專利名稱：鋰離子電池、電池組、電池組單元、車輛和鋰離子電池正極電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及鋰離子電池、電池組(battery assembly),電池組單元 (battery assembly module)、車輛和所述鋰離子電池正極電極的制造方法。
背景技術(shù)：
高容量電池能夠長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生電流。這種電池還產(chǎn)生更多的能量。因而， 當(dāng)發(fā)生故障例如外部短路時(shí)，所述電池自身發(fā)熱。單位重量具有高容量的 正極材料由含鋰鎳的氧化物、含鋰鈷的氧化物、或者含鎳或鈷的多元氧化 物組成。所述氧化物在相對(duì)較低的溫度下產(chǎn)生氧氣，并且當(dāng)溫度升高時(shí)， 電池由于與氣化電解液共存而趨于劣化。電池還可能由于氧氣的產(chǎn)生而膨 脹。就此，特開平第11-191400號(hào)公報(bào)披露了包括氣體吸收容器的電池。然 而，在容器中使用氣體吸收劑時(shí)，容器壁與氣體產(chǎn)生區(qū)域之間的空間使得 氣體捕集功能存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)披露了鋰離子電池的實(shí)施方案。鋰離子電池的一種實(shí)施方案包 括負(fù)極電極、正極電極以及位于所述負(fù)極電極和正極電極之間的電解質(zhì)層， 所述正極電極包括電解液型正極層和氣體吸收強(qiáng)化正極層。所述電解質(zhì)層 包括支持介質(zhì)中的電解液。
可組合本申請(qǐng)4皮露的鋰離子電池的實(shí)施方案，從而形成電池組和電池 組單元。此外，本申請(qǐng)纟皮露了采用本申請(qǐng)披露的電池組單元的車輛。
還對(duì)本申請(qǐng)披露的鋰離子電池正極電極實(shí)施方案的制造方法進(jìn)行了描
述。 一種方法包括在集電箔(collection foil)上涂覆氣體吸收強(qiáng)化正極層的前 體溶液并對(duì)其進(jìn)行干燥，涂覆電解液型正極層的前體溶液并對(duì)其進(jìn)行干燥。


本申請(qǐng)的說明參考附圖，其中相同的標(biāo)記始終指示相同的部分，并且 其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案構(gòu)成的鋰離子電池的截面圖2為圖1所示鋰離子電池的主要部分的放大示意圖3A為加熱使用凝膠聚合物形成的電極時(shí)的說明圖3B為加熱使用電解液形成的電極時(shí)的說明圖4A為顯示第一實(shí)施方案鋰離子電池變體實(shí)施例的主要部分放大示
意圖4B為顯示第一實(shí)施方案鋰離子電池另一變體實(shí)施例的主要部分放 大示意圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案構(gòu)成的電池組的電路圖6為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案構(gòu)成的電池組單元的方框圖；和
圖7為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案構(gòu)成的車輛的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方案
如上所述，高容量電池能夠長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生電流并以熱能形式產(chǎn)生更多的 能量。因而，當(dāng)發(fā)生故障例如外部短路時(shí)，電池的溫度升高。鋰離子老化 的速度由溫度控制。通常用作正極材料的氧化物在相對(duì)較低的溫度下產(chǎn)生 氧氣，并且當(dāng)溫度升高時(shí)，電池由于電解液在高溫下氣化而趨于劣化。容 量損失使得氧化造成內(nèi)阻增大的問題暴露出來。最終，電池電阻(cdl resistance)達(dá)到電池不再能夠釋放存儲(chǔ)能的程度，盡管電池可能仍具有充足 的電荷。
