非水電解液組合物，非水電解液二次電池，和制造非水電解液二次電池的方法
【專利說明】非水電解液組合物，非水電解液二次電池，和制造非水電解 液二次電池的方法
[0001] 本申請是申請日為2010年02月23日、申請號為201010119411. 4、發明創造名稱 為"非水電解液組合物，非水電解液二次電池，和制造非水電解液二次電池的方法"的發明 專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及非水電解液組合物，非水電解液二次電池，和制造該非水電解液二次 電池的方法。具體地，本發明涉及含有某種陶瓷的非水電解液組合物，使用該非水電解液組 合物的鋰離子非水電解液二次電池，和制造該鋰離子非水電解液二次電池的方法。
【背景技術】
[0003] 近年來，便攜式電子設備例如便攜式攝像放像一體機（磁帶錄像機），攝影機，數 碼相機，手機，便攜式信息終端，和手提電腦已經變得越來越普及，并且已經促進了這些設 備的尺寸減小和重量減輕。因此，對用作這些電子設備的便攜式電源的電池尤其是二次電 池的能量密度的改進的研究一直在積極地進行中。尤其是，使用碳材料用于負極，鋰（Li) 和過渡金屬的復合材料用于正極，和碳酸酯混合物用于電解質溶液的鋰離子二次電池，用 于了實際應用，這是因為與現有技術中作為含水電解質溶液二次電池的鉛電池和鎳鉻電池 相比可獲得大的能量密度。
[0004] 例如，使用層壓膜作為包裝元件的鋰離子二次電池用于了實際應用，因為這種二 次電池具有輕的重量和高的能量密度，并能夠制造極其薄的二次電池。在使用層壓膜作為 包裝元件的二次電池中，電解質溶液作為電解液施加，施加用來保持該電解質溶液的基質 聚合物以確保對液體泄漏的抗性。這種二次電池稱為聚合物電池。
[0005] 通過使用鋁層壓膜作為包裝元件，該聚合物電池具有顯著改善的形狀柔性。但是， 該聚合物電池有時不夠強，由于不正確地使用而將強的力施加于其上時容易變形。在這種 情況下，如果用強的外部包裝覆蓋該聚合物電池，就沒有問題了。但是，由于近來對高容量 的需求，而已經簡化了外包裝。因此，當變形大時容易在電池內部導致短路，并且聚合物電 池有時不用作電池。
[0006] 為了解決上述問題，已經提出了通過將陶瓷施加到電極表面上而獲得的電池（例 如，參考日本未審查專利申請公開10-214640)。
【發明內容】
[0007] 但是，在這種通過將陶瓷施加到電極的表面而獲得的電池中，雖然能夠增加導致 短路時的載荷，但是容易降低電解質溶液滲透到電極中的能力。結果，電池特性會劣化。
[0008] 考慮到相關技術中的前述問題，期望提供在不劣化電池特性的情況下能夠增加導 致短路的載荷的非水電解液組合物，使用該非水電解液組合物的非水電解液二次電池，和 制造該非水電解液二次電池的方法。
[0009] 本發明的發明人已經進行了大量的研究并且發現可通過形成使用某種陶瓷粉末 的非水電解液而提供上述的非水電解液組合物和非水電解液二次電池。因此，已經完成了 本發明。
[0010] 根據本發明的一種實施方式的非水電解液組合物包括電解質鹽；非水溶劑；基質 聚合物；和陶瓷粉末，其中所述陶瓷粉末的平均粒度為0. 1至2. 5 μm，BET比表面積為0. 5 至 llm2/g〇
[0011] 根據本發明的一種實施方式的非水電解液二次電池包括正極；負極；配置為避免 所述正極與所述負極接觸的隔板；和配置為介導所述正極和所述負極之間的電極反應的非 水電解液，其中所述非水電解液含有電解質鹽，非水溶劑，基質聚合物，和陶瓷粉末，和所述 陶瓷粉末的平均粒度為0. 1至2. 5 μm，BET比表面積為0. 5至llm2/g。
