TW518793B - Lithium secondary battery - Google Patents

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TW518793B
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Tsutomu Sada
Kazunari Takeda
Yumiko Yokota
Naoto Nishimura
Takehito Mitate
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Sharp Kk
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Description

518793 A7 五、發明說明(9 【技術領域】 本發明係鋰二次電池,詳言之,乃相關 導電性高分子基質中,保持非水電解液之高分子電解質 的經二次電池。 【技術背景】 按,隨小型攜帶電子機器的普及,繼使用非水電解 液的鋰離子電池之後,使用高分子電解質的高分子電池 亦備受矚目。此電池可較鋰離子電池更輕量化、薄型 化,並具有無電解液外漏等優點。但是,隨電解質的固 體化,相較於使用使用非水電解液的鋰離子電池,便出 現南負荷電流特性變惡化的缺點。 其原因之一,可認為存在有電極内部阻抗及/或電 極與固體電解質之界面阻抗。 線丨· 此而分子電解質係在離子導電性高分子基質中,保 持非水電解液者,此乃將包含有屬該離子導電性高分子 先質之單體的非水電解液,流延於電極之活性物質層表 面上,利用在此狀態下使該單體進行聚合而製得。 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印焚 在曰本特開平10-218913號公報中,電極與高分子 電解質層之間的界面阻抗,藉由將高分子電解質層中, 基質南分子的未反應單體及寡聚物的量降量 %以下,便可獲得改善。惟,此項技術因為並至非3改 極内部阻抗’因此仍殘留改善電極内部阻抗的課題。 【本發明之開示】 一般電極乃由極電用金屬導體部與活性物質層所 -4 - 518793 B7 绶濟部智慧財產局員二消費合作让印¾ 五、發明說明(2 ) 構成。在鐘二次電池中,至少正極的活性物質係將活性 物質粒子與配合需要所添加的導電材料粒子,利用黏結 劑予以固結而形成的。負極的活性物質層亦同樣的,有 將由活性物質粒子,及依情況,與導電粒子利用黏結劑 進打固結者’取代為經金屬或其合金而使用的情況。 電極内部阻抗之所以造成問題,在於當活性@物質層 含有粒狀活性物質之情況。 假設即便此類活性物質中,亦必須形成由集電材料 到高分子電解質層的連續高分子電解質相的話,電極的 内部阻抗及界面阻抗便將提昇。 因此本發明遂提供一種鋰二次電池,其特徵在於具 備有:將由可插入/脫離鋰金屬、鋰合金或電化學鋰的碳 材料當作活性物質的負極;將含有鋰之硫族化合物當作 活性物質的正極;以及配置於負極與正極之間,並由保 持非水電解液之離子導電性高分子基質所構成的高分 子電解貝,其中正極及/或負極内部係含有離子導電性 高分子之先質及/或低聚合物。 【圖式簡單說明】 第1圖係與比較例1之電池相比較下,在與實施例i 之本發明電池不同電流值下的放電容量圖。 第2圖係與比較例2之電池相比較下,在實施例2及3 之本發明電池中,與第丨圖所示相同的放電容 量圖。 第3圖係與比較例2之電池相比較下,在實施例2及3 本紙張尺«时_?ϋ75^Α4祕⑽ (請先.lair背-R v-irJiH··項再填冩衣頁) ,0 ------訂, 線丨i 518793