電池還可能由于氧氣的產(chǎn)生而膨脹，從而對(duì)電池造成的破壞。氧氣的 形成產(chǎn)生了造成電池爆炸的可能。以下對(duì)鋰離子電池、電池組、電池組單 元、車輛和本發(fā)明實(shí)施方案的鋰離子電池正極電極的制造方法進(jìn)行說明。
本申請(qǐng)披露的電池和包括這種電池的其它實(shí)施方案可耐受高溫和電解液產(chǎn) 生的氣體，而沒有電池劣化和變形。
如圖1所示，第一實(shí)施方案的鋰離子電池1具有;f皮此平行的正極集電
體2和負(fù)極集電體3。正極電極4沿正極集電體2的內(nèi)側(cè)面形成。負(fù)極電極 5沿負(fù)極集電體3的相對(duì)內(nèi)側(cè)面形成。此外，電解質(zhì)層(隔板)6位于彼此相 對(duì)的正極電極4和負(fù)極電極5之間并與正極電極4和負(fù)極電極5緊密接觸。
正極集電體2例如包括鋁(A1)。如圖2所示，形成在正極集電體2上的 正極電極4包括與電解質(zhì)層6接觸的電解液型正極層7和與正極集電體2 接觸的氣體吸收強(qiáng)化正極層8。電解液型正極層7包括具有高度熱穩(wěn)定性的 第一正極材料9和被支持介質(zhì)支持的電解液10。氣體吸收強(qiáng)化正極層8具 有熱穩(wěn)定性低于第一正極材料9的第二正極材料11和聚合物正極層12,所 述聚合物正極層12能夠捕集第二正極材料1產(chǎn)生的氣體。在本申請(qǐng)中， 所述氣體包含氧氣作為主要組成。
通過采用包括多個(gè)部分的方法，形成鋰離子電池l的正極電極4。在第 一涂覆步驟中，前體溶液涂覆在由鋁構(gòu)成的集電箔上。所述前體溶液成為 氣體吸收強(qiáng)化正極層8，并且所述集電箔成為正極集電體2。在第一干燥步 驟中，對(duì)所涂覆的氣體吸收強(qiáng)化正極層8的前體溶液進(jìn)行干燥。接下來的 步驟為第二涂覆步驟，其中涂覆成為電解液型正極層7的前體溶液。隨后 為第二干燥步驟，對(duì)所涂覆的電解液正極層7的前體溶液進(jìn)行干燥。
負(fù)極集電體3例如包括銅(Cu)。形成在負(fù)極集電體3上的負(fù)極電極5 包括負(fù)極活性材料、電解質(zhì)支持鹽(support salt)和聚合物。負(fù)極活性材料選 自硬質(zhì)炭黑、石墨碳、金屬化合物、Li金屬化合物、Li金屬氧化物和它們 的組合。此外，例如可由導(dǎo)電材料例如鋁、銅、不銹鋼(SUS)、鈦、鎳等形 成正極集電體2和負(fù)極集電體3。然而，由于可采用常規(guī)二次電池所用的任 何材料，所以正極集電體2和負(fù)極集電體3顯然不限于此。集電體的厚度 可為10 50pm。
通過將電解液浸到多孔膜中，來制備電解質(zhì)層6。對(duì)于多孔膜，可采用 常規(guī)材料而沒有任何特殊限制。例如，多孔膜可包括聚烯烴類樹脂的多孔 膜或無紡織物或?qū)訅后w，例如微孔聚乙烯膜、微孔聚丙烯膜和微孔乙烯-丙 烯共聚物膜。這種材料具有將與電解液的反應(yīng)性限制到低值的良好效果。 另外，多孔膜可包括復(fù)合樹脂膜，所述復(fù)合樹脂膜采用聚烯烴類樹脂無紡 織物或聚烯烴類樹脂多孔膜作為被偏二氟乙烯樹脂化合物層強(qiáng)化的強(qiáng)化材 料層。
在一些實(shí)施方案中，電解液可包括至少一種電解質(zhì)鹽，該電解質(zhì)鹽包
