wird, zum Beispiel, weithin als der Separator verwendet.
  • In einigen Fällen werden, als eine Sicherheitsmaßnahme während eines Überladungszustandes, Sekundärbatterien mit einem nichtwässrigem Elektrolyt, wie etwa Lithiumionensekundärbatterien, mit einem Stromunterbrechungsmechanismus ausgestattet, welcher das Laden unterbricht, wenn während des Ladens ein innerer Batteriedruck gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert wird (siehe zum Beispiel Absatz 0094 der Patentliteratur 1).
  • In der Patentliteratur 1 wird ein Überladungsinhibitor, welcher während eines Überladungszustandes gelöst wird und Protonen erzeugt, zu dem nichtwässrigen Elektrolyt gegeben, um so die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs des Innendrucks zu erhöhen. Bei dieser Konfiguration wird der Überladungsinhibitor während des Überladungszustandes gelöst und erzeugt Protonen. Die Protonen werden an der negativen Elektrode reduziert, sodass Wasserstoffgas erzeugt wird.
  • Der Abschnitt „Beschreibung des Stands der Technik” der Patentliteratur 1 offenbart als Beispiele für den Überladungsinhibitor Biphenyle, Alkylbenzole, eine mit zwei aromatischen Verbindungen substituierte Alkylverbindung, aromatische Verbindungen, die mit Fluoratomen substituiert sind und mit Chloratomen substituiertes Biphenyl (Absätze 0009, 0011 und 0014).
  • Der Anspruch 1 der Patentliteratur 1 offenbart als den Überladungsinhibitor wenigstens eine Art von aromatischer Verbindung die mit einem Chloratom substituiert ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus mit Chloratom-substituiertem Biphenyl, mit Chloratom-substituiertem Naphthalen, mit Chloratom-substituiertem Fluoren und mit Chloratom-substituiertem Diphenylmethan.
  • Übrigens, wenn eine äußere Belastung auf die Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt ausgeübt wird, die eine aus einem Polyolefin oder ähnlichem hergestellt poröse Harzfolie als einen Separator enthält, wird der nichtwässrige Elektrolyt aus dem Separator gedrückt, was in der Verringerung der Ionenleitfähigkeit des Separators und in einer Verschlechterung der Batterieleistungen resultieren kann (Absatz 0004 der Patentliteratur 2).
  • Die Patentliteratur 2 offenbart eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt, in welcher eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht), die eine hohe Festigkeit aufweist und einen isolierenden anorganischen Füllstoff einschließt, und ein Binder anstelle eines herkömmlichen Harzseparators oder in Kombination mit dem herkömmlichen Harzseparator enthalten ist (Anspruch 5, 1 und 3).
  • Als der isolierende anorganische Füllstoff der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) wird wenigstens eine Art ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, SiO2, MgO, TiO2 und ZrO2 verwendet (Anspruch 6).
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • [Patentliteratur 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2004-087168
    • [Patentliteratur 2] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2007-012598
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) einschließlich einem isolierenden anorganischen Füllstoff aufgebaut aus wenigstens einer Sorte ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, SiO2, MgO, TiO2 und ZrO2, wie in der Patentliteratur 2 offenbart, für die Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt verwendet wird, in welcher der Überladungsinhibitor zu dem nichtwässrigen Elektrolyt gegeben wird und der Stromunterbrechungsmechanismus eingebaut ist, der das Laden unterbricht, wenn der Batterieinnendruck gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert während des Ladens wird, adsorbiert der isolierende anorganische Füllstoff Protonen, die erzeugt werden, wenn der Überladungsinhibitor während des Überladungszustandes gelöst wird, oder adsorbiert an der negativen Elektrode erzeugtes Wasserstoffgas. Dies kann es für den Stromunterbrechungsmechanismus schwierig machen, befriedigend zu arbeiten.
  • Der vorher erwähnte isolierende anorganische Füllstoff hat eine Hydroxylgruppe auf seiner Oberfläche und adsorbiert folglich Protonen. Der vorher erwähnte isolierende anorganische Füllstoff kann Wasserstoff aufgrund einer katalytischen Wirkung adsorbieren.
  • Wenn die Zusatzmenge des Überladungsinhibitors erhöht wird, um die Sicherheit durch Erhöhen der Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck zu erhöhen, neigt die Batteriekapazität dazu abzunehmen. Demgemäß gibt es eine Beschränkung in der Zusatzmenge.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte mit Blick auf die vorher erwähnten Umstände und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt zur Verfügung zu stellen, welcher hervorragend in der Beständigkeit gegen eine äußere Belastung ist und die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck während eines Überladungszustandes erhöhen kann, ohne die Batterieleistungen, wie etwa eine Batteriekapazität, zu verschlechtern.
  • Lösung des Problems
  • Eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein: eine positive Elektrode; eine negative Elektrode; eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL (Heat Resistance Layer)), die zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist und einen isolierenden anorganischen Füllstoff und ein Bindemittel einschließt; einen nichtwässrigen Elektrolyt, der einen Überladungsinhibitor einschließt, der während eines Überladungszustandes gelöst ist und Protonen erzeugt; und ein Stromunterbrechungsmechanismus, der das Laden unterbricht, wenn ein Batterieinnendruck während des Ladens gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert ist. Wenigstens ein Teil des isolierenden anorganischen Füllstoffs der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) ist aus protonenleitfähiger Keramik gebildet.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt zur Verfügung zu stellen, die hervorragend in ihrer Beständigkeit gegen eine äußere Belastung ist und die in der Lage ist, die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck während eines Überladungszustandes ohne Verschlechterung der Batterieleistungen, wie etwa einer Batteriekapazität, zu erhöhen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Gesamtansicht, die schematisch ein Aufbaubeispiel einer Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 2 ist eine teilweise Schnittansicht der in der 1 gezeigten Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlich beschrieben. Eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein: eine positive Elektrode; eine negative Elektrode; eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht), die zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet und einen isolierenden anorganischen Füllstoff und ein Bindemittel einschließt; einen nichtwässrigen Elektrolyt, der einen Überladungsinhibitor einschließt, der während eines Überladungszustandes gelöst ist und Protonen erzeugt; und ein Stromunterbrechungsmechanismus, der das Laden unterbricht, wenn während des Ladens ein Batterieinnendruck gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert ist. Wenigstens ein Teil des isolierenden anorganischen Füllstoffs der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) ist aus protonenleitfähiger Keramik gebildet.