[0012] 本發明的發明人也已經發現可通過設置一種非水電解液（所述非水電解液含有 非水溶劑，電解質鹽，基質聚合物，和陶瓷粉末），從而使得該非水電解液與該正極和負極中 至少之一接觸，并且使得陶瓷粉末的濃度分布滿足某種關系，而提供上述的非水電解液組 合物，非水電解液二次電池，和方法。因此，已經完成了本發明。
[0013] 設置根據本發明的實施方式的非水電解液，從而使得它與正極和負極中的至少之 一接觸，并且包括非水溶劑；電解質鹽；基質聚合物；和陶瓷粉末，其中接觸所述正極和/或 負極的接觸部分（contact portion)中的陶瓷粉末濃度比與所述接觸部分接觸的正極和/ 或負極的電極表面部分中的陶瓷粉末濃度高。
[0014] 根據本發明的一種實施方式的非水電解液二次電池包括正極；負極；隔板；和非 水電解液，所述非水電解液設置為與所述正極和負極中至少之一接觸并且含有非水溶劑， 電解質鹽，基質聚合物，和陶瓷粉末，其中接觸所述正極和/或負極的接觸部分中的陶瓷粉 末濃度比與所述接觸部分接觸的正極和/或負極的電極表面部分中的陶瓷粉末濃度高。
[0015] 根據本發明的一種實施方式的制造非水電解液二次電池的方法包括設置非水電 解液材料使得該非水電解液材料與正極和負極中至少之一接觸的步驟，所述非水電解液材 料含有非水溶劑，電解質鹽，基質聚合物，和陶瓷粉末，并且粘度為25mPa · s以上。
[0016] 根據本發明，由于使用某種陶瓷粉末形成所述非水電解液，并且所述陶瓷粉末在 接觸所述正極和/或負極的接觸部分中的濃度比與所述接觸部分接觸的正極和/或負極的 電極表面部分中的陶瓷粉末濃度高，所以可提供在不劣化電池特性的情況下能夠增加導致 短路的載荷的非水電解液組合物，使用該非水電解液組合物作為非水電解液的非水電解液 二次電池，和制造該非水電解液二次電池的方法。
[0017] 本發明還包括以下內容：
[0018] 1. -種非水電解液組合物，其包括：
[0019] 電解質鹽；
[0020] 非水溶劑；
[0021] 基質聚合物；和
[0022] 陶瓷粉末，
[0023] 其中所述陶瓷粉末的平均粒度為0. 1至2. 5 μm，BET比表面積為0. 5至llm2/g。
[0024] 2.根據項1的非水電解液組合物，其中所述陶瓷粉末是選自以下的至少一種：氧 化鋁（A1203)，氧化鋯（Zr02)，氧化鈦（Ti02)，和氧化鎂（MgO)。
[0025] 3.根據項1的非水電解液組合物，其中所述陶瓷粉末與基質聚合物的含量比為 1/1至5/1，以質量計。
[0026] 4.根據項1的非水電解液組合物，其中所述電解質鹽是鋰鹽，和所述鋰鹽在所述 非水電解液組合物中的濃度為〇. 6至2. Omol/kg。
[0027] 5.根據項1的非水電解液組合物，其中所述基質聚合物含有聚偏二氟乙稀，并且 重均分子量為550, 000以上。
[0028] 6. -種非水電解液二次電池，其包括：
[0029] 正極；
[0030] 負極；
[0031] 隔板，其配置為避免所述正極與所述負極接觸；和
[0032] 非水電解液，其配置為介導所述正極和所述負極之間的電極反應，
[0033] 其中所述非水電解液含有電解質鹽，非水溶劑，基質聚合物，和陶瓷粉末，和
[0034] 所述陶瓷粉末的平均粒度為0. 1至2. 5 μm，和BET比表面積為0. 5至llm2/g。