4舌無才幾酸的陰離子鹽，例如LiBOB(lithium bis oxide borate)、 LiPF6、 LiBF4、 LiC104、 LiAsF6、 LiTaF6、 LiAlCl4和Li2B1QCl10,或者有才幾酸的陰離子鹽， 例如LiCF3S03， Li(CF3S02)2N和Li(C2FsS02)2N(以及它們的組合)。另外，電 解液可使用有機(jī)溶劑(增塑劑)，例如選自下述類型中的一種非質(zhì)子溶劑，或 者兩種或兩種以上的組合環(huán)型碳酸酯類，例如碳酸丙二酯(PC)、碳酸乙二 醇酯(EC)等；鏈型碳酸酯類，例如碳酸二曱基酯、曱基乙基碳酸酯、碳酸二 乙基酯等；醚類，例如四氫呋喃、2-曱基四氫呋喃、1，4-二噁烷、1,2-二甲氧 基乙烷、1,2-二丁氧基乙烷等；內(nèi)酯類，例如Y-丁內(nèi)酯等；腈類，例如乙腈 等；酯類，例如丙酸曱基酯等；酰胺類，例如二曱基曱酰胺等;乙酸曱酯； 和甲酸曱酯。此外，電解質(zhì)層6可包括固體電解質(zhì)或聚合物凝膠電解質(zhì)。
根據(jù)第一實(shí)施方案構(gòu)成的鋰離子電池1可裝在電池殼內(nèi)。電池殼可用 于保護(hù)電池使其免受外部的任何震動(dòng)或環(huán)境損蝕。例如，電池殼可由堆疊 聚合物膜和金屬箔的層壓材料形成。通過熱熔連接電池殼的外圍或?qū)㈦姵?殼的開口熱熔為袋狀而將其密封。確定電池殼的大小并進(jìn)行成型，以從熱 熔部分抽出正極引線端和負(fù)極引線端。在這種情況下，抽出正極和負(fù)極各
自引線端的區(qū)域不具體限制為某一特殊區(qū)域。此外，因?yàn)樾纬呻姵貧さ牟?料可包括塑料、金屬、橡膠或它們的組合，所以形成電池殼的材料不限于 上述材料。此外，電池殼的形狀可包括膜狀、板狀、箱狀等。任選地，可 應(yīng)用引出電流的方法，其中設(shè)置用于導(dǎo)通電池殼內(nèi)側(cè)和外側(cè)的端子，并且 其中集電體與端子的內(nèi)側(cè)連接且引線端與端子的外側(cè)連接。
在第一實(shí)施方案的鋰離子電池1中，由于溫度升高，氣體吸收強(qiáng)化正 極層8中的第二正極材料11產(chǎn)生氣體。氣體一產(chǎn)生隨即在氣體吸收強(qiáng)化正 極層8內(nèi)被聚合物正極層12捕集，以避免所產(chǎn)生的氣體與高溫下氣化的電 解液共存。此外，由于通常采用熱穩(wěn)定性低的材料作為氣體吸收強(qiáng)化正極 層8中的第二正極材料11,所以可將能量輸出。從而提供能夠在更長(zhǎng)的時(shí) 間內(nèi)輸出存儲(chǔ)能的鋰離子電池。
在正極電極包含聚合物的情況下，聚合物捕集正極活性材料產(chǎn)生的氣 體。然而，當(dāng)聚合物與電解質(zhì)層接觸時(shí)，兩者之間的接觸電阻增大，從而 不能夠輸出高能量。相反，第一實(shí)施方案的鋰離子電池1中的電解液型正 極層7不包含聚合物。因?yàn)樵搶又腥鄙倬酆衔铮哉龢O電極4和電解質(zhì)
層6之間的接觸電阻減小。此外，由于電解液型正極層7中的第一正極材
料9具有高的熱穩(wěn)定性，所以產(chǎn)生的氣體少。由此，該實(shí)施方案的鋰離子
電池1可耐受溫度升高并且還能夠在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)輸出能量。
聚合物正極層12可包含凝膠聚合物。在聚合物正極層12中使用凝膠 聚合物將延長(zhǎng)加熱時(shí)第二正極材料11產(chǎn)生的氣體離開正極電極4前的時(shí) 間。因而，高溫下氣化的電解液沒有與所產(chǎn)生的氣體共存。
可通過將已知鋰離子電池中所用的電解液添加到具有離子導(dǎo)電性的固 體聚合物電解質(zhì)中，來制備凝膠聚合物。此外，可通過將這種電解液保存 在不具有任何鋰離子導(dǎo)電性的聚合物骨架中，來制備凝膠聚合物。電解液(電 解質(zhì)鹽和增塑劑)可釆用常規(guī)介質(zhì)的各種電解液，但顯然不限于此。例如，