  • 1 und 2 zeigen ein Aufbaubeispiel der Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt. 1 ist eine Gesamtansicht davon und 2 ist eine teilweise Schnittansicht davon. Die 1 und 2 sind schematische Ansichten.
  • Eine in der 1 gezeigte Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt hat einen Aufbau, in welchem eine in der 2 gezeigte gestapelte Struktur 20 und ein nichtwässriger Elektrolyt (ein Bezugszeichen davon wird weggelassen) mit einem Überladungsinhibitor in einem äußeren Gehäuse 11 eingehaust sind.
  • Die gestapelte Struktur 20 hat eine Struktur, in welcher eine positive Elektrode 21 mit einem auf einen Abnehmer beschichteten teilchenförmigen Aktivmaterial für die positive Elektrode, eine negative Elektrode 22 mit einem auf einen Abnehmer beschichteten teilchenförmigen Aktivmaterial für die negative Elektrode, ein Harzseparator 23 und eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) 24 gestapelt sind.
  • Die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) wird als ein Bauelement, das die positive Elektrode und die negative Elektrode anstelle eines Harzseparators isoliert, welcher bisher weithin verwendet wurde, oder in Kombination mit dem Harzseparator verwendet, welcher bisher weithin verwendet wurde.
  • Solange die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) 24 zwischen der positiven Elektrode 21 und der negativen Elektrode 22 angeordnet ist, ist die Anordnungsposition der porösen Wärmebeständigkeitsschicht 24 nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann die poröse Wärmebeständigkeitsschicht 24 auf der Oberfläche der positiven Elektrode 21, der Oberfläche der negativen Elektrode 22, der Oberfläche des Harzseparators 23 oder der Oberfläche einer Elektrodenmischschicht (nicht gezeigt) gebildet werden, welche, falls notwendig, gebildet wird, um die positive Elektrode 21 und die negative Elektrode 22 zu integrieren.
  • Wie in der 1 der Patentliteratur 2 gezeigt, welche im Abschnitt „Stand der Technik” beschrieben wird, kann ein Paar der positiven Elektrode 21 und der negativen Elektrode 22 nur mit der dazwischen eingefügten porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) 24 ohne die Verwendung des Harzseparators 23 isoliert werden, welcher bisher weithin verwendet wurde.
  • In dem nichtwässrigem Elektrolyt 1 wird ein Stromunterbrechungsmechanismus 13, der das Laden unterbricht, wenn der Batterieinnendruck während des Ladens gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert ist, in dem äußeren Gehäuse 11 vorgesehen. Die Stelle, wo der Stromunterbrechungsmechanismus 13 installiert wird, wird in Abhängigkeit von dem Stromunterbrechungsvorgang gestaltet.
  • Um die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck zu erhöhen, wird ein Überladungsinhibitor, der während des Überladungszustandes gelöst ist und Protonen erzeugt, zu dem nichtwässrigen Elektrolyt gegeben. In dieser Konfiguration ist der in dem nichtwässrigen Elektrolyt eingeschlossene Überladungsinhibitor während des Überladungszustandes gelöst und erzeugt Protonen, und die Protonen werden an der negativen Elektrode reduziert, sodass Wasserstoffgas erzeugt wird. Die Erzeugung von Gas verursacht einen Anstieg des Batterieinnendrucks, welcher es dem Stromunterbrechungsmechanismus 13 gestattet, einen Strom zu unterbrechen.
  • Ein bekannter Mechanismus kann als der Stromunterbrechungsmechanismus eingesetzt werden. Beispiele des Stromunterbrechungsmechanismus 13 können eine Struktur einschließen, welche aufgrund eines Anstiegs des Batterieinnendrucks verformt wird und einen Kontakt eines Ladungsstroms unterbricht; einen äußeren Stromkreis, welcher einem Sensor ermöglicht, einen Batterieinnendruck nachzuweisen und das Laden zu stoppen; einen äußeren Stromkreis, welcher es einem Sensor ermöglicht, eine Verformung einer Batterie aufgrund des Batterieinnendrucks nachzuweisen und das Laden zu unterbrechen, und eine Struktur, welche aufgrund eines Anstiegs des Batterieinnendrucks verformt wird und einen Kurzschluss zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode erzeugt.
  • Zum Beispiel ist die Struktur, welche aufgrund eines Anstiegs des Batterieinnendrucks verformt wird und einen Kontakt eines Ladungsstroms unterbricht bevorzugt, weil die Struktur einfach ist und eine hervorragende Stromunterbrechungswirkung aufweist.
  • Die äußere Oberfläche des äußeren Gehäuses 11 wird mit zwei Anschlüssen (einem Plus-Anschluss und einem Minus-Anschluss) 12 für die äußere Verbindung versehen.
