[发明专利]用于非水溶液性电池的元件、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种用于非水溶液性电池的元件，尤其是电极，该元件包括至少一种由任选是导电性的无机微粒、一种高分子量聚合物和一种含烃化合物构成的微孔片材。本发明还涉及一种制备此元件的方法，也涉及此元件作为阴极、阳极和隔板的应用。另外，本发明还涉及一种电池，该电池依次由一层或多层集流电极，阳极，隔板，阴极和集流电极构成。

开始部分所述的元件其本身公开于美国专利说明书5143805中。该说明书中披露了该元件，尤其是一种阴极电极，它包括一种微孔片材和一个集流电极，所述微孔片材是一种自承重箔片，该箔片主要由一种均相组合物组成，该组合物的成分为约70-98wt％在电化学方面活泼且能导电的微粒状材料，约2-30wt％重均分子量150000至约5百万的聚乙烯以及约0-5wt％的一种用于聚乙烯的有机软化剂，所述集流电极由导电材料制成，所述集流电极紧贴在微孔片材的至少一个侧面。

此电极的不足之处在于聚合物中无机微粒数量少。少量的无机微粒能降低最终所得电极的活性。但是，实际上，增加无机微粒的用量将会降低微孔片材的完整性，并且会导致所述微孔片材易于开裂和破碎。

由此，本发明的一个目的在于提供一种主要采用大量的无机微粒制得的元件，尤其是电极。

本发明的另一个目的在于提供一种尽管具有高含量的无机微粒但却不容易开裂或破碎的元件，尤其是电极。

根据本发明，开始部分所述的元件的特征在于，如果将微孔片材用于阳极和隔板，则所述微孔片材含有80-99.9wt％无机微粒，任选是导电性无机微粒，0.1-20.0wt％高分子量聚烯烃化合物和0-20.0wt％聚合物，该聚合物接触电解质会发生溶胀，以及，如果所述微孔片材应用于包含0.1-1.9wt％高分子量聚烯烃化合物的阴极，那么所述微孔片材含有80-99.9wt％无机微粒，任选是导电性无机微粒，和0-20wt％聚合物，该聚合物接触电解质会发生溶胀，以及，如果所述微孔片材应用于包含1.9-20wt％高分子量聚烯烃化合物的阴极，那么，所述微孔片材含有80-98wt％无机微粒，任选是导电性无机微粒，和0.1-20wt％聚合物，该聚合物接触电解质会发生溶胀。

很显然，此处的术语阴极意指正极，而术语阳极意指负极。

对于高分子量聚烯烃化合物，优选使用重均分子量1百万至10百万的超高分子量聚乙烯(UHMEP)或超高分子量聚丙烯(UHMWPP)。

另外，本发明所用的聚烯烃化合物，还可以由高分子量聚乙烯和低分子量聚乙烯的混合物组成。然而，使用高分子量聚乙烯和高分子量聚丙烯的混合物也是可行的。这种混合物显示出高的耐高温性和低的收缩率。

为获得柔韧的高温下稳定的导电电极，最好聚烯烃化合物是交联的。可采用例如离子辐射、电子辐射或K辐射方式使之发生交联。

 与电解质接触会发生溶胀的聚合物，优选其用量介于0.1-5wt％之间，且该聚合物优选选自聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯及其共聚物。

本发明所述的元件适于用作阴极。如果所述元件用作阴极，则优选由无机微粒制成，比如3d轨道过渡(3d-transition)金属氧化物微粒，如LiMn₂O₄，LiCoO₂，LiNiO₂，亦可任选加入导电性微粒，如碳和/或金属。

相关元件也适于用作阳极。如果相关元件用作阳极，无机的导电性微粒优选使用碳和/或石墨。

相关元件也适于用作隔板。如果相关元件用作隔板，优选由无机非导电性微粒制成，该微粒优选选自陶瓷材料和/或氧化物。对于陶瓷材料而言，最好使用Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO₄)₃和/或Li_3xLa_(2/3-x)TiO₃，对于氧化物而言，最好是三氧化二铝和/或二氧化硅。

本发明还涉及一种由一层或多层集流电极，阳极，隔板，阴极和集流电极构成的电池，如本发明所述的电池，其特征在于，阴极、阳极和隔板，至少其中之一是采用上文所述的阴极、阳极和隔板。

本发明还涉及制备如上所述元件的方法。所述方法的特征在于将原材料混合于溶剂中，再将所得混合物加入挤出机中从而生成箔片，然后将溶剂从箔片中去除，从而获得微孔片材，其中原材料为无机微粒，任选是导电性无机微粒，聚烯烃化合物和聚合物。