電解液可包括選自無機(jī)酸的陰離子鹽例如LiPF6、 LiBF4、 LiC104、 LiAsF6、 LiTaF6、 LiAlCl4和Li2B0Cl10和/或有機(jī)酸的陰離子鹽例如LiCF3S03、 Li(CF3S02)2N和Li(C2F5S02)2N中的至少一種鋰鹽(電解質(zhì)鹽)。此外，電解 液可使用增塑劑(有機(jī)溶劑)，例如選自以下類型中的一種非質(zhì)子溶劑，或者 兩種或兩種以上的組合環(huán)型碳酸酯類，例如碳酸丙二酯、碳酸乙二醇酯 等；鏈型碳酸酯類，例如碳酸二曱酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸二乙酯等； 醚類，例如四氫呋喃、2-曱基四氫呋喃、1,4-二。惡烷、1,2-二曱氧基乙烷、1,2-
二丁氧基乙烷等；內(nèi)酯類，例如y-丁內(nèi)醋等；腈類，例如乙腈等；酯類， 例如丙酸曱基酯等；酰胺類，例如二曱基曱酰胺等；乙酸曱酯；和曱酸曱 酯。然而，電解液顯然不限于此。
具有離子導(dǎo)電性的固體聚合物電解質(zhì)例如可包括已知的固體聚合物電
解質(zhì)，例如聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚環(huán)氧丙烷(PPPO)和它們的共聚物。這種電 解質(zhì)用于全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。用于聚合物凝膠電解質(zhì)的不具有鋰離子導(dǎo) 電性的聚合物可包括，但顯然不限于，聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯 (PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)等。盡管PAN、 PMMA 等屬于稍稍具有離子導(dǎo)電性的一類，但在本申請(qǐng)中將它們示例為不具有任 何鋰離子導(dǎo)電性的聚合物。
接下來，使用兩個(gè)實(shí)施例，說明凝膠聚合物捕集氣體的效果。圖3A為 對(duì)使用凝膠聚合物形成的電極進(jìn)行加熱的說明圖。圖3B為對(duì)使用電解液形 成的電極進(jìn)行加熱的說明圖。在圖3A中，通過用層壓膜真空密封，來制備 凝膠聚合物形成的電極。首先，通過將涂覆材料涂覆到包括鋁且厚20 )am
的集電體20上，得到電極材料21。然后對(duì)所述電極材料進(jìn)行干燥。涂覆材
料含有90 wt。/。平均粒徑為5 jim的錳酸鋰、5 wt。/。聚偏二氟乙烯(PVDF)和 5wt。/。乙炔黑。通過將15 wt。/。的PEO類聚合物前體添加到85wt。/。的碳酸丙 二酯和碳酸乙二醇酯的混合電解液(混合體積比為l:l)(含有1 mol/L LiPF6) 中，然后添加1000 ppm聚合物引發(fā)劑，基于聚合物重量(as to polymer weight),來制備半固相的凝膠聚合物前體溶液。通過將這種凝膠聚合物前 體溶液涂覆并滲透到電極材料21中，然后于80。C加熱1小時(shí)，得到凝膠聚 合物層22。在凝膠聚合物層22中，電極材料21孔隙內(nèi)的電解質(zhì)為沒有流 動(dòng)性的電解質(zhì)。制備如上所得的電極，作為利用層壓膜23真空密封進(jìn)行膨 脹評(píng)價(jià)所用的電極，其中利用樹脂層涂覆鋁層的兩面。
在圖3B中，通過將涂覆材料涂覆到包括鋁且厚20 (im的集電體30上 并進(jìn)行干燥，得到電極材料31。所述涂覆材料含有90 wt。/。平均粒徑為5 nm 的錳酸鋰、5wt。/o聚偏二氟乙烯(PVDF)和5wt。/。乙炔黑。通過將碳酸丙二酯 和碳酸乙二醇酯的混合電解液(混合體積比為l:l)(含1 mol/L LiPFs)滲透到 電極材料31中，得到電解液層32。從而形成與圖3A等量的電解液。制備 由此所得的電極作為利用層壓膜33真空密封進(jìn)行膨脹評(píng)價(jià)所用的電極，其 中利用樹脂層涂覆鋁層的兩面。在恒溫箱中將根據(jù)圖3A和3B所得的用于 評(píng)價(jià)的電極加熱到180°C，以使電解液氣化。然后，評(píng)價(jià)層壓膜23和33的 膨脹度。在圖3B中觀察到層壓膜的膨脹，而在圖3A中未觀察到層壓膜的 膨脹。所述結(jié)果表明盡管電極材料21產(chǎn)生了氣體，但凝膠聚合物層22起 到了捕集氣體24的作用。如圖3B所示，所產(chǎn)生的氣體沒有捕集在電解液 層32中，而是形成氣體層34。從而使得層壓膜33膨脹。由于在凝膠聚合 物存在的情況下沒有形成氣體層，所以凝膠聚合物起到了捕集所產(chǎn)生氣體 的作用。
