专利名称：隔片、凝胶电解质、非水电解质、电极和使用它们的电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电池的隔片，更确切地说，涉及一种使用该隔片的非水电解质电池。本发明还涉及一种使非水电解质凝胶化而获得的凝胶电解质、一种使用该非水电解质的非水电解质电池、一种电池使用的非水电解质、一种使用该非水电解质的非水电解质电池、一种电池中使用的电极以及一种使用该电极的非水电解质电池。
迄今，镍-镉电池和铅电池已被用作电子设备的二次电池。近来，随着电子技术的发展，电子设备要降低尺寸和提高移动性。为了跟上这一发展的步伐，需要能量密度更高的用于电子设备的二次电池。但是，镍-镉电池或铅电池的放电容量低。导致不可能充分地提高其能量密度。
在这些环境下，对被称为非水电解质电池领域的研究非常活跃。这种非水电解质电池的特征在于具有高的放电电压和轻的重量。
在已知的非水电解质电池中，有利用锂溶解和沉淀的锂电池以及利用锂离子的掺杂/去掺杂的锂离子电池。在这些电池中，锂离子的电导率对电池的性能起着非常重要的作用。
这样，为了达到使电池具有高的容量和优越的承载性、低温和循环特性，如何改善非水电解质电池体系中的离子电导率是非常重要的。
因此，例如，在非水电解质电池的非水电解质中，可以通过下述方式提高离子的电导率，如通过使用具有高化学稳定性和电稳定性以及高介电常数的碳酸酯基或醚基非水溶剂，以及通过使用比常用的LiPF6或LiBF4具有更高离解度的亚酰胺基锂盐作为电解质盐。
在另一方面，假如锂离子要在正极和负极之间迁移，锂离子需要穿过隔片，通常认为隔片的离子电导率低于电解质。
为了降低隔片对离子电导率的阻力，可以试图提高隔片的孔隙率或降低薄膜的厚度。
但是，通过这些方法改善隔片的离子电导率，作为起到正极和负极膜片功能的隔片在薄膜厚度方向上会产生机械或热强度或均匀性问题。因此，这些方法可以说不是最佳的。
在另一方面，假如通过结合常规溶剂和电解质盐而制备的凝胶电解质，其离子电导率也不是最佳的。
另外，假如通过结合常规溶剂和电解质盐而制备的非水电解质电池，其离子电导率是不足的。这样，就很难提供具有优异的容量、循环寿命、高承载特性并具有优异的低温特性的电池。
还有，假如要实现使非水电解质电池具有高的能量密度，就需要增加在电极中的活性物质的容量，也就是增加封装在电池中非水电解质的量。一般地，除了活性物质以外，非水电解质电池是由隔片和集流器构成的。由于这些组件与充电/放电无关，假如非水电解质电池要具有高的能量密度，在非水电解质电池中这些组件的体积希望是尽量的小。
为了降低隔片和集流器的体积，可将活性物质的厚度降低到尽量小的数值，这就使电极面积也尽可能的小。但是，在现有的方法中，厚的活性物质厚度导致承载特性降低。假如一种生产非水电解质电池或电极的方法是最佳的，若要在保持高的承载特性的同时不可避免地增加活性物质的厚度，则是不可行的。
因此本发明的一个目的是要提供一种具有高离子电导率的隔片，和一种具有优异的容量、耐循环性、承载特性和低温特性的非水电解质电池。
本发明的另一个目的是要提供一种具有最佳离子电导率的凝胶电解质，和一种具有优异的容量、耐循环性、承载特性和低温特性的非水电解质电池。
本发明的再一个目的是提供一种具有最佳离子电导率的非水电解质，和一种具有优异的容量、耐循环性、承载特性和低温特性的非水电解质电池。
本发明另一个目的是提供一种当应用于非水电解质电池中时，具有高承载特性的电极，和一种即使在形成厚的活性物质时也具有高的承载特性均非水电解质电池。
在一个方面，本发明提供一种隔片，它含有介电常数不低于12的无机化合物。
在另一个方面，本发明提供了一种非水电解质电池，包括负极、正极、非水电解质和隔片，其中隔片含有介电常数不低于12的无机化合物。
该无机化合物具有介电性能，将其加入到隔片中改善了浸入隔片孔隙中的或存在于隔片附近的电解质盐(锂盐)的离解度。
其结果是降低了隔片中相对于离子导电的锂离子的电阻，并改善了离子电导率。
由于不必增加隔片的孔隙率或形成薄的隔片，作为正极和负极之间膜片的隔片功能，能充分地达到所需的机械强度和热强度。
因此，在使用该隔片的非水电解质电池中，锂离子在正极和负极之间平滑地迁移，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性。再者，假如改善了锂离子的离子电导率，同时也能改善非水电解质电池的循环性能。
再一个方面，本发明提供了一种凝胶电解质，它是通过依次将含锂的电解质盐溶解在非水溶剂中得到非水电解液，并使该溶液凝胶化而获得的，其中凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
又一个方面，本发明提供了一种非水电解质电池，包括负极、正极、和凝胶电解质，其中凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
该无机化合物具有介电性能，将其加入到凝胶电解质中改善了在凝胶电解质中电解质盐(锂盐)的离解度。结果显著地改善了凝胶电解质中的离子电导率。
因此，在使用这种凝胶电解质的非水电解质电池中，锂离子在正极和负极之间平滑地迁移，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性。再者，假如改善了锂离子的离子电导率，同时也能改善非水电解质电池的循环性能。
再一个方面，本发明提供了一种非水电解质，含有非水溶剂、含锂的电解质盐和介电常数不低于12的无机化合物。
另一个方面，本发明提供了一种非水电解质电池，包括负极、正极、和凝胶电解质，其中该凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
该无机化合物具有介电性能，将其加入到非水电解质中改善了在凝胶电解质中电解质盐(锂盐)的离解度。结果显著地改善了凝胶电解质中的离子电导率。
另外，在使用这种非水电解质的非水电解质电池中，锂离子在正极和负极之间平滑地迁移，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性。再者，假如改善了锂离子的离子电导率，同时也能改善非水电解质电池的循环性能。
再一个方面，本发明提供了一种用于电池的电极，其中含有活性物质的电极混合物涂层在集流器上形成，其中该电极混合物涂层中含有介电常数不低于12的无机化合物。
另一个方面，本发明提供了一种非水电解质电池，包括负极、正极和凝胶电解质，其中含有活性物质的电极混合物涂层在正极和/或负极的集流器上形成，在电极混合物涂层中含有介电常数不低于12的无机化合物。
假如将具有介电性能的无机化合物加入到电极中，它可改善存在于电极混合物涂层中或电极附近的非水电解质中电解质盐(锂盐)的离解度。另外，显著地改善了存在于电极混合物涂层中或电极附近的非水电解质中的离子电导率，因此假如形成的电极混合物的厚度增加，在电极混合物中可以达到最佳的离子电导率。假如这种电极用于非水电解质电池中可以获得最佳的承载特性。
在使用这种电极的非水电解质电池中，在电极混合物中锂离子的电导率是最佳的，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性。另外，假如改善了锂离子的离子电导率，同时也能改善非水电解质电池的循环性能。
从上述可以看出，由于本发明的隔片含有介电常数不低于12的无机化合物，改善了存在于孔中和在孔附近包含在非水电解质中的作为电解质盐的锂化合物的离解度，从而提供了高的离子电导率。
由于不必增加隔片的孔隙率或降低其厚度，用作膜片的隔片是具有充分保证的，同时隔片可以具有足够的机械或热强度。
在使用该隔片的非水电解质电池中，锂离子在正极和负极之间平滑地迁移，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性，而同时可以实现高的容量和改善的循环性能。
另外，由于本发明的凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物，增加了作为电解质盐的锂化合物的离解度，因此，本发明的凝胶电解质具优异的介电常数和离子电导率。此外，本发明的凝胶电解质在低温环境下不易晶体。
在使用该凝胶电解质的非水电解质电池中，锂离子在正极和负极的活性物质涂层之间平滑地迁移，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性，同时实现了高的容量和优异的循环性能。
由于本发明的非水电解质含有介电常数不低于12的无机化合物，从而增加了作为电解质盐的锂化合物的离解度，因此，本发明的凝胶电解质具有优异的介电常数和离子电导率。此外，本发明的非水电解质在低温环境下不易结晶。
另外，在本发明的使用了非水电解质的非水电解质电池中，锂离子在正极和负极的活性物质涂层之间平滑地迁移，从而降低了内部阻抗，以达到优异的承载和低温特性，同时实现了高的容量和优异的循环性能。
由于本发明的电极含有介电常数不低于12的无机化合物，从而增加了存在于电极中和在电极附近的非水电解质中作为电解质盐的锂化合物的离解度。
另外，在使用上述电极的非水电解质电池中，改善了存在于电极混合物涂层中或在电极附近的非水电解质使其达到优异的离子电导率，致使在整个非水电解质电池中的离子电导率最佳化，从而降低内部阻抗。在本发明的非水电解质电池中，即使在正极和/或负极形成的活性物质的厚度增加，其承载特性地是最佳的。