之本發明電池的充放電循環試驗結果圖。 【實施發明較佳態樣】 本發明之電池係可在預先準備負極及正極上,分別 形成高分子電解質層,並將二者重疊而製成,惟並不僅 限於此。 負極的活性物質,可舉例如以下電極材料。即可舉 例如鋰金屬、鋰-鋁、鋰-鉛、鋰_錫、鋰_鋁·錫、鋰_鎵、 及伍德合金等含鋰金屬之合金等,該等並不僅限於此。 該專負極活性物質可單獨使用或合併二種以上使用。 再者’負極活性物質亦可為如石墨般,可將鋰電化學 插入/脫離的碳材料β較佳的碳材料乃表面上附著非晶質 碳的石墨粒子。此附著方法可依將石墨粒子浸潰於焦 油、錯等煤系重質油、或重油等石油系重質油中,經拉 起後’並加熱至碳化溫度以上的溫度,而分解重質油, 並配合需要’粉碎同碳材料而得。藉由此類處理,因為 有效抑制在充電時的負極中所引發非水電解液及鐘鹽 的分解反應’而可改善充放電循環壽命,且防止隨此分 解反應產生氣體。 再者,在本發明中,使用為正極的正極活性物質, 可舉例如如下述材料。 即如TiS2、Si02、SnO等IV族金屬化合物;V2〇5、 V6012、V0X、NB2〇5、Bi2〇3、Sb2Q3 等 V 族金屬化合 物;Cr03、Cr203、MoS2、W03、Se02 等 VI 族金屬化合 物;Mn02、Mn203等W族金屬化合物;Fe 〇3、Fe〇、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (琦,元wtt背sv-ij急H,項再填Hr衣頁) -----線 經濟部智慧財屋局員工消費合作钍印焚 -6- 518793 經濟部智慧財產局員工消費合作社印别代 A7 B7 五、發明說明(4)
Fe304、Ni203、NiO、CoS2、CoO 等 Vi 族金屬化合物· 或依一般式UaMXz、LiaMNbX2(M、N係指I至观族的 金屬,X係指氧、硫等硫屬)所表示者。譬如鋰·麵系複 合氧化物或鋰-錳系複合氧化物等金屬化合物,甚至聚 。比咯、聚苯胺、聚對苯撐、聚乙炔、多並苯系複合氧化 物等導電性高分;化合物、假石墨構造碳質材料等,惟 並不僅限於此。 特別係當負極活性物質中採用碳質材料之情況 時,正極活性物質便採用Lia(A)b(B)c〇2(其中,Α ^過 渡金屬元素之一種或二種以上的元素。Β係指由週期表 DIB、IVB及VB族非金屬元素及半金屬元素、鹼土族 金屬、Zn、Cu、Τι等金屬元素中,選擇其中一種或二 種以上元素。a,b,c最好分別由〇<a$ i 15、〇 85$bh $1·3〇、0<c)所示層狀構造複合氧化物、或含尖晶石 構造之複合氧化物中至少選擇其中一種。 代表的複合氧化物,可舉例如Lic〇〇2、咖〇2、 UC〇xNil-X〇2(〇<X<1)等。若採用該等的話,當負極活 性物質材料中採用碳質材粗 貝何枓之情況時,即便隨碳質材料 本身充電•放電而產生雷厭微 一 座王电壓變化(約lVvs.Li/Li + ),亦可 顯不足夠的實用動你I厭、 動作電壓,以及當負極活性物質中採用 碳質材料之情況時,具有 ’ 1:池充電•放電反應上所必需 的Li離子,從組裝電池 a .· 也之刖,便已經依如LiCo02、
LiNi〇2等形式含有的優點。 再者,配合必要的飪 $ 97居’將石墨、碳黑、乙炔碳黑、 本紙張尺制__CNS)A4_祕⑵了 297公釐) (琦元.13^背一 R 二 r j項再填 ΗΓ 太 I ) -------線 518793 A7 五、發明說明(5 ) 石墨化碳黑、碳纖維、導電性金屬氧化物等化學穩定導 電材料與活性物質互相組合而使用。 黏結劑係具化學穩定且溶解於適當溶劑中,乃選擇 自不致侵犯到非水電解液的熱可塑性樹脂中。此種熱可 塑性樹脂有多種類已為眾所週知,但最好採用如選擇性 溶解於N-甲基吡咯烷酮(NMp)中的聚偏氟乙烯 (PVDF) 〇 電極則係將活性物質與配合需要時的導電材料,利 用黏結劑樹脂溶液進行混練,而製成糊劑,並採用適當 的塗佈機將其在金屬羯上塗佈均勻厚度,經乾燥後沖壓 而製成。