TW579613B - Nonaqueous electrolyte secondary cell, power supply comprising the secondary cell, portable device, transportable or movable machine, electric apparatus for home use, and method for charging nonaqueous electrolyte secondary cell - Google Patents

Description

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々、申請專利範圍 一~~^一J 第9 1 122046號專利申請案 中文申請專利範圍更正本 民國93年8月30日更正 1. 一種非水電解質蓄電池，其係含有由具有吸留、釋放 鋰離子之材料及粘結劑聚合物所成之正極及負極；隔離此 正負兩極之一片以上之分隔器；含有鋰鹽及有機溶媒之非 水電解質；所構成之非水電解質蓄電池，其特徵爲前述電 解質含有在電池電壓4.1〜5.2V之電位間，被前述正極氧化 的物質，該物質在正極產生不同於釋放鋰之反應的氧化反 應。 2. —種非水電解質蓄電池，其係含有由具有吸留、釋放 鋰離子之材料及粘結劑聚合物所成之正極及負極；隔離此 正負兩極之一片以上之分隔器；含有鋰鹽及有機溶媒之非 水電解質；所構成之非水電解質蓄電池，其特徵爲前述電 解質含有在電池電壓4.1〜5.2V之電位間，被前述正極氧化 的物質，該物質在正極產生不同於釋放鋰之反應的氧化反 應，同時，在負極產生不同於吸留鋰之反應的還原反應。 3. 如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其中 前述電極氧化產生氧及/或二氧化碳，該氧及/或二氧化碳使 在前述負極上產生微量之鋰金屬氧化成LhO及/或U2CO3。 4. 如申請專利範圍第3項之非水電解質蓄電池，其中前 述Lh〇及/或LhCCh在前述負極還原成金屬鋰及/或鋰離子。 5·如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其中 在25°C下，對於前述正極之理論容量，以10.〇〇C以下之電流 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ IT, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579613 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 率進行充電時，在下述式之充電率L%內，前述正極及負極 不會劣化， 充電率L ( % ) =5x (充電電流率C) i5x 1〇〇。 6.如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其中 前述電極氧化係在對於參考極Al〇x爲1.40〜1.60V的範圍內 產生。 7·如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其中 前述有機溶媒爲選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙 烯酯、碳酸二乙酯中之一種或兩種以上，該有機溶媒中， 298.1 5K，1 0 1.325kPa之常溫常壓條件下，前述電極氧化係 在對於標準氫電位（SHE )爲1.05〜1.61 V的範圍內產生。 8 ·如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其中 在前述電極被氧化之物質爲選自以一般式R-C0-R、一般式 R-C〇-〇R、一般式R-C〇-NR，R、一般式R〇-C〇-X-C〇-〇R及一 般式RR’N-C〇-NR’R (上述各式中R爲彼此相同或不同之取代 或未取代之一價烴基'R’彼此相同或不同之取代或未取代 之一價烴基、X爲二價之有機基）表示之化合物中之一種或 兩種以上。 9.如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其中 非水電解質爲高分子凝膠電解質。 10·如申請專利範圍第9項中項之非水電解質蓄電池，其 中高分子凝膠電解質爲使以分子中具有反應性雙鍵之化合 物，有機溶媒，鋰鹽爲主成分之電解質用組成物產生凝膠 化所得者。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 - „ ^ ^ ITAw (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 579613 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 11 ·如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其 中前述分隔器爲空孔率40%以上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 2.