这样，其结果是具有优异的承载和低温特性、高的容量和明显改善的循环特性。
图1是本发明一个实施方案的非水电解质电池的纵向剖视图。
图2是本发明的改进型非水电解质电池的平面示意图。
图3是非水电解质电池的剖视图。
图4是本发明的非水电解质电池的平面示意图。
图5是本发明的非水电解质电池的剖视图。
下面，参考附图详细叙述本发明的隔片、凝胶电解质、非水电解质、电极和非水电解质电池。
在下面，隔片和非水电解质电池的结构和组分仅仅用于说明。本发明并不限于为便于说明而给出的非水电解质电池，因为，可以根据所希望的目的和性能适当地选择相应的薄膜结构或物质。
本发明的隔片用于，例如非水电解质电池，并起到防止正极和负极活性物质之间接触和短路的膜片作用，同时通过浸入电解液又起到离子导电膜的作用。
上述隔片是由高分子物质，如含有烯烃或偏二氟乙烯重复单元的聚烯烃或聚偏二氟乙烯形成的。该隔片通常是具有许多微孔的多孔膜。
本发明的隔片含有介电常数不低于12的无机化合物。
在介电常数不低于12的无机化合物之中，是指那些有铁电性和顺电性的物质。只要介电常数不低于12，就可以。希望该介电常数越高越好。可以例举的具有铁电性的无机化合物有BaTiO3和TiO2。可以例举的具有顺电性的无机化合物有BaO。
这些化合物是化学稳定的，因此在非水电解质中是不溶的或难溶的。另外，该化合物不分解成离子，且该化合物是电化学稳定的，因此不与正极或负极反应。
通过上述无机化合物的含量，作为电解质盐包含在隔片的微孔中或存在于隔片附近的非水电解质中的锂化合物，其离解度变大，从而降低了隔片中对锂离子的阻力，提高了离子电导率。
上述隔片可以是单层或多层膜。假如隔片是多层膜，则具有介电常数的无机化合物分散在任意一层中即可。当然，假如隔片是多层结构，介电常数不低于12的无机化合物可以分散在两层或多层或分散在所有层中。
下面，通过例举说明性的结构或物质为例，描述组成凝胶电解质和非水电解质电池的结构或物质。但是，本发明并不限于这些仅为举例的非水电解质电池，因此，根据所希望的目的和性能可以选择相应薄膜的任何适当的结构或物质。
本发明的凝胶电解质所起的作用是，在正极活性物质和负极活性物质之间作为离子导体。
可以例举的非水溶剂的例子有碳酸亚乙酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、乙基丙基碳酸酯、碳酸二丙酯、丁基丙基碳酸酯、碳酸二丁酯、1，2-二甲氧基乙烷和1，2-二乙氧基乙烷。
可使用选自LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3之中的至少一种锂化合物作为电解质盐。
作为高分子基体，可使用例如含有偏二氟乙烯、丙烯腈、氧化乙烯、环氧丙烷和甲基丙烯腈的至少一种作为重复单元的化合物。高分子基体的具体实例包括聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚环氧丙烷和聚甲基丙烯腈。
该凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。在介电常数不低于12的无机化合物之中，是指那些有铁电性和顺电性的物质。如果介电常数不低于12，则这并不重要。希望介电常数较高。可以例举的具有铁电性的无机化合物有BaTiO3和TiO2。可以例举的具有顺电性的无机化合物有BaO。
这些化合物是化学稳定的，因此不溶或难溶在凝胶电解质中。另外，该化合物不解离成离子，这些化合物是电化学稳定的，因此其不与正极或负极反应。
如上所述，由于该凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物，因此改善了用作电解质盐的锂化合物。在另一方面，由于凝胶电解质中加入了介电的无机化合物，其介电常数变高。另外，由于该无机化合物加入到凝胶电解质中，使其凝固点下降。在这样的作用下，凝胶电解质在更低温下不易结晶。
正如前面所述清楚地表明，由于在凝胶电解质中含有介电常数不低于12的无机化合物，因此改善了用作电解质盐的锂化合物的离解度。其结果是，由于改善了凝胶电解质的离子电导率，其介电常数变高。通过这样的作用，该凝胶电解质在更低温下更不易结晶。
在下面，通过例举示意性的结构或物质说明构成非水电解质和非水电解质电池的每一个薄膜的结构或物质。但是，本发明并不限于这些仅为例举的非水电解质电池，因此，根据所希望的目的和性能可以选择相应薄膜的任何适当的结构或物质。
本发明的凝胶电解质所起的作用是，在正极和负极之间作为离子导体。
作为非水溶剂，可以使用上述用于非水电解质的各种非水溶剂。
作为电解质盐，可以使用上述电解质盐。
本发明的非水电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
该非水电解质是通过将含有锂的电解质盐溶解在非水电解质中，并将如上所述的介电常数不低于12的无机化合物分散在该非水溶剂中而制备的。
在介电常数不低于12的无机化合物之中，是指那些有铁电性和顺电性的物质。只要介电常数不低于12，就可以。介电常数越高越好。可以例举的具有铁电性的无机化合物有BaTiO3和TiO2。可以例举的具有顺电性的无机化合物有BaO。
这些化合物是化学稳定的，因此不溶或难溶在凝胶电解质中。这些化合物不解离成离子。这些化合物是电化学稳定的，因此既不与正极反应也不与负极反应。
如上所述，由于非水电解质含有介电常数不低于12的无机化合物，从而使作为电解质盐的锂化合物的离解度变高。在另一方面，由于该介电的无机化合物加入到凝胶电解质中，提高了其介电常数。另外，由于该无机化合物加入到凝胶电解质中，使其凝固点下降。在这样的作用下，非水电解质在更低温下不易结晶。
正如前面所述清楚地表明，由于在非水电解质中含有介电常数不低于12的无机化合物，因而改善了用作电解质盐的锂化合物的离解度。其结果是，改善了凝胶电解质的离子电导率，而且介电常数变高。而且，该凝胶电解质在更低温下更不易结晶。
在下面，通过例举示意性的结构或物质说明构成非水电解质和非水电解质电池的每一个薄膜的结构或物质。但是，本发明并不限于这些仅为例举的非水电解质电池，因此，根据所希望的目的和性能可以选择相应薄膜的任何适当的结构或物质。
用于电池的电极是在由如金属形成的集流器上形成的含有活性物质的电极混合物涂层。这种电极混合物涂层，如后面所述的，假如电极是正极则含有正极活性物质，而如后面所述的，假如电极是负极则含有负极活性物质。假如需要，该电极也可以加入粘结剂和起电剂。
本发明用于电池的电极除了含有上述成分之外，还含有介电常数不低于12的无机化合物。
在介电常数不低于12的无机化合物之中，是指那些有铁电性和顺电性的物质。只要介电常数不低于12，就可以。介电常数越高越好。可以例举的具有铁电性的无机化合物有BaTiO3和TiO2。可以例举的具有顺电性的无机化合物有BaO。
这些化合物是化学稳定的，因此不溶或难溶在非水电解质中。这些化合物不分解成离子。这些化合物是电化学稳定的，因此不与电极反应。
正如前面所述清楚地表明，在本发明所使用的用于电池的电极中，改善了存在于电极混合物涂层中和在电极附近的非水电解质中的电解质盐的离解度，从而改善了离子电导率。因此，假如该电极用于非水电解质电池，则该电池可以达到具有优异的承载特性。
现在说明使用本发明的隔片制备非水电解质电池。
参考图1，非水电解质电池1是由带状正极2、带状负极3、与置于其间的隔片4紧紧卷绕所组成的电池元件。将这样形成的电池元件放入电池壳体5中。
正极2是通过将含有正极活性物质和粘结剂的正极混合物涂敷在集流器上，并干燥所得的产物而制备的。集流器是由金属箔如铝箔所组成的。
根据所制备电池的种类，正极活性物质可以是金属氧化物、金属硫化物或任何特定的高聚物。
例如，假如该电池是利用锂的溶解和析出的锂电池，可以使用不含锂的金属硫化物或氧化物，如TiS2、MoSe2、NbSe2或V2O5，或高聚物如聚丙烯或聚吡咯。
假如所制备的电池是利用锂离子的掺杂/去掺杂的锂离子电池，可以使用的锂氧化物主要由LixMO2所组成，其中M是一种或多种过渡族金属，随电池的充电/放电状态而变化的x通常是不低于0.05且不大于1.10。构成该锂氧化物的过渡族金属M可以优选Co、Ni或Mn。锂氧化物的具体实例包括LiCoO2、LiNiO2、LiNiyCo1-yO2(其中0＜y＜1)、LinMn2O4和LiMPO4(其中M是一种或多种过渡族金属，如Fe)。
该锂氧化物可以产生高电压，就能量密度而言，它是最佳的正极活性物质。假如上述正极活性物质用于制备正极活性物质，任何已知合适的起电剂或粘结剂都可以作为添加剂使用。
负极3是通过将含有负极活性物质和粘结剂的负极混合物涂敷在集流器上并干燥所得的产物而制备的。作为集流器使用的金属箔，例如铜箔。
对于制备利用锂的溶解和析出的锂电池，例如可以将能吸收和释放锂的金属锂或锂合金用作负极活性物质。
对于制备利用掺杂/去掺杂锂离子的锂离子电池，可以使用难以石墨化的含碳物质或石墨基的碳物质。更具体地说，可以使用石墨；碳纤维，如中间相碳微珠、中间相碳纤维；热解碳；焦炭，如沥青焦炭、针状焦炭或石油焦炭、玻璃碳；烧结的有机高分子化合物，如通过适当温度的烧结而碳化的酚醛树脂或呋喃树脂；或碳物质，如活性炭。在由这些物质制备负极的过程中，例如可以使用任何已知的适当粘结剂。