活性物質層的黏結劑比率,應限制最低需要極 限,一般在1〜25重量%左右便足夠。當使用時,導電 材料之量,在活性物質層的2d 5重量%,乃屬一般。 與依此方式所製得各自電極之活性物質形成一 體’並形成各自的高分子電解質層。該等層係在離子導 電性高分子基質中,浸潰並保持含鋰鹽之非水電解液。 此類層在巨觀上乃屬固體狀態,但在微觀上則屬鹽溶液 形成連續相,並較未採用溶劑的高分子固體電解質擁有 更高的離子導電率。此層乃依將基質高分子的單體,利 用與3經鹽之非水電解液形成混合物的形式,經熱戈 合、光聚合等而進行聚合後便製得。 為此而可使用的單體成分,乃依形成含聚醚片段, 且聚合物形成三維交聯凝膠構造之方式,相關聚合部位 必需屬多官能基。典型的此類單體係將多醚多醇末端的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公;ί ) 〇-- =tt ——線丨一 經爷部智慧財產局員工消費合作社印货 518793 五、發明說明( 經濟部智慧財屋局員二消費合作社印製 羥基,利用丙烯酸或甲烏 稀酸」)進行輯化者。較::缔酸(總體稱為「(甲基)丙 乙二醇、丙三醇、三經甲為基眾所週知者乃多越多醇係以 將其單獨與環氧乙烷(E0)、:烷等多疋醇為起始劑,並 ^ ^ ^ . 或與E〇及環氧丙烷(PO)加 成聚合而付。亦可單獨將多 夕&月匕多醚多醇聚(甲基)丙烯 酸酯,或組合單官能基聚 ^ 喊(甲基)丙烯酸酯施行共聚 合。典型的多官能基及單 匕 吕月匕基聚合物,可依以下一般 式表示。 2 2 hhh c Is etc t23 A A Λ I 二 〇 0 0 Z22 Η Μ Ηc cc ^ Γ Γ RIC RIC ciR I II OHC one cs (R!係指氫原子或甲基;Al,A2,A3係指至少具有環氧乙 院單位(EO)三個以上,且任意含環氧丙烷單位(p〇)之聚 經基烷撐鏈;PO與EO數係在ρ〇/Ε〇 = 0〜5範圍内,且 EO + PO^ 35)。 CH2 =C —C—〇 —A4 —C —C = CH2 (R2、R3係指氫原子或甲基;a4係指至少具有環氧乙 烷單位(E0)三個以上,且任意含環氧丙烷單位(P0)之聚 羥基烷撐鏈;P0與E0數係在P〇/EO = 〇〜5範圍内,且 Ε〇+ρ〇^ 10) 〇 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)M規格(210 χ 297公釐) -9- f ffr^^i^ip<rjt?項4填;之 f貝) # ΜΙΦ 518793 A7 B7 五、發明說明(7 ) ? 一干s— R. 4, Ο — A. s —亡 亡—C 2 {tf元閱^背*之泫*14.項再填茑衣1 ) (R4係指低級烷基;r5係指氫原子或甲基;a5係指至 少具有環氧乙烷單位(E0)三個以上,且任意含環氧丙烷 單位(P0)之聚羥基烷撐鏈;P0與E0數係在p〇/EO = 0〜5 範圍内,且EO + PO$ 3)。 含鋰鹽之非水電解液的溶劑係屬非質子性極性溶 劑。可舉例如乙烯碳酸酯(ec)、丙烯碳酸酯(pc)、r -丁内酯(GBL)、甲基碳酸乙酯(EMC)、二甲基碳酸酯 (DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、或該等混合液,惟並不 僅限於此例。最好為EC與其他溶劑的混合溶劑。 非水電解液係在上述溶劑中溶解鋰鹽而調製成。各 種鋰鹽雖已為眾所週知,但最好使用如LiC104、LiBF4、 LiPF6、LiAsF6、LiN(CF3S02)2 等。 經濟部智慧財產局員二消費合作社印製 單體與含鋰鹽之電解液的調配比率,係聚合後混合 物形成交聯凝膠狀聚合物電解質層,且在其中足以使非 水電解液形成連續相,並隨時間變化,無電解液分離並 滲出程度的過剩現象。