圖2所示聚合物正極層12可包含全固態(tài)聚合物。在包含全固態(tài)聚合物 的情況下，溫度升高過程中第二正極材料11所產(chǎn)生的氣體捕集在聚合物正 極層12中。由此，高溫下氣化的電解液沒有與所產(chǎn)生的氣體共存。全固態(tài) 聚合物為具有離子導(dǎo)電性的固體聚合物，所述固體聚合物可包括例如已知 的固體聚合物電解質(zhì)，例如聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚環(huán)氧丙烷(PPPO)和/或它們 的共聚物。
聚合物正極層12可包含具有離子導(dǎo)電性的第 一 固體聚合物和不具有任
何離子導(dǎo)電性的第二固體聚合物。即，不具有任何離子導(dǎo)電性的第二固體 聚合物可作為具有離子導(dǎo)電性的第一固體聚合物的粘合劑，來支持第一固 體聚合物。如上所述。具有離子導(dǎo)電性的第一固體聚合物例如可包括已知 的固體聚合物電解質(zhì)，例如聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚環(huán)氧丙烷(PPPO)和/或它們 的共聚物。不具有任何離子導(dǎo)電性的第二固體聚合物例如可包括聚偏二氟
乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)等。
圖2的正極電極4包括兩層， 一層為電解液型正極層7， 一層為氣體吸 收強(qiáng)化正極層8。然而，在本申請(qǐng)中應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于此?；蛘?， 在電解液型正極層7和電解質(zhì)層6之間以及氣體吸收強(qiáng)化正極層7和正極 集電體2之間，正極電極4可具有一層或多層。
圖4A為顯示第一實(shí)施方案鋰離子電池1改進(jìn)實(shí)施例的主要部分放大示 意圖。在圖4A中，正極電極44包括與電解質(zhì)層6接觸的電解液型正極層 41、與正極集電體2接觸的氣體吸收強(qiáng)化正極層42、以及設(shè)置在電解液型 正極層41和氣體吸收強(qiáng)化正極層42之間的間隙層43 。電解液型正極層41 包括具有高度熱穩(wěn)定性的第一正極材料45和被支持介質(zhì)支持的電解液46。 氣體吸收強(qiáng)化正極層42包括熱穩(wěn)定性低于第一正極材料45的第二正極材 料47。氣體吸收強(qiáng)化正極層42還包括聚合物正極層48,該聚合物正極層 48能夠捕集第二正極材料47產(chǎn)生的氣體。間隙層43包括熱穩(wěn)定性與第一 正極材料45相同的第三電極材料49和聚合物正極層50,所述聚合物正極 層50能夠捕集第三正極材料49產(chǎn)生的氣體。
在圖4A中所示的實(shí)例中，盡管在熱量增加過程中，與正極集電體2接 觸的氣體吸收強(qiáng)化正極層42中的第二正極材料47(熱穩(wěn)定性低的正極活性 材料)產(chǎn)生氣體，但該氣體立即被氣體吸收強(qiáng)化正極層42內(nèi)的聚合物正極層 48捕集。這種氣體的捕集避免了所產(chǎn)生的氣體與高溫下氣化的電解液共存。 此外，由于在氣體吸收強(qiáng)化正極層48中通常采用熱穩(wěn)定性低的材料作為第 二正極材料47,所以可輸出高能量。由此提供耐受溫度升高且能夠輸出存 儲(chǔ)能的鋰離子電池。此外，由于不包含聚合物的電解液型正極層41與電解 質(zhì)層6接觸，所以正極電極44和電解質(zhì)層6之間的接觸電阻減小，從而能 夠輸出能量。盡管在間隙層43中使用能夠捕集第三正極材料49產(chǎn)生的氣 體的聚合物正極層50,但所述聚合物正極層50沒有直接接觸電解質(zhì)層6。