[0035] 7.根據項6的非水電解液二次電池，其中所述正極包括正極集電體和堆疊在正極 集電體上并含有正極活性物質的正極活性物質層，
[0036] 所述負極包括負極集電體和堆疊在負極集電體上并含有負極活性物質的負極活 性物質層，
[0037] 所述非水電解液包括形成的延伸部分，從而從所述正極活性物質層和所述負極活 性物質層沿與堆疊方向交叉的方向凸出，和
[0038] 所述延伸部分從所述正極活性物質層和所述負極活性物質層中至少一個的側邊 開始覆蓋〇· 1mm以上和2mm以下的寬度。
[0039] 8.根據項6的非水電解液二次電池，其中所述正極包括帶狀正極集電體，和堆疊 在正極集電體上并含有正極活性物質的正極活性物質層，
[0040] 所述負極包括帶狀負極集電體和堆疊在負極集電體上并含有負極活性物質的負 極活性物質層，
[0041] 所述非水電解液包括形成的延伸部分，從而從所述正極活性物質層和所述負極活 性物質層沿與堆疊方向交叉的方向凸出，和
[0042] 所述延伸部分從所述正極活性物質層和所述負極活性物質層中至少一個的端部 開始覆蓋〇· 1mm以上和5mm以下的寬度。
[0043] 9.根據項6的非水電解液二次電池，其中所述陶瓷粉末是選自以下的至少一種： 氧化鋁（A1203)，氧化鋯（Zr02)，氧化鈦（Ti02)，和氧化鎂（MgO)。
[0044] 10.根據項6的非水電解液二次電池，其中所述正極和負極之間單位面積的所述 陶瓷粉末的量為〇. 6至3. 5mg/cm2。
[0045] 11. -種設置為與正極和負極中至少之一接觸的非水電解液，所述非水電解液包 括：
[0046] 非水溶劑；
[0047] 電解質鹽；
[0048] 基質聚合物；和
[0049] 陶瓷粉末，
[0050] 其中接觸所述正極和/或負極的接觸部分中的陶瓷粉末濃度比與所述接觸部分 接觸的正極和/或負極的電極表面部分中的陶瓷粉末濃度高。
[0051] 12.根據項11的非水電解液，其中所述陶瓷粉末是選自以下的至少一種：氧化鋁 (A1203)，氧化鋯（Zr02)，氧化鈦（Ti02)，和氧化鎂（MgO)。
[0052] 13. -種非水電解液二次電池，包括：
[0053] 正極；
[0054] 負極；
[0055] 隔板；和
[0056] 非水電解液，其設置為與所述正極和負極中至少之一接觸并且含有非水溶劑，電 解質鹽，基質聚合物，和陶瓷粉末，
[0057] 其中接觸所述正極和/或負極的接觸部分中的陶瓷粉末濃度比與所述接觸部分 接觸的正極和/或負極的電極表面部分中的陶瓷粉末濃度高。
[0058] 14.制造非水電解液二次電池的方法，包括設置非水電解液材料使得該非水電解 液材料與正極和負極中至少之一接觸的步驟，所述非水電解液材料含有非水溶劑，電解質 鹽，基質聚合物，和陶瓷粉末，并且粘度為25mPa · s以上。
[0059] 15.根據項14的方法，其中所述非水電解液材料的粘度為40至70mPa · s。
[0060] 16.根據項14的方法，其中所述非水電解液材料還包括調節粘度的溶劑。
【附圖說明】
[0061] 圖1是顯示層壓體型二次電池的分解的透視圖，該層壓體型二次電池是根據本發 明實施方式的非水電解液二次電池的一種實施方式；
[0062] 圖2是沿著圖1中所示的電池元件的線II-II得到的橫截面視圖；
[0063] 圖3是顯示圖1中所示的非水電解液二次電池的電池元件和非水電解液的狀態的 示意圖；
[0064] 圖4是示意地顯示根據本發明實施方式的非水電解液的實例的橫截面視圖；
[006