此一般可藉由將單體/電解液比 設定在30/70〜2/98範圍,最好設定在20/80〜2/98範圍 内而達成。 單體及電解液的混合液,配合聚合方法,在熱聚合 之情況時,可含過氧化物系或偶氮系聚合開始劑,而在 光聚合之情況時’則可含2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮 之類光增感劑。與電極一體化之凝膠狀聚合物電解質層 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 518793
五、發明說明(8 的形成,僅要在I自 谷自電極的活性物質層上,流延單體與 非水電解液的混人泫,廿始/一 屯σ及並施仃加熱聚合或依紫外線照射 等的光聚合而形成。 最後’將與電極形成一體化的高分子電解質層,相 互貼合後’便完成本發明之電池。 在本發明中,(除負極活性物質為鋰或其合金的情形 之外電極的活性物質層亦在内部含有高分子電解質, 且活性物質層的分子電解質,係離子導電性高分子先質 及/或其低聚合物的比率,大於電極間的高分子電解質 的比率。活性物質内部之高分子電解質中,該先質及/ 或低聚合物的比率,係以屬單體與二聚物的聚合前先質 總重量為基準,最好在3〇〜80%。 電極間的聚合物電解質層,如上述,巨觀上為固 體。相對於此,電極内的高分子電解質,因為含較多的 先質及/或其低聚合物,所以網孔構造的高分子基質並 未發達’所以所保持非水電解液的連續相,在電極内部 將更容易形成。此可認為受電極内部阻抗、及與高分子 電解質層之界面阻抗降低之影響所致。 實現此現象的較佳方法之一,乃使用電極内部的高 分子電解質,與電極間之高分子電解質中平均一個聚合 性官能基之分子量不同(官能基當量)不同的先質。當將 依非水電解液中相同濃度含有先質之混合液,在相同條 件下進行聚合之情況時,官能基當量便較小,所以混合 液中聚合性官能基濃度較高的先質,相較於官能基當量 界紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (请元匁磧背5^^.|:葶項4專^大二貝
-------線L 經濟部智慧財屋局員工消費合作社印製 一11 一 518793 A7 B7 五、發明說明(9 經濟部智慧財產局員二消費合作社印¾ 較大先質之下,因為平均一個官能基之聚合能量將變 少,所以未反應先質及/或二聚物之類低聚物的比率便 將增多。 實際上,僅要利用含官能基當量較小之先質的非水 電解液混合液,預先含浸電極,然後將含官能基當量較 大之先質的非水電解液流延於其上,再利用如紫外線照 射,而使二者的先質同時聚合的話便可。惟,本發明並 不僅限於此方法,雖熟習此技術業者可輕易思及的方 法,亦包含於其範圍中,但上述方法則除準備不同先質 /非水電解液混合液之外,並不需要特別的操作,所以 在提昇作業效率上乃屬最佳者。 【實施例】 以下實施例乃以驗證為目的,並無限定之意。 實施例1 1) 正極之製作 將一乳化猛粉末1〇〇重量份、導電材料的乙炔峻零 10重量份、黏結劑的聚偏氟乙烯(PVDF)7重量份,予 以乾式混合’然後添加適量甲基-2-吡咯烷酮(NMP) 並攪拌混合,而獲得糊劑。將其塗佈於厚度2〇 # m之 鋁箔上,乾燥去除NMP後,經沖壓而呈薄片狀,並切 割呈30x 30mm ,熔接上鋁集電翼片而製成正極。厚度 為 70 // m 〇 2) 負極之製作 將Li-Al合金,利用沖壓而壓接於5〇 #瓜厚度的 <請先Mttisw^iH.項專瀵茗太一貝) -3 ’線丨· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 一 12- 518793 A7 B7 五、發明說明(