通过将电解质盐溶解在非水溶剂中制备非水电解质。
作为非水溶剂，可以使用到目前为止用于非水电解液中的各种非水溶剂，例如碳酸异丙烯酯、碳酸亚乙酯、二甲氧基乙烷、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、二乙醚、sulforane、methyl Sulforane、methyl lactate Sulforane、乙腈、丙腈或丙酸甲酯。这些非水溶剂可以单独使用或以混合物形式使用。
作为电解质盐，可以使用LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2和LiN(C2F5SO2)2之中的至少一种。
正极和负极互相紧紧地固定在一起，其间设置隔片4，并以螺旋卷绕数圈以制成电池元件。
在铁制电池壳体5的底部，其内表面衬有镍，并插入绝缘片6，将电池元件放置在其上。
为了确保通过负极3集流，将由镍制成的负极引线7的一端压合在负极3上，而负极引线7的另一端则焊接在电池壳体5上。这使电池壳体5与负极3电连接，从而使电池壳体可以用作非水电解质电池1的外接负极端。
为了确保通过正极2集流，正极引线8的一端由如铝制成。而正极引线的另一端导电地连接在电池盖10上，在它们之间放置了薄片9用于阻隔电流。该薄片9将根据电池的内压阻隔电流。这使得电池盖10导电地连接在正极2上，从而使电池盖可以用作非水电解质电池1的外接正极端。
然后，将非水电解液注入电池壳体5中。如前面所述该非水电解液是通过将电解质盐溶解在非水溶剂中而制备的。
最后，通过用涂有沥青的密封垫圈给电池壳体填缝，以使电池盖10原位固定，从而制成圆柱状非水电解质电池1。
由于上述非水电解质电池1使用含有介电常数不低于12的无机化合物的隔片4作为隔片，锂离子能够在正极2和负极3之间平滑地迁移，从而降低了电池的内部阻抗。
其结果是，电池具有高的承载特性、优异的低温特性、高的电池容量和改善的循环特性。
尽管这里的非水电解质电池1的形状是圆柱状的，电池1也可以是其它任何合适的形状，如方形、币形或扣形，对电池1的形状或尺寸没有任何的限制。
尽管上述描述是参考使用溶液型的非水电解质和电池壳体的实施方案加以叙述的，假如以凝胶电解质或固体电解质作为上述的非水电解质的话，它可用于没有使用电池壳体的具有层压膜作为外部材料的薄型电池。
该凝胶电解质或固体电解质主要由电解质盐、用于溶解电解质盐的非水溶剂和用于容纳非水溶剂的高分子基体组成。
用作非水溶剂或电解质盐，与在溶液型非水电解质情况下用的非水溶剂或电解质盐是相似的。
根据使用状态，如凝胶态或固态，高分子基体可以选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚环氧丙烷和聚甲基丙烯腈。
图2和3是薄型非水电解质电池20的结构示意。这种非水电解质电池20是由封装在外薄膜25的内部的电池元件24所构成的。电池元件24是由具有正极活性物质涂层的正极21和具有负极活性物质涂层的负极22所组成的，正极21和负极22互相堆叠，在它们之间有隔片23。
正极21的集流器连接在正极引线26上，而负极22的集流器连接在负极引线27上。在正极引线26至外薄膜25的密封部分，以及负极引线27至外薄膜壳25的密封部分之间插入了确保绝缘性能的树脂薄膜28,28。树脂薄膜28，28的一端向外伸出。
在正极21和负极22的活性物质涂层中浸入凝胶电解质涂层，然后将其固化正极21和负极22通过隔片23堆叠在一起，以使凝胶电解质的各涂层相互面对。
因此，隔片23部分浸入溶解有凝胶电解质或在其中含有电解质盐的非水溶剂中。
在如上所述的非水电解质电池1中，假如将含有介电常数不低于12的无机化合物的隔片用作隔片23，那么就能降低内部阻抗，而且可以明显改善承载特性、低温特性、容量和循环特性。
使用本发明的凝胶电解质制备的非水电解质电池将在后面说明。
参考图4和图5，凝胶电解质电池31是由装入外薄膜36的电池元件35所组成。电池元件35是由凝胶电解质34两侧的正极活性物质涂层32和负极活性物质涂层33所构成的。正极活性物质涂层32和负极活性物质涂层33分别连接在正极引线37和负极引线38上。正极引线37和负极引线38通过树脂薄膜39与电池外薄膜36相连接。
在图4中省略了凝胶电解质31、正极活性物质涂层33和负极活性物质涂层34。在图5中，正极引线37、负极引线38和树脂薄膜39同样也从图中省略了。
作为正极活性物质32可以使用在上述锂电池或锂离子电池中所使用的同样物质。
将正极活性物质涂敷在正极集流器(如铝)的表面上，并干燥，随后通过辊压压模，以提供正极活性物质涂层32。
假如是利用锂的溶解和析出而制备前面所述的锂电池，作为负极活性物质，可以使用能够吸收和释放锂的金属锂或锂合金。
将负极活性物质涂敷在负极集流器(如铜)的表面上，并干燥，随后通过辊压压模，以提供负极活性物质涂层33。
在制备电池元件35时，将凝胶电解质34涂敷在每一个正极活性物质涂层32和负极活性物质涂层33的一个表面上，并且将载有凝胶电解质34的涂层32、33的表面互相堆叠。
在上述实施方案中，没有使用隔片，但是当将涂层32、33以其载有凝胶电解质34的表面面对堆叠在一起时，在它们之间可以插入隔片。作为这种隔片可以使用任何已知的适当聚烯烃隔片。
将电池元件35装入外薄膜36之中，例如该外薄膜可以通过由外保护涂层、铝层和热熔层(最里面的叠层)所构成的热密封型片状层压膜而制成。
热熔层和外保护涂层的材料，例如，可以是塑料薄膜。而形成热熔性涂层的该塑料薄膜36可以由例如聚乙烯、聚丙烯或尼龙(商品名)制成。而不管材料的类型，只要是热塑性的物质即可。
正极引线37和负极引线38分别固定在正极活性物质涂层32和负极活性物质涂层33上，并且导电地连接到外接电子设备上。可用作正极引线37的材料的例子包括铝、钛和它们的合金。可用作负极引线38的材料的例子包括铜、镍和它们的合金。
树脂薄膜39设置在外薄膜36、正极引线37和负极引线38之间的连接处提供树脂薄膜39能有效地防止由于外薄膜36的损坏而引起的短路，并同时改善外薄膜36、正极引线37和负极引线38之间的接触。
对树脂薄膜39的材料种类没有特别的限制，只要其对正极引线37和负极引线38具有粘附性。但是还是优选使用聚烯烃树脂，如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯或它们的共聚物。
上述非水电解质电池1使用了含有介电常数为12或更高的无机化合物的凝胶电解质4作为非水电解质，锂离子在正极层和负极层33之间平滑地迁移，这样就降低了内部阻抗。
因此，不仅可获得优异的承载特性、低温特性和高的容量，而且还明显改善了循环特性。
使用本发明的非水电解质制备的非水电解质电池将在后面说明。
非水电解质电池1是由其间设置有隔片4的带状正极2和负极3在而互相紧紧固定在一起、并螺旋卷绕数圈而形成的，如图1所示的卷绕结构组成的。
根据电池的类型，作为正极活性物质，可以使用如上述金属氧化物、金属硫化物或特定的高分子材料。
假如要制备上述利用锂溶解和析出的锂电池，可以使用能够吸收和释放锂的金属锂或锂合金作为负极活性物质。
将上述获得的正极2和负极3通过隔片4互相紧密接触，并以螺旋形卷绕数圈以制备电池元件。
将绝缘片6放置在铁制电池壳体5的底部，在其内表面衬有镍片，并将电池元件放入其中。
为确保负极3的集流，将负极引线7(例如由镍制成)的一端压合在负极3上，而其另一端则焊接在电池壳体5上。这使得电池壳体5与负极3电连接，从而使电池壳体5可作为非水电解质电池1的外接负极端。
同样，为确保正极2的集流，将正极引线8(例如由铝制成)的一端装入正极2中，而其另一端通过电流阻隔薄片9导电地连接在电池盖10上。这种电流阻隔薄片9根据电池的内压阻隔气流。这使得与正极2电连接的电池盖10可用作非水电解质电池1的外接正极。
将非水电解质注入该电池壳体5中，该非水电解质是如上所述将电解质盐溶解在非水溶剂中而制备的。
最后，通过用涂敷有沥青的绝缘密封垫圈11给电池壳体5填缝，从而制备圆柱状非水电解质电池。
在上述非水电解质电池中，在非水电解质中含有介电常数不低于12的无机化合物，锂离子在正极2和负极3之间平滑地迁移，从而降低了电池的内部阻抗。
其结果是，具有高的承载特性、优异的低温特性、高的电池容量并改善了循环特性。
现在说明使用本发明的电极制备非水电解质电池。非水电解质电池1和凝胶电解质电池20分别具有如图2和图3所示的基本相似的结构。如图2和图3所示，电池1和20的不同之处在于电极的构成，更具体地说，是在于电极混合物涂层中是否含有介电常数不低于12的无机化合物。
因此，除了上述各自的组成条件之外，非水电解质电池和凝胶电解质电池在其它方面是相同的。
在具有上述结构的非水电解质电池或凝胶电解质电池中，在正极和/或负极中含有介电常数不低于12的无机化合物。假如在正极中含有这种介电常数不低于12的无机化合物，则可以将其加入正极混合物中，相反，假如在负极中含有该化合物，则可以将其加入到负极混合物中。结果是存在于电极混合物涂层中或在电极附近的非水电解质的离解度得到了改善从而改善离子电导率。