如申請專利範圍第i i項之非水電解質蓄電池，其中 前述分隔器爲含有纖維素、聚丙烯、聚乙烯及聚酯中之任 一種以上所成，且空孔率爲60%以上。 13·如申請專利範圍第1或2項之非水電解質蓄電池，其 中含有構成前述正負極中至少之一之粘結劑聚合物，由下 述式所求得之泡脹率爲150〜800重量％之範圍之熱可塑性 樹脂， 泡肥# (5) —以2〇°C浸漬於電解質溶液24後之泡脹熱可塑性樹脂的重量(克) ^ 以2〇°c浸漬於電解質溶液前之熱可塑性樹脂的重量(克）x 〇 14. 一種非水電解質蓄電池，其係含有正極及負極；夾 雜於這些正負極間之分隔器；高分子凝膠電解質；之非水 電解質蓄電池，其特徵係該分隔器爲以纖維素爲主成分之 多孔性薄膜或多孔性薄片。 15. 如申請專利範圍第14項之非水電解質蓄電池，其中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該分隔器之厚度爲20〜50μιη，空孔率爲65〜85% 。 16. 如申請專利範圍第14或15項之非水電解質蓄電池， 其中該高分子凝膠電解質爲使以分子中具有反應性雙鍵之 化合物，有機溶媒，離子導電性鹽爲主成分之電解質用組 成物產生凝膠化所得者。 17. 如申請專利範圍第1、2、14或15項中任一項之非水 電解質蓄電池，其係具備下述特性（Α)及/或（Β)， 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ΓΤΙ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579613 A8 B8 C8 D8 七、申請專利範圍 (A )在25 t下，過度充電至電池容量之250%之充電 率時之電池電壓爲5.5V以下， (B)在25 °C下，過度充電至電池容量之250 %之充電 率時之電池表面的溫度爲90°C以下。 18·—種電源，其特徵係將前述第1〜17項中任一項之非 水電解質蓄電池以多個直列及/或並列連結所成者。 19·一種攜帶機器，其特徵係具備前述第1〜17項中任一 項之非水電解質蓄電池。 20. —種移動用或輸送用機器，其特徵係具備前述第！〜 1 7項中任一項之非水電解質蓄電池。 21. —種家庭用電氣機器，其特徵係具備前述第1〜17項 中任一項之非水電解質蓄電池。 22·—種非水電解質蓄電池之充電方法，其係含有由具 有吸留、釋放鋰離子之材料及粘結劑聚合物所成之正極及 負極；隔離這些正負極間之至少一片之分隔器；含有鋰鹽 之非水電解質；所構成之非水電解質蓄電池之製造方法， 其特徵係將限定電流値（X安培、X ^ Ο A )及充電時間（t秒 、t # 〇秒）之充電形態（p )以 p,〔 Xl，tl〕— ρ2〔 χ2，t2〕 —Ρ3〔 Χ3，t3〕......Pn〔 Xn，tn〕~>Pn+l〔 Xn + 1，tn+1〕( ϋ爲 1以上之整數）各種組合進行充電時，連續之前述充電形態 (Ρ)之電流値（X安培）彼此不同。 23.如申請專利範圍第22項之非水電解質蓄電池之充電 方法’其中前述充電形態Pn〔 Xn，tn〕之電流値Χη爲1C ( 1 時間率）以上，同時，前述充電形態ρη + 1〔 χη + 1 , tn + 1〕（各 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - I ^----------------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579613 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 η爲1以上之整數）之電流値χη + 1滿足〇$χπ + 1$χη。 24·如申請專利範圍第22或23項之非水電解質蓄電池之 充電方法，其中前述充電形態Pn〔 Xn，tn〕之電流値1爲3C (0.33時間率）以上，同時，前述充電形態Pn + 1〔 Xn+i，tn + 1 〕（各η爲1以上之整數）之電流値χη + 1滿足0$χη + 1$χπ〇 25.如申請專利範圍第22或23項之非水電解質蓄電池之 充電方法，其中前述充電形態ρη〔 χη，tn〕之電流値1爲3C (0.33時間率）以上，同時，前述充電形態Pn + 1〔 Xn + 1，tn + 1 〕（各η爲1以上之整數）之電流値χη + 1爲〇A。 2 6·如申請專利範圍第22或23項之非水電解質蓄電池之 充電方法，其中前述充電形態Pn〔 Xn，tn〕之電流値1爲1C (1時間率）以上，且以該電流値χη充電時，前述非水電解 質蓄電池之電壓爲3.0V以上，同時前述充電形態ρη + 1〔 χη + 1 ’ 〕（各11爲丨以上之整數）之電流値χη + 1爲〇 a。 27·如申請專利範圍第26項之非水電解質蓄電池之充電 方法’其中該非水電解質蓄電池之電壓爲4.2 V以上。 2 8 ·如申請專利範圍第2 2或2 3項之非水電解質蓄電池之 充電方法，其中前述充電形態Pn〔 χη，tn〕 （ 11爲i以上之整 數）之充電時間tn爲1秒以下。 29·—種非水電解質蓄電池之充電方法，其特徵綜合如 申請專利範圍第22〜28項中任一項之充電方法，及直流定 電流充電及/或定電壓充電。 30.