Nl網上’然後切割呈31x 31mm,並熔接上Ni集電 片,而製成負極。厚度為l〇Q#m。 3) 非水電解液 乙 2^先^^背5<^^1:.項辱連、寫之1) 在碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、與碳峻· 醋(DEC),依3 5:3 5:30容積比的混合溶劑中,將Lipp 溶解並調整為lmol/1濃度。 6 4) 高分子電解質層之製作 負極端: O R ι r> a II l —O — a.1 —C—C = CH;2 ί O R-1
^ u II I
Cj: H — 〇 — a2 — C — C = C H2 ^ z — O — 3 — 〇 — 〇 '==: 〇 ti 2 it t
〇 R. I (AhAhA3係分別含EO單位三個以上與P〇單位〜/ 個 經濟部智慧財產局員二消費合作社印製 以上,且Ρ〇/ΕΟ = 〇·25之聚羥基烷撐鏈)所示分子量約 8000之三官能基多醚多醇聚丙烯酸酯,依形成1〇重量 %濃度方式溶解於該非水電解液中,並於其中添加2 2 二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)O.l重量°/〇,而形成先質 溶液。將此塗佈於負極上,並利用波長365 nm、強度 3 8m W/cm2的紫外線照射2分鐘,而形成與負極一體化 之厚度40 的高分子電解質層。 正極端: 式: -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
518793 五、發明說明(11) CHz =CH-C-〇_A4 -^ch = CH2 (A*係含EO單位三個以上與p〇單位一個以上,且 ΡΟ/ΕΟ = 0·25之聚經基烷撐鏈)所示分子量約3〇〇〇之二 官能基多趟多醇聚丙烯酸酯,依形成1〇重量0/〇濃度方 式溶解於該非水電解液中,並於其中添加DMPA0.1重 量°/〇。在此液中,將正極浸潰一畫夜後,在製作負極之 高分子電解質層時所採用相同的先質溶液中,浸潰一分 鐘’取出後馬上,照射波長365ηπι、強度38mW/cm2的 紫外線2分鐘,而形成與正極一體化之高分子電解質 層。整體厚度幾乎與正極厚度無多大變化。 5)電池之組裝 將與依上述所獲得高分子電解質層一體化的負極 與正極’以高分子電解質層為内側而貼合,並插入於雙 面上積層有熱可塑性塑膠薄膜的鋁箔袋中,於減壓下將 開口施行熱彌封,便完成電池。 比較例1 省略將正極,在含該分子量約3 000之二官能基多 醚多醇聚丙烯酸酯的該先質溶液中,浸潰一畫夜的程 序’在浸潰於含該分子量約8000之三官能基多醚多醇 聚丙烯酸酯的該先質溶液中,浸潰一晝夜並取出後馬 上,照射波長365nm、強度80mW/cm2的紫外線2分鐘, 而形成與正極一體化之高分子電解質層,除此之外,其 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公笼) ---I-------------- {琦先.^τίϊΐΒ-:^*Μ·項互..填骂.5貝) 訂- ;線 |§!濟部智慧財產局員二消費合作社印货 -14 — 518793 A7 B7 五、發明說明(l2 ) 餘均如同實施例1相同的方法製作電池。與高分子電解 質層一體化的正極整體厚度幾乎與之前的正極厚度無 多大變化。 將實施例1及比較例1的電池,分別依定電流為 4,10,20及40mA,放電至電池電壓為2.5V為止時的放 電容量,顯示於第1圖。利用超臨界色譜,測量剛製作 後的正極中之單體及二極體,並以該先質溶液中的單體 為基準,在實施例1中,單體為72重量%.,二聚物為5 重量%,而在比較例1中,單體為22重量%,二聚物為 〇重量%。