从上文可以看出，由于在正极和负极之一或两者都含有介电常数不低于12的无机化合物，因此改善了非水电解质电池或凝胶电解质电池中，存在于电极混合物涂层中或在电极附近的非水电解质的离解度，并因而改善离子电导率。其结果是，改善了非水电解质电池或凝胶电解质电池的离子电导率，这样就降低了电池的内部阻抗。另外，即使当正极和/或负极的活性物质形成较厚的涂层时，非水电解质电池也能展现最佳的承载特性。
所得的电池具有高的承载特性、优异的低温特性、高的电池容量和改善的循环特性。
而后，制备正极活性物质涂层。首先，以摩尔比为0.5∶1.0将LiCO3和CoCO3混合在一起，并在900℃空气中烧结5小时，以形成LiCoO2。将91重量份的这种LiCoO2、6重量份用作起电剂的石墨和3重量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合在一起，制成正极混合物。然后，将该正极混合物分散在N-甲基吡咯烷酮中，形成浆料。将该浆料均匀地涂敷在带状铝箔的一个表面上，20μm厚，作为正极集流器。然后，干燥所获得的产物，并在辊压中压模以形成正极活性物质涂层。
然后，制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙酯(PC)、50重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，制成非水电解质。
而后，制备隔片。首先，将40重量份平均分子量为1000000的聚丙烯和40重量份平均分子量为800000的高密度聚乙烯混合在一起。将10重量份的BaTiO3加入到这种混合物中。单独制备10重量份平均分子量为1000000的聚丙烯。在12μm厚的聚丙烯层的每一个主要表面上，形成每一个厚度为12μm的聚乙烯和聚丙烯的混合层，以制成层压膜。将T形模具挤压机的温度设定为230℃，冷却辊的温度设定为80℃。在空气中，热处理条件为热处理温度125℃和热处理时间40小时的条件下，对层压膜进行热处理。然后，使用辊压延设备对层压膜进行压延。注意到层压膜最初是在25℃的较低温度下进行压延的，直至层压膜的纵向延伸率达到40％，随后在120℃下进行压延，直至延伸率达到20％。而后，如上所述，压延的层压膜的纵向长度在11.5℃下收缩10％。作为基于聚烯烃的白色多孔薄膜的隔片就制备出来了。
将正极活性物质涂层和负极活性物质涂层互相压粘在一起，其间设置有隔片，从而形成了卷绕制品，随后将其装入电池壳体中。然后，将非水电解质注入电池壳体中以制成非水电解质电池。
然后，制备隔片。首先，将10重量份的聚偏二氟乙烯溶解在20重量份的乙醇、20重量份的异丙醇、10重量份的1-丁醇和35重量份的四氢呋喃的液体混合物中。其中，乙醇、异丙醇、1-丁醇和四氢呋喃用作蒸发涂层的分散剂。将5重量份的BaTiO3加入到所得的混合物中以形成涂层溶液。将这种涂层溶液涂敷在预先进行过脱模处理的PTT膜上。将所得的产物在50℃下干燥。将由涂层溶液形成的膜从PET膜上剥离下来，从而制成聚偏二氟乙烯基隔片。
最后，将正极活性物质涂层和负极活性物质涂层互相压合在一起，其间设置有隔片，从而制成卷绕组件。将这种卷绕组件装入电池壳体中，然后将非水电解质注入其中，从而制成非水电解质电池。
接着，制备凝胶电解质。首先，将12重量份的碳酸亚乙酯(EC)、6重量份的碳酸异丙烯酯(PC)和6重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，制成增塑剂。将10重量份平均分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)嵌段共聚物和60重量份的碳酸二乙酯混入这种增塑剂中，并溶解。将所得的溶液均匀地涂敷在每一个负极和正极活性物质涂层的一个表面上，使其浸入其中。将所得的产物在室温下放置8小时，以使碳酸二乙酯蒸发，从而形成凝胶电解质。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层互相压合在一起，并使载有凝胶电解质的表面互相面对，以制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的非水电解质电池。比较例1在制备隔片中，将44.4重量份平均分子量为1000000的聚丙烯和44.4重量份平均分子量为800000的高密度聚乙烯混合在一起。这里不加入BaTiO3。同样单独制备11.2重量份平均分子量为1000000的聚丙烯。此外，用实施例1的同样方法制备非水电解质电池。比较例2在制备隔片中，将聚偏二氟乙烯的数量设定为15重量份，而不加入BaTiO3。此外，用实施例3的同样方法制备非水电解质电池。比较例3在制备隔片中，以Al2O3代替BaTiO3加入其中。此外，用实施例1的同样方法制备非水电解质电池。比较例4在制备隔片中，将45重量份平均分子量为1000000的聚丙烯和45重量份平均分子量为800000的高密度聚乙烯混合在一起。这里不加入BaTiO3。同样单独制备10重量份平均分子量为1000000的聚丙烯。此外，用实施例1的同样方法制备非水电解质电池。
接着，对在实施例1～6和比较例1～4所制备的电池使用下面的方法测试其循环寿命、承载特性和低温特性以理论容量的两小时充电速率(1/2C)进行500次充电/放电循环试验以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流和恒定电荷对每一个电池充电10小时直至上限电压为4.2V。然后，以两小时放电速率(1/2C)进行放电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量，并且由从该放电容量中找出的平均电压计算出循环周期最初时的5-小时放电速率(1/5C)每小时放电速率的输出量，以百分数表示。<承载特性>
进行理论容量的1/3小时放电速率(3C)以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，以1/3小时放电速率(3C)进行放电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量。由从该放电容量中找出的平均电压计算出对5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。<低温特性>
进行理论容量的两小时放电速率(3C)以作如下评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，在-20℃下以两小时放电速率(1/2C)放电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量。由从该放电容量中找出的平均电压计算出对环境温度下(23℃)的5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。
下面的表1示出了实施例1～6和比较例1-4的循环寿命、承载特性和低温特性的测试结果:
从表1可以看出，与不含BaTiO3的比较例1相比，在聚烯烃基隔片中含有10～30重量份BaTiO3的实施例1和2改善了循环寿命、承载特性和低温特性。
还可以看出，与不含BaTiO3的比较例2相比，在聚烯烃基隔片中含有5重量份BaTiO3的实施例3改善了循环寿命、承载特性和低温特性。
也可以看出，与不含TiO2的比较例1相比，在聚烯烃基隔片中含有10重量份TiO2的实施例4改善了循环寿命、承载特性和低温特性。
还可以看出，与不含BaO的比较例1相比，在聚烯烃基隔片中含有10重量份BaO的实施例5改善了循环寿命、承载特性和低温特性。
也可以看出，与不含BaTiO3的比较例4相比，在聚烯烃基隔片中含有10重量份BaTiO3和使用凝胶电解质作为非水电解质的实施例5改善了循环寿命、承载特性和低温特性。
另外，可以看出，与含有10重量份BaTiO3的实施例1相比，在聚烯烃基隔片中含有10重量份BaTiO3和使用凝胶电解质作为非水电解质的实施例6改善了循环寿命、承载特性和低温特性。〈在凝胶电解质中含有无机化合物的非水电解质电池>
然后，制备正板活性物质涂层。首先，以摩尔比为0.5∶1.0将LiCO3和CoCO3混合在一起，并在900℃的空气中对所得的混合物烧结5小时，以形成LiCoO2。将91重量份的这种LiCoO2、6重量份用作起电剂的石墨和3重量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合在一起，制成正极混合物，而后将该正极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，形成浆料。将该浆料均匀地涂敷在带状铝箔的一个表面上，20μm厚，用作正极集流器，并对其进行原位干燥。将所获得的产物在压辊中压模以形成正极活性物质涂层。
而后，制备凝胶电解质。将11.5重量份的碳酸亚乙酯(EC)、11.5重量份的碳酸异丙烯酯(PC)和4重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，制成增塑剂，将3重量份的BaTiO3加入其中并使其均匀分散。将所得的产物溶解在10重量份分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物和60重量份的碳酸二乙酯的混合物中。将所得的溶液均匀地涂敷在每一个负极和正极活性物质涂层的一个表面上，使其浸入其中。将所得的产物在室温下放置8小时，以使碳酸二乙酯蒸发，从而形成凝胶电解质。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层的表面互相面对地压合在一起。以这种方法制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的片状凝胶电解质电池。
