TW480767B - Element, in particular an electrode, for use in a non-aqueous battery, a method of manufacturing such an element, the application of such an element as a cathode, an anode and a separator as well as a battery - Google Patents

Element, in particular an electrode, for use in a non-aqueous battery, a method of manufacturing such an element, the application of such an element as a cathode, an anode and a separator as well as a battery Download PDF

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Description

480767 Α7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係關於供使用於非水電池中之元件，特別是泰 二’此元件包括由無機，視需要之導電粒子、具有高分； 量之聚合物及含有烴類之化合物所組成之至少一 2二 板。本發明另外係關於製造此元件之方法以及應用此元件 ^作爲陰極、陽極和分離器。本發明另外係關於電池此 I，也係連續由一或數層的電流收集器、陽極、分離哭 極和電流收集器所組成。 ° " 如開頭-段中所述之元件就其本身而論自美國專利説明 曰5，143,8G5號中得知。其中所揭示之元件，特別是陰極電 玉包含微孔片板，它是由具有下列各項之一種&本上均句 組合物所組成之自撑式猪：大概7〇,重量％具有電化活性 且導電之顆粒物料，大概2_3〇重量％具有重量平均分子量 150,〇〇〇至大概5百萬之聚乙烯和〇至大概5重量％之聚乙烯 的有機柔軟劑’及由導電材料所組成之電流收集器，該電 流收集器與微孔片板的至少一面呈密切接觸。 此電極的缺點是少量的無機粒子在聚合物中。少量的無 機粒子降低最後所獲得之電極的活性。但是事實上，增加 無機粒子的數量導致減少微孔片㈣完整性而致使微孔片 板易於形成裂紋及散解。 因此之故，本發明的一個目的在提供一種元件，特別是 電極其中可處理甚大數量的無機粒子。 ' 本發明的另外目的是提供一種元件，特別是電極，儘管 具有高含量的無機粒子，它不易於形成裂紋和散解。 依照本發明，如開頭段中所述之元件其特徵爲：如果使 -4 - 本紙張尺度週用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公楚） ^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480767 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) .-· * 用微孔片板作爲陽極和分離器，該微孔片板包含8〇_99.9重 量％無機’視需要之導電粒子，具有高分子量之〇· 1一2〇重 量〇/❶聚烯烴化合物及〇_20.0重量％聚合物，於接觸電解質 時，此聚合物膨脹；如果使用微孔片板作爲陰極（其中含 有0.1-1.9重量％的定量之具有高分子量之聚烯烴化合物）， 則該微孔片板包含80至99·9重量％無機，視需要之導電粒 子及0-20重量％聚合物，於接觸電解質時此聚合物膨脹， 而如果使用微孔片板作爲陰極其中含有19-2〇重量％的定. 量之具有高分子量之聚烯烴化合物，則該微孔片板包含 80-98重量％無機，視需要之導電粒子及〇1_2〇重量。/❶聚合 物，於接觸電解質時，此聚合物膨脹。 顯然可見··如本文中所使用之術語陰極係述及正電極而 術語陽極係述及負電極。 關於具有高分子之聚烯烴化合物.，較佳使用具有自丨_ i 〇 百萬範圍内之重量平均分子量之超高分子量聚乙缔 (UHMWP)或超高分子量聚丙稀·（UHMWPP)。 使用於本發明中之此聚晞烴化合物可另外由具有高分子 量之聚乙烯和具有低分子之聚乙烯混合物所組成。然而， 交替式可能使用具有高分子量之聚乙烯和具有高分子量之 聚丙烯混合物。此種混合物顯示對於高溫之高抗性和低收 縮。 爲了獲得具有高溫穩定性之撓性，導電電極，需要將聚 ，晞烴化合物連接。連接可經由使用游離輻射，電子輻射或 K-輻射而發生。聚合物的數量（在與電解質接觸後此聚合 ------------- ^ · I------^------ I I · ^ (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -5- 480767 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 物顯示膨脹）範圍較佳自〇 · 1至5重量％而較佳係選自經由聚 苯乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚丙晞酸酯、聚碳酸 酯及其共聚物所形成之該團中。 