由該等結果得知,電極内部的該等單體及/ 或二聚物比率較高,且電池内部阻抗較低,高負荷電流 放電特性已獲改善。 實施例2 -----線」 1) 正極之製作 經濟部智慧財產局錢工消費合作让印製 將LiCo〇2粉末100重量份、導電材料的乙炔碳黑 10重量份、黏結劑的PVDF 5重量份,予以乾式混合, 然後添加適量NMP並攪拌混合,而獲得糊劑。將其塗 佈於厚度20//m之鋁箔上,乾燥去除NMP後,經沖壓 而呈薄片狀,並切割呈30X 30mm,溶接上|呂集電翼片 而製成正極。厚度為 2) 負極之製作 將表面上附著非晶質碳的石墨粉末1〇〇重量份、導 電材料的石墨化碳黑1重量份、黏結劑的PVDF7 · 5重 量份,予以乾式混合’然後添加適量NMP並授拌混合, -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 518793 A7 B7 經濟部智慧財產局員二消費合作社印製 五、發明說明(n) 而獲得糊劑。將其塗佈於厚度1 8 /i m之Cu箔上,乾燥 去除NMP後,經沖壓而呈薄片狀,並切割呈30 χ 3 0mm,熔接上Ni集電翼片而製成負極。厚度為60/zm。 3) 非水電解液 在碳酸乙烯酯(EC)與丁内酯(GBL)為3:7容積比 的混合溶劑中,將LiBF4溶解並調整為lm〇l/l濃度, 而調製非水電解液。 4) 高分子電解質層之製作 正極端: 在上述非水電解液中,將下式:0|| CHa O-As —C —CH2 =CH2 (A5係含EO單位三個以上與PO單位一個以上,且 ΡΟ/ΕΟ = 0·2 5之聚羥基烷撐鏈)所示分子量約220之單官 能基多醚多醇聚丙烯酸酯,溶解成5重量%濃度,之後 於其中添加DMPA0.1重量%,而形成先質溶液。將以 上所獲得的正極浸潰於其中一畫夜·,而事前含浸。 準備在另外的非水電解液中,於實施例1之4)中所 採用的分子量約8000的三官能基多醚多醇聚丙烯酸 酯,溶解成5重量%濃度的先質溶液,並將其塗佈於上 述經事前含浸過的正極上。利用波長365nm、強度 8mW/cm2的紫外線,對其照射10分鐘,而形成與正極 一體化之厚度20//m的高分子電解質層。 (請先^^背云二--?,一*14.項五:填.1;左1) -# ____T· >2-3 ----"ΐ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) -16 — 518793 A7 B7 五、發明說明(14 ) 負極端: 準備在另外的非水電解液中,於實施例1之4)中所採 用的分子量約3 00 0的二官能基多醚多醇聚丙烯酸酯, 溶解成5重量%濃度的先質溶液,並在此溶液中,將負 極浸潰一晝夜,而,而事前含浸。 準備在另外的非水電解液中,含有實施例1之4) 中所採用的分子量約8000的三官能基多醚多醇聚丙烯 酸酯5重量%的先質溶液,並將其塗佈於上述經事前含 浸過的負極上,然後利用波長365nm、強度8mW/cm2 的紫外線,對其照射1 0分鐘,而形成與負極一體化的 高分子電解質層。此高分子電解質層的厚度為20 am。 5)電池之組裝 如同實施例1。 比較例2 省略將正極與負極之先質溶液的事前含浸,在非水 電解液中,溶解分子量約3000之上述三官能基多醚多 醇聚丙烯酸酯1 0重量%,並將添加有DMPA0 · 1重量% 的先質溶液直接塗佈後,照射波長 365nm、強度 16mW/cm2的紫外線10分鐘,而形成與各自電極一體 化的高分子電解質層,除此之外,其餘均如同實施例2 相同的方法製作電池。高分子電解質層的厚度均為2〇 β m 〇 實施例3 除實施例2的負極活性物質採用人造石墨之外,其 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------ir.