  • <Poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht)>
  • Da die Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) einschließt, ist die Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt hervorragend in ihrer Beständigkeit gegen eine äußere Belastung.
  • Wie im Abschnitt „Lösung des Problems” beschrieben, ist, wenn die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) einschließlich eines isolierenden anorganischen Füllstoffs bestehend aus wenigstens einer Sorte ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, SiO2, MgO, TiO2 und ZrO2, wie in der Patentliteratur 2 offenbart, für die Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt verwendet wird, in welchem der Überladungsinhibitor zu dem nichtwässrigen Elektrolyt gegeben wird und der Stromunterbrechungsmechanismus, der das Laden unterbricht, wenn der Batterieinnendruck gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert während des Ladens wird, eingebaut ist, adsorbiert der anorganische Füllstoff Protonen, die erzeugt werden wenn der Überladungsinhibitor während des Überladungszustandes gelöst ist, oder adsorbiert Wasserstoffgas, das an der negativen Elektrode erzeugt wird. Dies kann es für den vorliegenden Unterbrechungsmechanismus schwierig machen, befriedigend zu arbeiten.
  • Der vorher erwähnte isolierende anorganische Füllstoff hat eine Hydroxylgruppe an seiner Oberfläche und adsorbiert folglich Protonen. Der vorher erwähnte isolierende anorganische Füllstoff kann aufgrund einer katalytischen Wirkung Wasserstoff adsorbieren.
  • In der erfindungsgemäßen Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ist wenigstens ein Teil des isolierenden anorganischen Füllstoffs, der die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) aufbaut, aus protonenleitfähiger Keramik gebildet.
  • In der vorher beschriebenen Konfiguration werden, selbst wenn Protonen, welche erzeugt werden, wenn der Überladungsinhibitor des isolierenden anorganischen Füllstoffs während des Überladungszustandes gelöst ist, in der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) adsorbiert werden, die Protonen freigesetzt und verbleiben nicht auf der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht). Die vorher erwähnte protonenleitfähige Keramik hat geringe Wasserstoffadsorptionseigenschaften. Da die Adsorption von Protonen und Wasserstoffgas in der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) in der vorliegenden Erfindung unterdrückt wird, arbeitet der vorliegende Unterbrechungsmechanismus befriedigend.
  • Erfindungsgemäß gibt es keinen Bedarf, die Zusatzstoffmenge des Überladungsinhibitors zu erhöhen, was es ermöglicht, die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck während des Überladungszustandes zu erhöhen ohne die Batterieleistungen, wie etwa eine Batteriekapazität, zu verschlechtern.
  • Die protonenleitfähige Keramik hat einen höheren elektrischen Widerstand als der einer nicht-protonenleitfähigen Keramik. Die Verwendung von einer protonenleitfähigen Keramik stellt die Wirkung der Erhöhung der Isolierungsleistung der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) zur Verfügung und vermeidet einen Kurzschluss auf einem höheren Niveau.
  • Beispiele des in der vorliegenden Erfindung verwendeten isolierenden anorganischen Füllstoffs, schließen keramische Teilchen, die wenigstens eine Sorte von protonenleitfähiger Keramik einschließen, und keramische Teilchen ein, in welchen wenigstens ein Teil der Oberfläche von wenigstens einer Sorte von nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen mit Keramik beschichtet ist, die wenigstens eine Sorte von protonenleitfähiger Keramik einschließt.
  • In der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) bildet eine Aussparung des teilchenförmigen isolierenden anorganischen Füllstoffs eine ionenleitfähige Pore. In jeder der vorher dargestellten Keramikteilchen wird wenigstens ein Teil der Oberfläche des isolierenden anorganischen Füllstoffs aus einer protonenleitfähigen Keramik gebildet. Eine derartige Konfiguration ist bevorzugt, weil eine protonenleitfähige Keramik, die auf der Wandoberfläche der ionenleitfähigen Pore vorhanden ist, die Ionenleitfähigkeit der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) verbessert.
  • Die protonenleitfähige Keramik ist nicht besonders beschränkt, solange die protonenleitfähige Keramik eine Protonenleitfähigkeit aufweist.
  • Die protonenleitfähige Keramik schließt bevorzugt wenigstens eine Sorte von Metalloxid ein, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (I): AB1-xCxO3-a (I) (wobei A Ba und/oder Sr darstellt, B Ce und/oder Sr darstellt, C wenigstens eine Sorte eines zusätzlichen Elements darstellt, 0 ≤ x < 1 und a ≥ 0).
  • Beispiele von durch die vorhergehende allgemeine Formel (I) dargestelltem Metalloxid schließen BaCeO3, SrZrO3, SrCeO3, BaZrO3, Keramik einschließlich optionaler Inhaltsstoffe mit diesen Materialien als Matrixoxid und eine Kombination davon ein.
  • Es ist insbesondere bevorzugt, dass die protonenleitfähige Keramik wenigstens eine Sorte von Metalloxid dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (Ia) einschließt: AB1-xCxO3-a (Ia) (wobei A Ba und/oder Sr darstellt, B Ce und/oder Sr darstellt, C Y und/oder Yb darstellt; 0 < x < 1 und a ≥ 0).
  • Die Wertigkeit von Ce oder Zr variiert wenn Y und/oder Yb zu BaCeO3, SrZrO3, SrCeO3, BaZrO3 oder ähnliches zugegeben wird, mit dem Ergebnis, dass bevorzugt die Protonenleitfähigkeit verbessert wird.
  • In wenigstens einer Sorte des durch die vorhergehende allgemeine Formel (Ia) dargestellten Metalloxids ist die Zusatzmenge x des zusätzlichen Elements besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,5.