—種非水電解質蓄電池之充電方法，其特徵係充電 開始時，以如申請專利範圍第22〜28項中任一項之充電方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- !---.I"：---%-------1T------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 579613 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 法進行充電，接著進行直流定電流充電及/或定電壓充電。 31. —種非水電解質蓄電池之充電方法，其特徵係前述 非水電解質蓄電池之充電循環中，預先設定之每一充電循 環藉由申請專利範圍第22〜30項中任一項之充電方法進行 充電。 32. 如申請專利範圍第22、23、29、30或31項中任一項 之非水電解質蓄電池之充電方法，其中前述非水電解質蓄 電池爲含有由具有吸留、釋放鋰離子之材料及粘結劑聚合 物所成之正極及負極；隔離這些正負兩極之一片以上之分 隔器；含有鋰鹽及有機溶媒之非水電解質；所構成，其特 徵爲前述電解質含有在電池電壓4.1〜5.2V之電位間，在前 述正極被氧化的物質，祕用在正極產生不同於釋放 鋰之反應的氧化反應者。 33. 如申請專利範圍第22、23、29、30或31項中任一項 之非水電解質蓄電池之充電方法，其中前述非水電解質蓄 電池爲含有由具有吸留、釋放鋰離子之材料及粘結劑聚合 物所成之正極及負極；隔離這些正負兩極之一片以上之分 隔器；含有鋰鹽及有機溶媒之非水電解質；所構成，其特 徵爲前述電解質含有在電池電壓4.1〜5.2V之電位間，在前 述正極被電極氧化的物質，該物質使用在正極產生不同於 釋放鋰之反應的氧化反應，同時，在負極產生不同於吸留 鋰之反應的還原反應者。 34. 如申請專利範圍第22、23、29、30或31項中任一項 之非水電解質蓄電池之充電方法，其中前述電極氧化產生 (請先閱讀背面之注意事項再 囔= 升填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 579613 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 氧及/或二氧化碳，該氧及/或二氧化碳使在前述負極上產生 微量之鋰金屬氧化成LhO及/或LhCCh。 35.如申請專利範圍第34項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中前述Li2〇及/或LisCCh在前述負極還原成金屬鋰 及/或鋰離子。 3 6.如申請專利範圍第35項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中在25°C下，對於前述正極之理論容量以10.00C以 下之電流率進行充電時，在下述式之充電率L%內，前述正 極及負極不會劣化， 充電率L ( % ) =5x (充電電流率C) 100。 37. 如申請專利範圍第35項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中前述電極氧化係在對於參考極A1CK爲1.40〜 1.60V的範圍內產生。 38. 如申請專利範圍第35項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中有機溶媒爲選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及碳 酸亞乙烯酯、碳酸二乙酯中之一種或兩種以上，該有機溶 媒中，298.1 5K，1 01.325kPa之常溫常壓條件下，前述電極 氧化爲在對於標準氫電位（SHE)爲1.05〜1.61V的範圍內產 生。 39. 如申請專利範圍第35項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中在前述電極被氧化之物質爲選自以一般式R-CO-R、一般式 R-C〇-〇R、一般式 R-C〇-NR，R、一般式 RO-CO-X-C0-0R及一般式RR’N-C〇-NR，R (上述各式中R爲彼此相同或 不同之取代或未取代之一價烴基、R’彼此相同或不同之取 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7- 1------ΜΎ------1T---.—0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 579613

ABCD #、申請專利範圍 代或未取代之一價烴基、X爲二價之有機基）表示之化合物 中之〜種或兩種以上。 40·如申請專利範圍第35項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中前述分隔器爲空孔率40%以上。 4 1.如申請專利範圍第40項之非水電解質蓄電池之充電 方法，其中前述分隔器爲含有纖維素、聚丙烯、聚乙烯及 聚酯中之任一種以上所成，且空孔率爲60%以上。 L---.--：-----„---.---IT-----—0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 -