可將依照本發明之元件適當使周作爲陰極。如果使用該 元件作爲陰極’較佳使用無機粒子例如由下列各氧化物中 選出之粒子·· 3 d -過渡金屬氧化物例如LiMn204，LiCo02， LiNi〇2，視需要可將導電粒子例如碳及/或金屬加至其中。 亦可適‘使用相關之元件作爲陽極。如果使用相關元件 作爲陽極，較佳使用碳及/或石墨作爲無機，導電粒子。 亦可適當使用相關之元件作爲分離器。如果使用相關元 件作爲分離器，較佳使用無機，非電粒子，此等粒子宜選 自陶瓷物料及/或氧化物。關於陶瓷物料，較佳使用
Ll(V+x)A1>cTl(2-x)(p〇4)3及 / 或 Li3xLa(2/3-x)Ti03。關於氧化物， 可適當使用A1203及/或Si02。 本發明另外係關於由一或數層的電流收集器、陽極，、八 離器、陰極和電流收集器所組成之電池，依照本發明之;^ 池其特徵爲：至少一種的下列組件：陰極、陽極和分離器 是上述之陰極、氣極和分離器。 °° 本發明另外係關於製造如上文中所述之元件的方法，梦 方法之特徵爲：將各種出發原料，即：無機，視需要之= 電粒子、聚晞烴化合物和聚合物與一種溶劑混合物，其後 將所產生之混合物供應至擠壓機以便形成箔，其後將、容L 自箔中移出而獲得微孔片板。 ' 依照本發明之方法，可將陽極、陰極和分離器以此種、 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------· ^--------訂---------Μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480767
五、發明說明（4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 式製造。如上文中所述，如果製造分離器可使用陶资粒 子0 可隨後使用經如此獲得之元件來製造鋰離子電池。製造 程序可以許多不同方法而進行。可將陽極和陰極經由在壓 力下加熱與電流收集器層合。此操作可以乾態或有溶劑存 在下進，隨後將溶劑自該系統中移出。以此種方式，製造 成連續電流收集器/陽極/分離器/陰極/電流收集器的複合 片板。 另種可能是使陽極、陰極以及分離器連合歷經共擠壓處 理。可將所產生（複合元件隨後提供以電流收集器並配置 而製成電池。 π可能使陽極或陰極連同分離器歷經共擠壓處理。隨後 可將所產生之複合片板材料提供以電流收集器並配置而製 成電池。 依照更另外之方法，在其製造期間，將陽極和陰極兩者 均提供以電流收集器。隨後可將此等自撑式片板材料與習 用,之分離器聯合而製成電池。 可將上文中所述之系統最後提供以有機離子導電之液體 而獲得成品.電池。本發明將藉許多實例予以解釋，不應^ 此等實例解釋爲限制本^明之範圍。 之製诰 製備具有分子量高於1百萬之5 ·3克，内消旋碳微粒，5 克，十氫化萘和〇·〇5克，UHMWPE的混合物。將混合物溶 入一種惰性溶劑中並製成薄膜。在移除過量溶劑後，使薄 本紙張尺度適用1^國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 1IIIIIIIIII ^ --- ---I I ^ ·1111111! ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 480767 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7___ 五、發明說明（5 ) 膜歷經輥壓操作而獲得微孔片板。 陰極之製造 除去首先製備包含5克LiC 〇02、5克，十氫化萘、0.05克 具有分子量高於1百萬之UHMWPE和〇 · 3克，烟炱之混合 物以外，陰極以與陽極相同之方式而製成。隨後將該混合 物溶入一種惰性溶劑中並以與陽極相似之方式處理。在移 除溶劑後’獲得乾微孔片板。實驗顯示··片板的模數係隨 著聚合物含量增加而增加。 分離器之製造 分離器係使用具有分子量高於1百萬之1克，UHMWPE和 具有大概1 Tm之粒子大小之9克，Li0 55L〜 35Ti03粒子而製 成。將兩種出發原料溶入十氫化萘中其後形成一種多孔聚 合物膜。發現：包含丙烯碳酸鹽溶液中之丨莫耳％]LipF6之 此種薄膜在室溫下的傳導度是1.2 mS/cm。 電池之製造
使用適合陽極之銅電流收集器及適合陰極之鋁電流收集 器，製成由交替陽極，陰極和分離器各層所組成之電池。 隨後將該電池浸沒入1 : 1 EC ·· DEC溶液中之1莫耳LipF 中。蚯後，將電池提供在鋁層合之合成樹脂容器中。可將 電池充電而不須任何外壓（力）。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21(^297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂--------