因而，所述聚合物正極層50沒有增大正極電極44和電解質(zhì)層6之間的接
觸電阻。
圖4B為顯示第一實(shí)施方案鋰離子電池1另一改進(jìn)實(shí)例的主要部分放大 示意圖。在圖4B中，正極電極54包括與電解質(zhì)層6接觸的電解液型正極 層51、與正極集電體2接觸的氣體吸收強(qiáng)化正極層52、以及設(shè)置在電解液 型正極層51和氣體吸收強(qiáng)化正極層52之間的間隙層53。電解液型正極層 51包括具有高度熱穩(wěn)定性的第一正極材料55和支持介質(zhì)中支持的電解液 56。氣體吸收強(qiáng)化正極層52包括熱穩(wěn)定性低于第一正極材料55的第二正 極材料57和聚合物正極層58，所述聚合物正極層58能夠捕集第二正極材 料57產(chǎn)生的氣體。間隙層53包括熱穩(wěn)定性與第二正極材料57相同的第三 正極材料59和支持介質(zhì)中支持的電解液60。在圖4B所示的實(shí)例中，盡管 在溫度升高過程中，與正極集電體2接觸的氣體吸收強(qiáng)化正極層52中的第 二正極材料57(熱穩(wěn)定性低的正極活性材料)產(chǎn)生了氣體，但該氣體立即被氣 體吸收強(qiáng)化正極層52中的聚合物正極層58捕集。氣體一產(chǎn)生隨即被氣體 吸收強(qiáng)化正極層52中的聚合物正極層58捕集，從而避免了所產(chǎn)生的氣體 與高溫下氣化的電解液共存。此外，由于在聚合物正極層58中使用熱穩(wěn)定 性低的第二正極材料57,所以可輸出高能量。由此提供耐受溫度升高且能 夠輸出能量的鋰離子電池。此外，由于不包含聚合物的電解液型正極層51 與電解質(zhì)層6接觸，所以正極電極54和電解質(zhì)層6之間的接觸電阻減小， 從而能夠在延長(zhǎng)的電池壽命內(nèi)輸出存儲(chǔ)能。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案構(gòu)成的電池組61如圖5所示，圖5為電池組 61的電路圖。電池組61包括(n+m)-個(gè)鋰離子電池[l-l至l-(n+m)]的串并行 電路61a和容納所述串并行電路61a的容器61b。通過并行連接n (n^l)-個(gè) 鋰離子電池(l-l至l-n)的串連電路和m (m^l)-個(gè)鋰離子電池[l-(n+l)至 l-(n+m)]的串連電路，形成(n+m)-個(gè)鋰離子電池[l-l至l-(n+m)]。串并行電 路61a的正極端子61c和負(fù)極端子61d設(shè)置在容器61b的外部。
(n+m)-個(gè)鋰離子電池[l-l至l-(n+m)]的構(gòu)造與第一實(shí)施方案的鋰離子電 池1相同。由此，電池組61可實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方案的鋰離子電池1相同的 效果，在所述第一實(shí)施方案中，提供了將耐受溫度升高且能夠輸出能量的 鋰離子電池。任選地，多個(gè)串并行電路61a可串連連^t妄。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案構(gòu)成的電池組單元62如圖6的方框圖所示。
所示電池組單元62包括(i+j)-個(gè)電池組[61-l至61-(i+j)]的串并行電路62a和 容納串并行電路62a的容器62b。通過并行連接i(&l)-個(gè)電池組[61-l至61-i] 的串連電路和j(i2l)-個(gè)電池組[61-(i+l)至61-(i+j)]的串連電路，形成(i+j)-個(gè) 電池組[61-1至61-(i+j)]。串并行電路62a的正極端子62c和負(fù)極端子62d 設(shè)置在容器62b的外部。