  • Wenn die Zusatzmenge x extrem gering ist, kann die Wirkung des Zusatzes von Y und/oder Yb nicht völlig erhalten werden. Wenn die Zusatzmenge x extrem hoch ist, wird das zusätzliche Element nicht befriedigend gelöst, was die Ausfällung verschiedener Phasen verursachen kann.
  • Beispiele der nicht-protonenleitfähigen Keramik schließen Al2O3, SiO2, MgO, TiO2, ZrO2, Keramik einschließlich optionaler Inhaltsstoffe mit diesen Materialien als Matrixoxid und eine Kombination davon ein.
  • Ein Verfahren für das Beschichten wenigstens eines Teils der Oberfläche der nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen mit Keramik, die wenigstens eine Sorte von protonenleitfähiger Keramik einschließt, ist nicht besonders beschränkt.
  • Beispiele des Verfahrens schließen ein Verfahren ein, in welchem eine Lösung oder Aufschlämmung, die den Vorläufer des Metalloxids dargestellt durch die vorhergehende allgemeine Formel (I) einschließt, auf die nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen gesprüht wird, und die nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen werden getrocknet und calciniert.
  • Der Vorläufer des Metalloxids ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann ein Acetat eines Metalls, das das Metalloxid bildet, verwendet werden.
  • Als ein Beispiel für das Beschichtungsverfahren wird der Fall beschrieben, in welchem wenigstens ein Teil der Oberfläche der nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen mit BaCeO3 beschichtet wird.
  • Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) wird in Ammoniakwasser gelöst. Ceracetat wird zu der Lösung gegeben und ferner wird Ethylenglykol zu der Lösung als ein Stabilisator gegeben. Die auf diese Weise erhaltene Lösung wird erwärmt, um die Bestandteile zu lösen. Ferner wird Bariumacetat zu der Lösung gegeben und die Lösung wird wieder erwärmt, um die Bestandteile zu lösen. Die folglich erhaltene Vorläuferlösung kann direkt verwendet werden oder kann kondensiert sein und, falls notwendig, als eine Aufschlämmung verwendet werden.
  • Die Konzentration des Vorläufers in der Lösung oder Aufschlämmung des Vorläufers ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist 0,3 bis 0,6 mol/L bevorzugt.
  • Die erhaltene Lösung oder Aufschlämmung des Vorläufers wird auf die nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen gesprüht und die nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen werden bevorzugt bei 100 bis 150°C getrocknet und bei 1000 bis 1400°C calciniert. In der wie vorher beschriebenen Art und Weise kann wenigstens ein Teil der Oberflächen der nicht-protonenleitfähigen Keramikteilchen mit BaCeO3 beschichtet werden.
  • Die Dicke einer Beschichtung ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist eine Dicke von 0,5 bis 1,0 μm bevorzugt.
  • Wenn die Dicke der Beschichtung extrem gering ist, wird die Wirkung der Beschichtung nicht ausreichend erhalten. Wenn die Dicke der Beschichtung extrem hoch ist, ist es schwierig eine gleichmäßige Beschichtung durchzuführen.
  • Ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser der Keramikteilchen, die die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) bilden, ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist ein durchschnittlicher Teilchendurchmesser von 0,3 bis 4 μm bevorzugt. Innerhalb eines derartigen Bereiches kann eine befriedigende Porosität und eine befriedigende Festigkeit für die Ionenleitfähigkeit bevorzugt erhalten werden (siehe Absatz 0034 der Patentliteratur 2).
  • Als das Bindemittel, das die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) aufbaut, kann ein bekanntes Bindemittel verwendet werden. Beispiele des Bindemittels schließen Polyvinylidenfluorid (PVDF), modifizierten Acrylkautschuk und eine Kombination davon ein.
  • Im Allgemeinen absorbiert ein Bindemittel einen nichtwässrigen Elektrolyt und quillt nach der Bildung der Batterie. Demgemäß ist es bevorzugt, dass die Zusatzmenge des Bindemittels klein ist. Da, wie vorher beschrieben, die Bindemittelwirkung durch eine geringe Menge an Polyvinylidenfluorid und Acrylkautschuk erhalten werden kann, kann die Zusatzmenge bevorzugt reduziert werden. Die Menge des Bindemittels ist nicht besonders beschränkt. Eine Menge von 0,3 bis 8,5 Masse-% wird zum Beispiel mit Bezug auf den isolierenden Füllstoff bevorzugt verwendet, um eine befriedigende Bindungswirkung des isolierenden Füllstoffs zu erhalten und das Quellen des Bindemittels aufgrund der Absorption eines nichtwässrigen Elektrolyts zu unterdrücken (siehe Absatz 0036 der Patentliteratur 2).
  • Ein Verfahren für die Herstellung der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) ist nicht besonders beschränkt. Die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) kann zum Beispiel hergestellt werden durch Beschichten der Oberfläche der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, des Separators oder ähnlicher mit einer Mischung erhalten durch Mischen eines isolierenden Füllstoffs, eines Bindemittels und eines Dispersionsmediums und Trocknen der Mischung mit langwelliger Infrarotstrahlung, warmer Luft oder ähnlichem.
  • Die Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht), welche einen isolierenden anorganischen Füllstoff und ein Bindemittel einschließt und eine hohe Festigkeit aufweist und folglich hervorragend im Widerstand gegen eine äußere Belastung ist.