----線丨I 經濟部智慧財屋局員工湞費合作社印焚 518793 A7 ___SI____^ 五、發明說明(15 ) 餘均如同實施例2的方法製作電池。 將實施例2、比較例2及實施例3的電池,分別利 用定電流10mA進行充電,到達4· IV後,依一定電壓 充電至總充電時間3小時為止。然後,將電池依定電流 為4,10,20及40mA,放電至電池電壓為2.75V為土時 的放電容量,顯示於第2圖。 利用超臨界色譜,定量剛製作後的正極中之單體及 二極體,獲得下表成績。 電極 單體(wt%)_二聚物(wt%) 實施例 2 正極 負極 35 68 1 2 實施例 3 正極 35 1 負極 50 1 比較例 2 正極 12 0 負極 26 1 *先質溶液中之單體基準 由該等結果得知,正負極不論何者電極内部之單體 及/或二聚物比率較高,且電池内部阻抗較低,高負荷 電流放電特性已獲改善。 其次,將實施例2、比較例2及實施例3的電池, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 如同上述充電後,利用定電流10mA進行放電到達 2.75V為止,並重複此充放電循環時的放電容量,顯示 於第3圖。由結果得知,實施例2,3均優於比較例2, 在採用負極活性物質為表面附著非晶質碳之石墨粉末 的實施例2,較直接採用石墨粉末的實施例3,更抑制 降低與電解質間的副反應,而聚優越循環特性。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 518793
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •一種鐘二次電池,其特徵在於具備有:將由可插入/ …金屬、經合金或電化學鐘的碳材料當作活性 物質的負極;將含有鋰之硫族化合物當作活性物質 的正極;以及配置於負極與正極之間,並由保持非 水電解液之離子導電性高分子基質所構成的高分 子電解質’其中正極及’或負極内部係含有離子導 電性高分子之先質及/或低聚合物》 2.如申請專利範圍帛丨項所述鐘:次電池,係正極及 或負極内。p之離子導電性高分子的先質及/或低聚 物量,為聚合前之離子導電性高分子總重量的 3 0〜80重量% 〇 3·如申吻專利範圍第1項所述鋰二次電池,其中該離 子導電性高分子係高分子鏈中,單獨為環氧乙烷 (EO)、或含EO單位與環氧丙烷(p〇)二者的多醚多 醇(甲基)丙烯酸酯的聚合物或共聚物。 4.如申吻專利範圍第1項所述鐘二次電池,其中該負 極活性物質係石墨粒子表面上附著非晶質碳。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐〉 ----·---ΙΗ-------------訂---------線--ΑνπΊ Μ (請先閱讀背面之泛意事項再填冩本頁) -19-
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4184057B2 (ja) * 2002-12-05 2008-11-19 Tdk株式会社 電極形成用塗布液、電極及び電気化学素子、並びに、電極形成用塗布液の製造方法、電極の製造方法及び電気化学素子の製造方法
EP2734601B1 (en) 2011-07-21 2019-09-04 Sage Electrochromics, Inc. Electrochromic nickel oxide simultaneously doped with lithium and a metal dopant
US9559358B2 (en) * 2012-03-28 2017-01-31 Sharp Laboratories Of America, Inc. Alkali and alkaline-earth ion batteries with hexacyanometallate cathode and non-metal anode
CN103378356A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 苏州纳新新能源科技有限公司 电池用氧化硅复合材料
CN108604706A (zh) * 2016-02-09 2018-09-28 麦克赛尔控股株式会社 非水电解液电池
KR102664380B1 (ko) * 2016-06-28 2024-05-08 삼성전자주식회사 리튬전지 및 그 제조방법
CN111916835B (zh) * 2020-07-22 2022-03-11 中国乐凯集团有限公司 聚合物锂离子电池及其制备方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5116541A (en) * 1989-04-13 1992-05-26 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Ion-conductive polymer electrolyte
JP2696011B2 (ja) * 1991-08-01 1998-01-14 日本原子力研究所 電 池