然后，制备凝胶电解质。将9.3重量份的碳酸亚乙酯(EC)、9.3重量份的碳酸异丙烯酯(PC)和3.3重量份的LiPF6混合在一起，制成增塑剂，将10.9重量份的BaTiO3加入其中并使其均匀分散。向所得的产物中混入并溶解7.2重量份分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物和60重量份的碳酸二乙酯。将所得的溶液均匀地涂敷在每一个负极和正极活性物质涂层的一个表面上使其浸入其中。将所得的产物在室温下放置8小时，以使碳酸二乙酯蒸发，从而制成凝胶电解质。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层的表面互相面对地压合在一起，制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的平板片状凝胶电解质电池。
接着，制备凝胶电解质。首先，将8.4重量份的碳酸亚乙酯(EC)、8.4重量份的碳酸异丙烯酯(PC)和3重量份的LiPF6混合在一起，制成增塑剂，将13.7重量份的BaTiO3加入其中并使其均匀分散。向所得的产物中混入并溶解13.7重量份分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物和60重量份的碳酸二乙酯。将所得的溶液均匀地涂敷在每一个负极和正极活性物质涂层表面上，使其浸入其中。将所得的产物在室温下放置8小时，以使碳酸二乙酯蒸发，从而制成凝胶电解质。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层的表面互相面对地压合在一起，以制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的平板片状凝胶电解质电池。
然后，制备凝胶电解质。将4.5重量份的碳酸亚乙酯(EC)、12重量份的碳酸异丙烯酯(PC)和3.3重量份的LiPF6混合在一起，制成增塑剂，将12重量份的BaTiO3加入其中并使其均匀分散。向所得的产物中混入并溶解10重量份的分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物和60重量份的碳酸二乙酯。将所得的溶液均匀地涂敷在每一个负极和正极活性物质涂层的一个表面上，使其浸入其中。将所得的产物在室温下放置8小时，以使碳酸二乙酯蒸发，从而制成凝胶电解质。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层的表面互相面对地压合在一起，以制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的平板片状凝胶电解质电池。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层的表面互相面对地压合在一起，以制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的平板片状凝胶电解质电池。
除了使用分子量为800000的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)共聚物(P(EO/PO))代替分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)嵌段共聚物用作凝胶电解质的共聚物基体之外，用比较例5的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例7除了使用分子量为850000的聚丙烯腈(PAN)代替分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)嵌段共聚物作为凝胶电解质的共聚物基体之外，周比较例5的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例8除了使用分子量为800000的聚甲基丙烯腈代替分子量为600000的聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)嵌段共聚物用作凝胶电解质的共聚物基体之外，用比较例5的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例9除了将Al2O3加入到凝胶电解质中的增塑剂中之外，用实施例7的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例10除了不将BaTiO3加入到凝胶电解质中的增塑剂中之外，用实施例16的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例11除了不将BaTiO3加入到凝胶电解质中的增塑剂中之外，用实施例17的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例12除了不将BaTiO3加入到凝胶电解质中的增塑剂中之外，用实施例18的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。比较例13除了不将BaTiO3加入到凝胶电解质中的增塑剂中之外，用实施例19的同样方法制备平板片状凝胶电解质电池。
对在实施例7～20和比较例5～13所制备的平板片状凝胶电解质电池使用下面的方法测试其循环寿命、承载特性和低温特性<循环寿命>
以理论容量的两小时放电速率(1/2C)进行500次充电/放电循环试验以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流和恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，以两小时充电速率(1/2C)进行充电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量，并由从该放电容量中找出的平均电压计算出循环周期最初时的5-小时放电速率(1/5C)每小时放电速率的输出量，以百分数表示。<承载特性>
进行理论容量的1/3小时放电速率(3C)以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后以1/3小时充电速率(3C)进行充电，直至最终电压为3.2V。以这种方法设定放电容量，并且由从该放电容量中找出的平均电压计算出循环周期最初时的5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。<低温特性>
在低温下进行理论容量的两小时放电速率(1/2C)以作如下评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，在-20℃下以两小时充电速率(1/2C)进行放电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量，并且由从该放电容量中找出的平均电压计算出对环境温度下的5-小时放电速率(1/5C)的5小时放电速率输出量，以百分数表示。
下面的表2示出了实施例7～20和比较例5～13的循环寿命、承载特性和低温特性的测试结果表2
从表2可以看出，在实施例8和9中，使用嵌段共聚物聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3～13.7重量份的BaTiO3，它们的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例5。
也可以看出，在实施例10和11中，使用嵌段共聚物聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3～10.9重量份的TiO2，它们的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例5。
还可以看出，在实施例12和13中，使用聚氧化乙烯作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它们的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例6。
也可以看出，实施例14使用聚丙烯腈作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例7。
还可以看出，实施例15使用聚甲基丙烯腈作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例8。
也可以看出，在实施例16中，使用嵌段共聚物聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)作为共聚物基体并且还采用LiBF4和LiN(C2F5SO2)2作为电解质盐而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例10。