Claims (1)

  1. 480767 A B c D
    第8 9 1 1 7 0 2 1號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(90年12月） 六、申請專利範圍 • 一種供用於非水電池中之元件，特別是電極，此元件勹 括由無機，視需要之導電粒子，具有高分子量之聚人= 及含有烴類之化合物所組成之至少一微孔片板，其ς徵 為：如果使用微孔片板作為陽極和分離器，該微孔片 包含80-99.9重量％無機，可能之導電粒子，具有高分子 量〇_1】重量％聚#烴化合物及心2〇重量％聚合物= 觸電解質時此聚合物膨脹；如果使用微孔片板作為陰極 (其中含有0.1-1.9重量％的定量之具有高分子量之聚缔庐 化合物），則該微孔片板包含80至99 9重量％無機，視= 要之導電粒子及0-20重量％聚合物，於接觸電解質時此 聚合物膨脹，而如果使用微孔片板作為陰極其中含有 1.9-20重量％的定量之具有高分子量之聚晞烴化合物， 則該微孔片板包含80-98重量％無機，視需要之導電粒子 及0.1-20重量％聚合物，於接觸電解質時此聚合物膨 脹。 2·如申請專利範圍第1項之元件，其特徵為：使用具有範 圍自1至10百萬之重量平均分子之UHMW-聚乙埽作為具 有高分子量之聚缔烴化合物。 3·如申請專利範圍第1項之元件，其特徵為：使用具有範 圍自1至10百萬之重量平均分子之UHMW-聚丙埽作為具 有高分子量之聚婦烴化合物。 4.如申凊專利範圍第1 _ 3項中任一項之元件，其特徵為： 將具有高分子量之聚缔烴化合物連接。 5·如申凊專利範圍第1 - 3項中任一項之元件，其特徵為： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 六、申請專利範圍 聚合物的數量範圍自〇·1至5重量％。6·如申請專利範圍第3項中任一一在與電解質接觸後顯示膨脹之聚人：兀件’其特徵為·· 缔、聚氧化乙缔、聚氧化丙埽、；：枝經由聚苯乙 及其共聚物所形成之該團卜，料酿、聚碳酸7· 請專利範圍第Μ项中任一项之元件，其係作為8.:種依：請專利範圍第7項元件所獲得之陰極，其特 τ播機，導電之粒子係選自經由UMn2〇4，Lic〇〇 金1屬該囷中，視需要將導電粒子例如碳及/2 9·=申請專利範圍第山項中任一項之元件，其係作為 酯 陰 徵 ’或 陽 1〇· —種依申請專利範圍第9項元件所獲得之陽極，其特徵 為：無機粒子係選自碳及/或石墨。 11. 如申請專利範圍第"項中任一項之元件，其係作為分 離器。 12. —種依申請專利範圍第i i項元件所獲得之分離器，其特 徵為：無機粒子係選自陶瓷物料及/或氧化物。 13·如申請專利範圍第^ 2項之分離器，其特徵為··使用 Li(1+X)A1xT.1(2-x)(P〇4)3 及/或1^3乂1^(2/3-}〇1^〇3作為陶瓷物 料。 14·如申請專利範圍第1 2項之分離器，其特徵為··使用 ai2o3及/或Si02作為氧化物。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210X297公釐) 480767 A8 B8 C8 _______D8 六、申請專利範圍 15. —種由一或數層的電流收集器、陽極、分離器、陰極和 電流收集器及電解質所組成之電池，其特徵為··至少一 種的下列組件·陰極、陽極和分離器是申請專利範圍第 8項之陰極、申請專利範圍第丨〇項之陽極及申請專利範 圍第12項之分離器。 16. —種製造申請專利範圍第^項中任一項之元件的方 法，其特徵為·起始原料是無機，視需要之導電粒子、 一種聚烯烴化合物和一種聚合物、將彼等與一種溶劑混 合，其後將如此獲得之混合物供應至擠壓機而形成羯， 其後將溶劑自箔中移出而獲得微孔片板。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
TW089117021A 1999-03-31 2000-08-24 Element, in particular an electrode, for use in a non-aqueous battery, a method of manufacturing such an element, the application of such an element as a cathode, an anode and a separator as well as a battery TW480767B (en)

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