  • Wie im Abschnitt „Lösung des Problems” beschrieben, wenn die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) einen isolierenden anorganischen Füllstoff bestehend aus wenigstens einer Sorte ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, SiO2, MgO, TiO2 und ZrO2, wie in Patentliteratur 2 offenbart, einschließt, für die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt verwendet wird, in welcher der Überladungsinhibitor zu dem nichtwässrigen Elektrolyt zugegeben ist und der Stromunterbrechungsmechanismus, der das Laden unterbricht, wenn der Batterieinnendruck während des Ladens gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert wird, eingebaut ist, adsorbiert der isolierende anorganische Füllstoff Protonen, die erzeugt werden, wenn der Überladungsinhibitor während des Überladungszustandes gelöst ist, oder adsorbiert Wasserstoffgas, das an der negativen Elektrode erzeugt wird. Dies kann es für den vorliegenden Unterbrechungsmechanismus schwierig machen, befriedigend zu arbeiten.
  • Wenn ferner die Zusatzmenge des Überladungsinhibitors erhöht ist, um die Sicherheit durch Anheben der Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck zu verbessern, tendiert die Batteriekapazität dazu abzunehmen. Demgemäß gibt es eine Beschränkung der Zusatzmenge.
  • In der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Teil des isolierenden Füllstoffs, der die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) aufbaut, aus protonenleitfähiger Keramik gebildet.
  • Gemäß der Erfindung, die eine derartige Konfiguration aufweist, ist es möglich, eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt zur Verfügung zu stellen, die hervorragend in ihrer Beständigkeit gegen eine äußere Belastung ist und die in der Lage ist, die Empfindlichkeit für den Nachweis eines Anstiegs im Innendruck während des Überladungszustandes zu erhöhen ohne die Batterieleistungen, wie etwa eine Batteriekapazität, zu verschlechtern.
  • Beispiele der Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt schließen eine Lithiumionensekundärbatterie ein. Die Hauptbestandteile der Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt werden im Folgenden beschrieben, wobei eine Lithiumionensekundärbatterie als ein Beispiel genommen wird.
  • <Positive Elektrode>
  • Die positive Elektrode kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden, in welchem ein positives Elektrodenaktivmaterial auf einen positiven Elektrodenabnehmer, wie etwa eine Aluminiumfolie, beschichtet wird.
  • Ein bekanntes positives Elektrodenaktivmaterial ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann ein Lithium enthaltendes Verbundstoffoxid, wie etwa LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNixCo(1-x)O2 und LiNixCoyMn(1-x-y)O2 verwendet werden.
  • Zum Beispiel wird ein Dispersionsmittel, wie etwa N-Methyl-2-pyrrolidon verwendet, und das vorher erwähnte positive Elektrodenaktivmaterial, ein leitfähiges Mittel, wie etwa Kohlenstoffpulver und ein Bindemittel, wie etwa Polyvinylidenfluorid (PVDF) werden zusammengemischt, um dadurch eine Aufschlämmung zu erhalten. Diese Aufschlämmung wird auf einen positiven Elektrodenabnehmer, wie etwa eine Aluminiumfolie, beschichtet und wird getrocknet und gepresst, um dadurch die positive Elektrode zu erhalten. Die Masse pro Flächeneinheit der positiven Elektrode ist nicht besonders beschränkt. Eine Masse pro Flächeneinheit von 1,5 bis 15 mg/cm2 ist bevorzugt. Wenn die Masse pro Flächeneinheit der positiven Elektrode extrem klein ist, ist es schwierig, eine gleichmäßige Beschichtung durchzuführen. Wenn die Masse pro Flächeneinheit der positiven Elektrode extrem hoch ist, kann die Beschichtung von dem Abnehmer entfernt werden.
  • <Negative Elektrode>
  • Die negative Elektrode kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden, in welchem ein negatives Elektrodenaktivmaterial auf einen negativen Elektrodenabnehmer, wie etwa Kupferfolie, beschichtet wird.
  • Das negative Elektrodenaktivmaterial ist nicht besonders beschränkt. Ein negatives Elektrodenaktivmaterial mit einer Lithiumspeicherkapazität bei 2,0 V oder weniger auf der Basis von Li/Li+ wird bevorzugt verwendet. Beispiele des negativen Elektrodenaktivmaterials schließen Kohlenstoff, wie etwa Graphit, metallisches Lithium, eine Lithiumlegierung, Übergangsmetalloxid/Übergangsmetallnitrid/Übergangsmetallsulfid, das/die Ionen dotieren/nicht dotieren können, und eine Kombination davon ein.
  • Zum Beispiel wird ein Dispersionsmittel wie etwa Wasser verwendet und das vorher erwähnte negative Elektrodenaktivmaterial, ein Bindemittel, wie etwa ein modifizierter Styrol-Butadiencopolymerlatex und, falls notwendig, ein Verdickungsmittel, wie etwa Carboxymethylcellulose-Natriumsalz (CMC), werden zusammengemischt, um dadurch eine Aufschlämmung zu erhalten. Diese Aufschlämmung wird auf einen negativen Elektrodenabnehmer, wie etwa Kupferfolie, beschichtet und wird getrocknet und gepresst, um dadurch die negative Elektrode zu erhalten.
  • Die Masse pro Flächeneinheit der negativen Elektrode ist nicht besonders beschränkt. Eine Masse pro Flächeneinheit von 1,5 bis 15 mg/cm2 ist bevorzugt. Wenn die Masse pro Flächeneinheit der negativen Elektrode extrem gering ist, ist es schwierig gleichmäßiges Beschichten durchzuführen. Wenn die Masse pro Flächeneinheit der negativen Elektrode extrem hoch ist, kann die Beschichtung von dem Abnehmer entfernt werden.