还可以看出，在实施例17中，使用嵌段共聚物聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)作为共聚物基体并且还使用LiN(SO2CF3)2作为电解质盐而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例11。
也可以看出，在实施例18中，通过将碳酸二乙酯加入到增塑剂中而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例12。
还可以看出，在实施例19中，通过将碳酸二甲酯加入到增塑剂中而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例13。
也可以看出，在实施例20中，使用嵌段共聚物聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3重量份的BaO，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaO的比较例5。
还可以看出，在实施例20中，使用嵌段共聚物聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)作为共聚物基体而制备的凝胶电解质中含有3重量份的A12O3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要低于含有BaTiO3的比较例7。<在非水电解质中含有无机化合物的非水电解质电池>
然后，制备正极活性物质涂层。首先，以摩尔比为0.5∶1.0将LiCO3和CoCO3混合在一起。将所得的混合物在900℃的空气中烧结5小时以形成LiCoO2。而后，将其与91重量份的这种LiCoO2、6重量份的用作起电剂的石墨和3重量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合在一起，制成正极混合物。然后，将该正极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中以形成浆料。将该浆料均匀地涂敷在带状铝箔的一个表面上，20μm厚，以用作正极集流器。将所得的产物原位干燥，并在压辊中压模以形成正极活性物质涂层。
而后，制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、2重量份的碳酸二乙酯和10重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，并将10重量份的BaTiO3加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层通过隔片互相压合在一起，形成卷绕制品，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
然后，制备非水电解质。将10重量份的碳酸亚乙酯(EC)、10重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、26.7重量份的碳酸二乙酯和13.3重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，并将40重量份的BaTiO3加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层通过隔片互相压合在一起以形成卷绕组件，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
然后，制备非水电解质。将3.3重量份的碳酸亚乙酯(EC)、10重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、9重量份的碳酸二乙酯和4.4重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，并将80重量份的BaTiO3加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层通过隔片互相压合在一起以形成卷绕组件，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
然后，制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、40重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，并将10重量份的TiO2加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层通过隔片互相压合在一起以形成卷绕制品，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
然后，制备非水电解质。将10重量份的碳酸亚乙酯(EC)、10重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、26.7重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，并将40重量份的TiO2加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层经过隔片互相压合在一起以形成卷绕组件，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
然后，制备非水电解质。将5重量份的碳酸亚乙酯(EC)、10重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、55重量份的碳酸乙甲酯和20重量份的用作电解质盐的LiPF6混合在一起。并将10重量份的TiO2加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层通过隔片互相压合在一起以形成卷绕制品，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
用实施例21同样的方法制备非水电解质电池。
然后，制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、40重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，并将10重量份的BaO加入其中。将所得的产物均匀分散以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层经过隔片互相压合在一起以形成卷绕制品，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。比较例14用实施例21同样的方法制备正极活性物质涂层和负极活性物质涂层。
然后，制备非水电解质。将16.7重量份的碳酸亚乙酯(EC)、16.7重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、44.4重量份的碳酸二乙酯和22.2重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层经过隔片互相压合在一起以形成卷绕制品，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。比较例15除了以Al2O3代替BaTiO3加入到非水电解质中之外，用实施例21同样的方法制备非水电解质电池。比较例16除了加入摩尔数相等的LiBF4和LiN(C2F5SO2)2的混合物以代替LiPF6用作非水电解质的电解质盐之外，用比较例14同样的方法制备非水电解质电池。比较例17除了加入摩尔数相等的LiN(SO2CF5)2以代替LiPF6用作非水电解质的电解质盐之外，用比较例21同样的方法制备非水电解质电池。比较例18用实施例21同样的方法制备正极活性物质涂层和负极活性物质涂层。
然后，制备非水电解质。将5.6重量份的碳酸亚乙酯(EC)、11.1重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、61.1重量份的碳酸乙甲酯和22.2重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起以形成非水电解质。
最后，将正极和负极活性物质涂层经过隔片互相压合在一起以形成卷绕组件，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
对在实施例21～29和比较例14～18所制备的电池使用下面的方法测试其循环寿命、承载特性和低温特性<循环寿命>