JP3099838B2 (ja) * 1991-08-21 2000-10-16 株式会社ユアサコーポレーション 二次電池
JP3206836B2 (ja) 1992-09-14 2001-09-10 松下電器産業株式会社 リチウム二次電池
JP3203093B2 (ja) * 1993-03-30 2001-08-27 三洋電機株式会社 固体電解質電池
US5665490A (en) * 1993-06-03 1997-09-09 Showa Denko K.K. Solid polymer electrolyte, battery and solid-state electric double layer capacitor using the same as well as processes for the manufacture thereof
JPH08148140A (ja) * 1994-11-21 1996-06-07 Sanyo Electric Co Ltd 集電板一体型シート状複合正極の製造方法及びこの正極を用いた高分子固体電解質電池の製造方法
JPH08329983A (ja) * 1995-06-06 1996-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウム電池
US6096456A (en) * 1995-09-29 2000-08-01 Showa Denko K.K. Film for a separator of electrochemical apparatus, and production method and use thereof
JP3650517B2 (ja) * 1996-12-03 2005-05-18 三井化学株式会社 ゲル状高分子固体電解質
JP3282524B2 (ja) * 1996-12-20 2002-05-13 株式会社ユアサコーポレーション ハイブリッド電解質及びそれを用いた電池
JP3516290B2 (ja) * 1997-02-05 2004-04-05 株式会社リコー 高分子固体電解質及びそれを用いた電気化学素子
EP1148563B1 (en) * 1997-03-13 2004-08-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
JP3456363B2 (ja) * 1997-04-24 2003-10-14 新神戸電機株式会社 リチウム二次電池用負極およびそれを用いたリチウム二次電池
JPH1111919A (ja) * 1997-06-25 1999-01-19 Hitachi Chem Co Ltd 複合炭素粒子の製造法、該製造法で得られた複合炭素粒子、複合炭素粒子を用いた炭素ペースト、リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池
KR100250855B1 (ko) * 1997-08-28 2000-04-01 손욱 하이브리드 폴리머 전해질, 그 제조 방법 및 이를 사용하여제조한 리튬 전지
JPH11317228A (ja) * 1998-04-30 1999-11-16 Jiikon:Kk リチウムイオン二次電池用負極材およびその製造方法
JP4123313B2 (ja) * 1998-09-10 2008-07-23 大阪瓦斯株式会社 負極用炭素材料、その製造方法、ならびにそれを用いたリチウム二次電池
KR100280996B1 (ko) * 1998-11-18 2001-03-02 김순택 리튬 이온 이차 전지용 탄소재 활물질
JP2000188131A (ja) * 1998-12-22 2000-07-04 Hitachi Maxell Ltd ポリマー電解質電池
JP3685364B2 (ja) * 1999-03-23 2005-08-17 シャープ株式会社 炭素被覆黒鉛粒子の製造方法及び非水系二次電池
JP2001023695A (ja) * 1999-07-12 2001-01-26 Fujitsu Ltd 電 池
JP2001052746A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子固体電解質およびそれを用いたリチウム二次電池
JP3566891B2 (ja) * 1999-10-05 2004-09-15 シャープ株式会社 リチウム二次電池
JP4751502B2 (ja) * 1999-11-19 2011-08-17 第一工業製薬株式会社 ポリマー電池
JP2001319693A (ja) * 2000-05-11 2001-11-16 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2001332301A (ja) * 2000-05-19 2001-11-30 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池

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