  • Bei Lithiumionensekundärbatterien wird ein Kohlenstoffmaterial, das Lithium absorbieren und emittieren kann, weithin als das negative Elektrodenaktivmaterial verwendet. Insbesondere hochkristalliner Kohlenstoff, wie etwa Graphit, hat derartige Eigenschaften eines flachen Entladungspotentials einer hohen wahren Dichte und einer exzellenten Füllstoffeigenschaft. Aus diesem Grund wird hochkristalliner Kohlenstoff für viele negative Elektrodenaktivmaterialien von kommerziell erhältlichen Lithiumionensekundärbatterien verwendet. Demgemäß wird Graphit oder ähnliches besonders bevorzugt als das negative Elektrodenaktivmaterial verwendet.
  • <Nichtwässriger Elektrolyt>
  • Ein bekannter nichtwässriger Elektrolyt kann als der nichtwässrige Elektrolyt verwendet werden. Eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein fester nichtwässriger Elektrolyt kann verwendet werden.
  • Zum Beispiel kann eine nichtwässrige Elektrolytlösung, die erhalten wird durch Lösen eines Lithium enthaltenden Elektrolyts in einer gemischten Lösung eines stark dielektrischen Carbonatlösungsmittels, wie etwa Propylencarbonat oder Ethylencarbonat, und eines Carbonatlösungsmittels mit niedriger Viskosität, wie etwa Diethylcarbonat, Methylethylcarbonat oder Dimethylcarbonat, verwendet werden.
  • Als das gemischte Lösungsmittel wird zum Beispiel ein gemischtes Lösungsmittel aus Ethylencarbonat (EC)/Dimethylcarbonat (DMC)/Ethylmethylcarbonat (EMC) bevorzugt verwendet.
  • Beispiele des lithiumhaltigen Elektrolyts schließen Lithiumsalz, wie etwa LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, Li2SiF6, LiOSO2CkF(2k+1) (k ist eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 8) und LiPFn{CkF(2k+1)}(6-n) (n ist eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5 und k ist eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 8) und eine Kombination davon ein.
  • Ein bekannter Überladungsinhibitor, der gelöst ist und während des Überladungszustands Protonen erzeugt kann als der Überladungsinhibitor verwendet werden. Zum Beispiel kann eine oder mehrere Sorten von in der Patentliteratur 1 offenbarten Überladungsinhibitoren, welche in dem Abschnitt „Stand der Technik” zitiert wird, verwendet werden.
  • Der Abschnitt „Beschreibung des Stands der Technik” der Patentliteratur 1 offenbart als Beispiele des Überladungsinhibitors Biphenyle, Alkylbenzole, eine Alkylverbindung substituiert mit zwei aromatischen Gruppen, mit Fluoratomen substituierte aromatische Verbindungen und mit Chloratom substituiertes Biphenyl (Absätze 0009, 0011 und 0014).
  • Anspruch 1 der Patentliteratur 1 offenbart als den Überladungsinhibitor wenigstens eine Sorte einer mit Chloratom substituierten aromatischen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mit Chloratom substituiertem Biphenyl, mit Chloratom substituiertem Naphthalen, mit Chloratom substituiertem Fluoren und mit Chloratom substituiertem Diphenylmethan.
  • <Harzseparator>
  • Jede Folie kann als der Harzseparator verwendet werden, solange die Folie die positive Elektrode und die negative Elektrode isoliert und ermöglicht, dass Lithiumionen durch sie treten. Eine poröse polymere Folie wird bevorzugt verwendet.
  • Als der Separator wird zum Beispiel eine poröse Folie hergestellt aus Polyolefin, wie etwa eine poröse Folie hergestellt aus PP (Polypropylen), eine poröse Folie hergestellt aus PE (Polyethylen) oder eine gestapelte PP(Polypropylen)-PE (Polyethylen) poröse Folie bevorzugt verwendet.
  • <Äußeres Gehäuse>
  • Ein bekanntes äußeres Gehäuse kann als das äußere Gehäuse verwendet werden.
  • Beispiele der Art der Sekundärbatterien enthalten einen zylindrischen Typ, einen Münztyp, einen quadratischen Typ und einen Folientyp. Das äußere Gehäuse kann entsprechend einem gewünschten Typ ausgewählt werden.
  • [Beispiele]
  • Beispiele und Vergleichsbeispiele gemäß der Erfindung werden beschrieben.
  • (Beispiele 1 bis 9, Vergleichsbeispiele 1 bis 5)
  • <Positives Elektrodenaktivmaterial>
  • Als das positive Elektrodenaktivmaterial wurde ein Lithiumverbundstoffoxid eines dreidimensionalen Systems, dargestellt durch die folgende Formel, verwendet. LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2
  • <Herstellung der positiven Elektrode>
  • N-Methyl-2-pyrrolidon (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) wurde als ein Dispersionsmittel verwendet, und das vorher erwähnte positive Elektrodenaktivmaterial, Acetylenschwarz (HS-100 hergestellt von Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) als ein Leitfähigkeitsmittel und PVDF (KF Polymer #1120 hergestellt von Kureha Corporation) als ein Bindemittel wurden bei 90/6/4 (Massenverhältnis) zusammengemischt, um dadurch eine Aufschlämmung zu erhalten.
  • Die vorher erwähnte Aufschlämmung wurde durch ein Rakelverfahren auf eine Aluminiumfolie beschichtet, die als ein Abnehmer diente und für 30 Minuten bei 150°C getrocknet und durch eine Pressmaschine gepresst, um dadurch die positive Elektrode zu erhalten. Die Masse pro Flächeneinheit der positiven Elektrode war 10 mg/cm2 und ihre Dicke war 50 μm.