以理论容量的两小时放电速率(1/2C)进行500次充电/放电循环试验以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流和恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，以两小时放电速率(1/2C)进行放电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量，并且由从该放电容量中找出的平均电压计算出对循环周期最初时的5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率的输出量，以百分数表示。<承载特性>
进行理论容量的1/3小时放电速率(3C)以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，以1/3小时充电速率(3C)进行，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量，并且由从该放电容量中找出的平均电压计算出对5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。〈低温特性>
进行理论容量的两小时放电速率(3C)以作如下评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，在-20℃下以两小时放电速率(1/2C)进行放电，直至最终电压为3.2V。从中找出平均电压计算出对环境温度下(23℃)的5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。
下面的表3示出了如上所述的实施例21～29和比较例14～18的循环寿命、承载特性和低温特性的测试结果
表3
从表3可以看出，在非水电解质中含有10～80重量份BaTiO3的实施例21～23，其循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例14。
还可以看出，在非水电解质中含有10～40重量份TiO2的实施例24和25，其循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有TiO2的比较例14。
也可以看出，实施例26，在制备非水电解质时使用了LiBF4和LiN(C2F5SO2)2混合物作为电解质盐，而且还含有10重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例16。
还可以看出，实施例27在制备非水电解质时使用了LiN(SO2CF3)2作为电解质盐，而且还含有10重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例17。
也可以看出，实施例28在非水电解质中混入了碳酸乙甲酯，而且还含有10重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例18。
还可以看出，实施例29含有10重量份的BaO，它的循环寿命、承载特性和低温特性要优于不含有BaTiO3的比较例14。<在电极中含有无机化合物的非水电解质电池>
然后制备正极首先，以摩尔比为0.5∶1.0将LiCO3和CoCO3混合在一起，并在900℃的空气中烧结5小时以形成LiCoO2。将86重量份的这种LiCoO2、6重量份用作起电剂的石墨和3重量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合在一起，以制成正极混合物。然后，将该正极混合物分散在N-甲基吡咯烷酮中以形成浆料，再向其中加入10重量份的BaTiO3并使之分散均匀。然后将所得的产物均匀地涂敷在带状铝箔的一个表面上，20μm厚，用作正极集流器。将所获得的产物干燥，并在压辊中压模以形成正极活性物质涂层。
然后制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、50重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起，以形成非水电解质。
最后，将正极和负极经过由微孔聚丙烯薄膜形成的隔片互相压合在一起，以形成卷绕制品，然后将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
然后，制备正极。首先，以摩尔比为0.5∶1.0将LiCO3和CoCO3混合在一起，并在900℃空气中烧结5小时以形成LiCoO2。将72.4重量份的这种LiCoO2、5.1重量份的用作起电剂的石墨和2.5重量份的用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合在一起以制成正极混合物。将该正极混合物分散在，甲基吡咯烷酮中以形成浆料，再向其中加入10重量份的BaTiO3并使之分散均匀。然后将所得的产物均匀地涂敷在带状铝箔的一个表面上，20μm厚，用作正极集流器。将所得的产物干燥，并在压辊中压模以形成正极活性物质涂层。
然后制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、50重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起以形成非水电解质。
最后，将正极和负极通过由微孔聚丙烯薄膜形成的隔片互相压合在一起以形成卷绕制品，然后，将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。
接着制备凝胶电解质。首先，将12重量份的碳酸亚乙酯(EC)、12重量份的碳酸异丙烯酯(PC)和6重量份作为电解质盐的LiPF6混合在一起以制成增塑剂，将10重量份分子量为600000的聚(偏二氟乙烯一六氟丙烯)共聚物和60重量份的碳酸二乙酯加入到其中。将所得的溶液均匀地涂敷在每一个负极活性物质和正极活性物质的一个表面上使其浸入其中。将所得的产物在室温下放置8小时，使碳酸二乙酯蒸发，从而形成凝胶电解质。
最后，将涂敷有凝胶电解质的正极和负极活性物质涂层的表面互相面对地压合在一起以制成电池元件，将其装入电池外膜中以制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的凝胶电解质电池。
然后制备在极。首先，以摩尔比为0.5∶1.0将LiCO3和CoCO3混合在一起，并在900℃空气中烧结5小时以形成LiCoO2。将90.5重量份的这种LiCoO2、6.3重量份用作起电剂的石墨和3.2重量份用作粘结剂的聚偏二氟乙烯混合在一起以制成正极混合物。然后，将该正极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中以形成浆料，再向其中加入10重量份的BaTiO3并使之分数均匀。将所得的产物均匀地涂敷在带状铝箔的一个表面上，20μm厚，作为正极集流器。将所得的产物干燥，并在压辊中压模以形成正极活性物质涂层。
然后，制备非水电解质。将15重量份的碳酸亚乙酯(EC)、15重量份的碳酸异丙烯酯(PC)、50重量份的碳酸二乙酯和20重量份用作电解质盐的LiPF6混合在一起以形成非水电解质。
最后，将正极和负极通过由微孔聚丙烯薄膜形成的隔片互相压合在一起，以形成卷绕制品，将其装入电池壳体中。将非水电解质注入该电池壳体中以制备非水电解质电池。比较例20除了以Al2O3代替BaTiO3加入到正极和负极活性物质中之外，用实施例30同样的方法制备非水电解质电池。比较例21
首先，用比较例19同样的方法制备正极和负极活性物质。
接着，用实施例7同样的方法制备凝胶电解质。
最后，用实施例7同样的方法制成电池元件，并将其装入电池外薄膜中以制成尺寸为2.5cm×4.0cm×0.3mm的凝胶电解质电池。比较例22除了以Mg2Si代替石墨粉加入到正极活性物质中之外，用比较例19同样的方法制备非水电解质电池。
对在实施例30～37和比较例19～22所制备的电池使用下面的方法测试其循环寿命、承载特性和低温特性〈循环寿命〉以理论容量的两小时放电速率(1/2C)进行500次充电/放电循环试验以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流和恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，以两小时放电速率(1/2C)进行放电，直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量。由从中找出的平均电压计算出对循环周期最初时的5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率的输出量，以百分数表示。<承载特性>
进行理论容量的1/3小时放电速率(3C)以作如下的评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，以1/3小时放电速率(3C)进行放电直至最终电压为3.2V。以这种方法确定放电容量。由从中找出的平均电压计算出对5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。〈低温特性>
进行理论容量的两小时放电速率(3C)以作如下方法的评估首先，在23℃下以恒定电流恒定电压对每一个电池充电10小时，直至上限电压为4.2V。然后，在-20℃下以两小时放电速率(1/2C)进行放电，直至最终电压为3.2V。由从中找出的平均电压计算出对环境温度下(23℃)的5-小时放电速率(1/5C)的每小时放电速率输出量，以百分数表示。
下面的表4示出了如上所述的实施例30～37和比较例19～22的循环寿命、承载特性和低温特性的测试结果表4
从表4可以看出，与不含有BaTiO3的比较例19相比，实施例30和31在正极活物质中含有5～20重量份的BaTiO3并且在负极活性物质中含有10～20重量份的BaTiO3，它们的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
还可以看出，与不含有TiO2的比较例19相比，实施例32在正极活性物质中含有5重量份的TiO2和在负极活性物质中还含有10重量份的TiO2，它的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
也可以看出，与不含有BaTiO3的比较例19相比，实施例33在正极活性物质中含有5重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
还可以看出，与不含有BaTiO3的比较例19相比，实施例34仅在负极活性物质中含有10重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
也可以看出，与不含有TiO2的比较例19相比，实施例35在正极活性物质中含有5重量份的BaO并且在负极活性物质中含有10重量份的BaO，它的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
还可以看出，与不含有BaTiO3的比较例21相比，实施例36在正极活性物质中含有5重量份的BaTiO3并且在负极活性物质中含有10重量份的BaTiO3，它的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
同样可以看出，与不含有BaTiO3的比较例22相比，实施例37在正极活性物质中含有5重量份的BaTiO3并且在正极活性物质中还含有代替石墨粉的Mg2Si，它的循环寿命、承载特性和低温特性得到了改善。
在另一方面，可以看出，与含有BaTiO3的实施例30相比，比较例20在其正极活性物质中含有5重量份的介电常数低于12的Al2O3，并且在其负极活性物质中也含有10重量份的介电常数低于12的Al2O3，它的循环寿命、承载特性和低温特性下降了。
权利要求
1.一种隔片，含有介电常数不低于12的无机化合物。
2.根据权利要求1的隔片，其中所说的无机化合物具有铁电性。
3.根据权利要求2的隔片，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
4.根据权利要求1的隔片，其中所说的无机化合物具有顺电性。
5.根据权利要求1的隔片，它是由含有烯烃和/或偏二氟乙烯作为重复单元的高分子材料形成的。
6.一种非水电解质电池，包括负极；正极；非水电解质和隔片，其中所说的隔片含有介电常数不低于12的无机化合物。
7.根据权利要求6的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有铁电性。
8.根据权利要求7的非水电解质电池，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
9.根据权利要求6的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有顺电性。
10.根据权利要求6的非水电解质电池，其中所说的负极含有能够掺杂/去掺杂锂的物质作为活性物质；所说的正极含有锂的氧化物作为活性物质。
11.根据权利要求6的非水电解质电池，其中所说的非水电解质含有选自LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3之中的至少一种。
12.一种凝胶电解质，它是通过依次将含锂的电解质盐溶解在非水溶剂中，然后使非水电解液凝胶化而获得的，其中该凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
13.根据权利要求12的凝胶电解质，其中所说的无机化合物具有铁电性。
14.根据权利要求13的凝胶电解质，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
15.根据权利要求12的凝胶电解质，其中所说的无机化合物具有顺电性。
16.根据权利要求12的凝胶电解质，其中至少含有选自LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3之中的一种作为电解质盐。
17.一种非水电解质电池，包括负极、正极和凝胶电解质；其中所说的凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
18.根据权利要求17的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有铁电性。
19.根据权利要求18的非水电解质电池，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
20.根据权利要求17的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有顺电性。
21.根据权利要求17的非水电解质电池，其中所说的负极含有能够掺杂/去掺杂锂的物质作为活性物质；所说的正极含有锂的氧化化合物作为活性物质。
22.根据权利要求17的非水电解质电池，其中所说的非水电解质含有选自LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3之中的至少一种。
23.一种非水电解质，其含有非水溶剂、含锂的电解质盐和介电常数不低于12的无机化物。
24.根据权利要求23的非水电解质，其中所说的无机化合物具有铁电性。
25.根据权利要求24的凝胶电解质，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
26.根据权利要求23的凝胶电解质，其中所说的无机化合物具有顺电性。
27.根据权利要求23的凝胶电解质，其中含有选自LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3之中的至少一种作为电解质盐。
28.一种非水电解质电池，包括负极、正极和凝胶电解质；其中所说的凝胶电解质含有介电常数不低于12的无机化合物。
29.根据权利要求28的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有铁电性。
30.根据权利要求29的非水电解质电池，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
31.根据权利要求28的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有顺电性。
32.根据权利要求28的非水电解质电池，其中所说的负极含有能够掺杂/去掺杂锂的物质作为活性物质；所说的正极含有锂的氧化物作为活性物质。
33.根据权利要求28的非水电解质电池，其中所说的非水电解质含有选自LiPF6、LiBF4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2和LiCF3SO3之中的至少一种。
34.一种用于电池的电极，其中在集流器上形成含有活性物质的电极混合物涂层，其中所说的电极混合物涂层含有介电常数不低于12的无机化合物。
35.根据权利要求34的电极，其中所说的无机化合物具有铁电性。
36.根据权利要求35的电极，其中所说的无机化合物是BaTiO2和/或TiO2。
37.根据权利要求34的电极，其中所说的无机化合物具有顺电性。
38.一种非水电解质电池，包括负极、正极和凝胶电解质；其中含有活性物质的电极混合物涂层在所说的正极和/或所说的负极集流器上形成。所说的电极混合物涂层含有介电常数不低于12的无机化合物。
39.根据权利要求38的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有铁电性。
40.根据权利要求39的非水电解质电池，其中所说的无机化合物是BaTiO3和/或TiO2。
41.根据权利要求38的非水电解质电池，其中所说的无机化合物具有顺电性。
42.根据权利要求38的非水电解质电池，其中所说的负极含有能够掺杂/去掺杂锂的物质作为活性物质；所说的正极含有锂的氧化物作为活性物质。
全文摘要
提供含有一种介电常数不低于12的无机化合物的隔片、凝胶电解质、非水电解质和电极。这改善了存在于在微孔中和微孔附近的非水溶剂中作为电解质盐的锂化合物的离子电离度,而且降低了离子导电的阻力,从而改善离子电导率,同时防止电解质在低温环境下结晶。
文档编号H01M10/42GK1322021SQ0112120
公开日2001年11月14日 申请日期2001年3月30日 优先权日2000年3月31日
发明者铃木祐辅, 渋谷真志生, 原富太郎 申请人:索尼株式会社