  • <Negative Elektrode>
  • Graphit wurde als das negative Elektrodenaktivmaterial verwendet.
  • Wasser wurde als ein Dispersionsmittel verwendet und das vorher erwähnte negative Elektrodenaktivmaterial, ein modifizierter Styrolbutadiencopolymerlatex (SBR) als ein Bindemittel und Carboxymethylcellulose-Natriumsalz (CMC) als ein Verdickungsmittel wurden zusammen bei 98/1/1 (Massenverhältnis) gemischt, um dadurch eine Aufschlämmung zu erhalten.
  • Die vorher erwähnte Aufschlämmung wurde durch das Rakelverfahren auf eine Kupferfolie beschichtet, die als ein Abnehmer diente und für 30 Minuten bei 150°C getrocknet und durch die Pressmaschine gepresst, um dadurch die negative Elektrode zu erhalten. Die Masse pro Flächeneinheit der negativen Elektrode war 5 mg/cm2 und ihre Dicke war 70 μm.
  • <Harzseparator>
  • Ein kommerziell erhältlicher Separator gebildet aus einer porösen PE-(Polyethylen-)Folie und mit einer Dicke von 20 μm wurde vorbereitet.
  • <Poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht)>
  • Im Vergleichsbeispiel 1 wurde die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) nicht verwendet.
  • In den Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 2 bis 4 wurde die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) verwendet und die in Tabelle 1 gezeigten isolierenden anorganischen Füllstoffe wurden verwendet. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der verwendeten isolierenden anorganischen Füllstoffe war im Bereich von 8 bis 10 μm.
  • In den Beispielen 6 bis 9 wurden isolierende organische Füllstoffe, der erhalten wurde durch Beschichten der Oberfläche von nicht protonenleitfähiger Keramik mit protonenleitfähiger Keramik, welche in Vergleichsbeispielen 1 bis 3 verwendet wurde, verwendet.
  • In Beispiel 6 wurde wenigstens ein Teil der Oberfläche der nicht protonenleitfähigen Keramik mit protonenleitfähiger Keramik in der folgenden Art und Weise beschichtet.
  • Als erstes wurde EDTA in Ammoniakwasser gelöst. Ceracetat und Ethylenglykol als ein Stabilisator wurden zu dieser Lösung gegeben und die Lösung wurde erwärmt, um die Bestandteile zu lösen.
  • Als nächstes wurde Bariumacetat zu der Lösung gegeben und wieder Erwärmt, um die Bestandteile zu lösen.
  • Die erhaltene Vorläuferlösung wurde kondensiert, um 0,45 mol/l BaCeO3 Vorläuferaufschlämmung zu erhalten. Diese Vorläuferaufschlämmung wurde auf Al2O3-Teilchen gesprüht und die Teilchen wurden für fünf Minuten bei 100°C getrocknet. Danach wurden die Teilchen für zwei Stunden bei 1200°C calciniert und die Oberfläche der Al2O3-Teilchen wurde mit einer BaCeO3-Schicht beschichtet.
  • Wenn die Teilchen durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) betrachtet wurden, wurde beobachtet, dass die Dicke der BaCeO3-Schicht 0,75 μm war, und die gesamte Oberfläche der Al2O3-Teilchen war befriedigend mit der BaCeO3-Schicht beschichtet.
  • Ebenfalls wurde in den Beispielen 7 bis 9, wie in Beispiel 6, Acetat als ein Vorläufer verwendet und die Oberflächen der nicht protonenleitfähigen Keramik wurde mit protonenleitfähiger Keramik beschichtet.
  • In allen Beispielen wurde Acrylkautschuk als ein Bindemittel verwendet. Das Massenverhältnis zwischen dem isolierenden anorganischen Füllstoff und dem Acrylkautschuk war 90:10 (Massenverhältnis). Die Dicke der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) war 5 μm.
  • <Nichtwässriger Elektrolyt>
  • Eine gemischte Lösung von Ethylencarbonat (EC)/Dimethylcarbonat (DMC)/Ethylmethylcarbonat wurde bei 3/3/4 (Volumenverhältnis) als ein Lösungsmittel verwendet und Lithiumsalz von LiPF6 wurde als ein Elektrolyt bei einer Konzentration von 1 mol/l gelöst und Cyclohexylbenzol (CHB) wurde als ein Überladungsinhibitor bei 2 Masse-% gelöst, wodurch eine nichtwässrige Elektrolytlösung hergestellt wurde.
  • <Herstellung der Lithiumionensekundärbatterie>
  • In Vergleichsbeispiel 1 wurden die positive Elektrode, die negative Elektrode und der Harzseparator, wie vorher beschrieben, gestapelt. Die gestapelte Struktur, ein nichtwässriger Elektrolyt und ein folienförmiges äußeres Gehäuse wurden verwendet und eine Lithiumionensekundärbatterie vom Folientyp (Laminattyp) wurde durch ein bekanntes Verfahren hergestellt.
  • In den Beispielen 1 bis 9 und den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 wurden die positive Elektrode, die negative Elektrode der Harzseparator und die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht), wie vorher beschrieben, wie in der 2 gezeigt, gestapelt. Die gestapelte Struktur, ein nichtwässriger Elektrolyt und ein folienförmiges äußeres Gehäuse wurden verwendet und eine Lithiumionensekundärbatterie vom Folientyp (Laminattyp) wurde durch ein bekanntes Verfahren hergestellt.
  • <Überladungstest>
  • Ein Überladungstest wurde bei jeder in einem Vortest und im Beispiel 1 erhalten Lithiumionensekundärbatterie durchgeführt.
  • Die Menge an nach Auftreten einer Überladung erzeugtem Gas wurde durch ein Auftriebsverfahren (archimedisches Verfahren) unter den Bedingungen von 25°C, 1 C und einer Ladungsspannung von 4,6 V erhalten. Vor und nach dem Überladen wurde die Lithiumionensekundärbatterie vom Folientyp (Laminattyp) in Wasser getaucht und das Volumen davon wurde aus dem Auftrieb erhalten. Eine Änderung in dem Volumen von und nach der Überladung wurde als die Menge des erzeugten Gases erhalten. Die Menge des erzeugten Gases kann als die Menge des erzeugten Wasserstoffgases angesehen werden.
  • Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Aus dem Vergleich zwischen Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispielen 2 bis 4 stellte sich heraus, dass die Verwendung der porösen Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht), die einen isolierenden anorganischen Füllstoff, gebildet aus nicht protonenleitfähiger Keramik, enthält, die Menge des erzeugten Wasserstoffgases beträchtlich verringert.
  • Bei dem Vergleich zwischen den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 und den Beispielen 1 bis 9 stellte sich heraus, dass die Verwendung des isolierenden anorganischen Füllstoffs für die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht), in welchem die Oberfläche der protonenleitfähigen Keramik oder der nicht protonenleitfähigen Keramik mit protonenleitfähiger Keramik beschichtet ist, die Menge des erzeugten Wasserstoffgases auf ein Niveau ansteigen lässt, das sich dem des Vergleichsbeispiels 1 annähert, in welchem die poröse Wärmebeständigkeitsschicht (HRL-Schicht) nicht verwendet wurde. Insbesondere in Beispiel 5, in welchem die Keramik erhalten durch Zugabe von Y zu BaCeO3 verwendet wurde, war die Menge an erzeugtem Wasserstoffgas verglichen mit dem Beispiel 1 erhöht, in welchem BaCeO3 verwendet wurde.
    poröse Wärmebeständigkeitsschicht isolierender Füllstoff Menge an Wasserstoffgas erzeugt während Überladung [cm3]
    Vergleichsbeispiel 1 keine - 90
    Vergleichsbeispiel 2 vorhanden Al2O3 55
    Vergleichsbeispiel 3 vorhanden MgO 60
    Vergleichsbeispiel 4 vorhanden TiO2 57
    Beispiel 1 vorhanden BaCeO3 88
    Beispiel 2 vorhanden SrZrO3 87
    Beispiel 3 vorhanden SrCeO3 88
    Beispiel 4 vorhanden BaZrO3 87
    Beispiel 5 vorhanden Ba(Ce0,9Y0,1)O3 90
    Beispiel 6 vorhanden Al2O3/BaCeO3-Beschichtung 86
    Beispiel 7 vorhanden Al2O3/SrZrO3-Beschichtung 85
    Beispiel 8 vorhanden MgO/BaCeO3-Beschichtung 86
    Beispiel 9 vorhanden TiO2/SrZrO3-Beschichtung 85
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Eine Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt in Lithiumionensekundärbatterien und ähnlichem eingesetzt, welche in einem einsteckbarem („Plug-In”) Hybridfahrzeug (PHV) oder einem elektrischen Fahrzeug (EV) eingebaut werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    SEKUNDÄRBATTERIE MIT NICHTWÄSSRIGEM ELEKTROLYT
    11
    ÄUßERES GEHÄUSE
    12
    ANSCHLUSS
    13
    STROMUNTERBRECHUNGSMECHANISMUS
    20
    GESTAPELTE STRUKTUR
    21
    POSITIVE ELEKTRODE
    22
    NEGATIVE ELEKTRODE
    23
    HARZSEPARATOR
    24
    PORÖSE WÄRMEBESTÄNDIGKEITSSCHICHT (HRL-SCHICHT)

Claims (6)

  1. Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt umfassend: eine positive Elektrode; eine negative Elektrode; eine poröse Wärmebeständigkeitsschicht, die zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist und einen isolierenden anorganischen Füllstoff und ein Bindemittel einschließt; ein nichtwässriger Elektrolyt, der einen Überladungsinhibitor einschließt, der während eines Überladungszustands gelöst ist und Protonen erzeugt; und einen Stromunterbrechungsmechanismus, der das Laden unterbricht, wenn ein Batterieinnendruck gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert während des Ladens ist, wobei wenigstens ein Teil des isolierenden anorganischen Füllstoffs der porösen Wärmebeständigkeitsschicht aus protonenleitfähiger Keramik gebildet ist.
  2. Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil einer Oberfläche des isolierenden anorganischen Füllstoffs aus der protonenleitfähigen Keramik gebildet ist.
  3. Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten nach Anspruch 1 oder 2, wobei die protonenleitfähige Keramik wenigstens eine Sorte eines Metalloxids dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (I) einschließt: AB1-xCxO3-a (I) (wobei A Ba und/oder Sr darstellt, B Ce und/oder Sr darstellt, C wenigstens eine Sorte eines zusätzlichen Elements darstellt, 0 ≤ x < 1 und a ≥ 0).
  4. Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt nach Anspruch 3, wobei die protonenleitfähige Keramik wenigstens eine Sorte von Metalloxid dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (Ia) einschließt: AB1-xCxO3-a (Ia) (wobei A Ba und/oder Sr darstellt, B Ce und/oder Sr darstellt, C Y und/oder Yb darstellt, 0 < x < 1, und a ≥ 0).
  5. Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt nach Anspruch 4, wobei x von 0,01 bis 0,5 reicht.
  6. Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt eine Lithiumionensekundärbatterie ist.
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