(i+j)-電池組[61-l至61-(i+j)]的構(gòu)造與圖5所示的鋰離子電池61相同。 由此提供耐受溫度升高且能夠輸出能量的鋰離子電池。任選地，多個(gè)串并 行電路62a可串連連接。
根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案構(gòu)成的車輛70如圖7所示，其中圖7為安裝 并固定有第三實(shí)施方案電池組單元62的車輛70的側(cè)一見圖。電池組單元62 可安裝在車輛底部、后備廂、發(fā)動(dòng)機(jī)搶、車頂(loop)、機(jī)罩內(nèi)部等。電池組 單元62適合用于對(duì)容量或功率特性要求嚴(yán)格的車輛中所用的電池或驅(qū)動(dòng)能 源。例如在電動(dòng)車、燃料電池車或混合型電動(dòng)車使用這種電池組單元提供 了具有優(yōu)異驅(qū)動(dòng)性能的車輛。
為了能夠容易理解本發(fā)明，對(duì)上述實(shí)施方案進(jìn)行了描述，并且上述實(shí) 施方案不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附權(quán)利要求范圍內(nèi) 的各種改變和等價(jià)配置，所附權(quán)利要求的范圍符合最廣泛的理解，從而包 括法律允許的所有這種改進(jìn)和等價(jià)結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池，其包括負(fù)極電極；包括電解液型正極層和氣體吸收強(qiáng)化正極層的正極電極；和負(fù)極電極和正極電極之間的電解質(zhì)層，該電解質(zhì)層包括支持介質(zhì)中的電解液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池，其中所述電解液型正極層接觸與負(fù) 極電極相對(duì)的電解質(zhì)層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的鋰離子電池，其中所述電解液型正極層包括第一 正極材料和電解液；并且其中所述氣體吸收強(qiáng)化正板層包括聚合物正極層 和第二正極材料，所述第一正極材料的熱穩(wěn)定性高于所述第二正極材料的 熱穩(wěn)定性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池，其中所述電解液型正極層包括第一 正極材料和電解液；并且其中所述氣體吸收強(qiáng)化正極層包括聚合物正極層 和第二正極材料，所述第 一正極材料的熱穩(wěn)定性高于第二正極材料的熱穩(wěn) 定性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層包含全固態(tài) 聚合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層包含具有離 子導(dǎo)電性的第一固體聚合物和不具有離子導(dǎo)電性的第二固體聚合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層包含凝膠聚 合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3的鋰離子電池，其中所述正極電極還包括位于所述 電解液型正極層和所述氣體吸收強(qiáng)化正極層之間的間隙層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的鋰離子電池，其中所述間隙層包括第二聚合物正 極層和第三正極材料；并且其中所述第三正極材料的熱穩(wěn)定性與所述第一 正極材料的熱穩(wěn)定性相同。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層和所述第 二聚合物正極層為凝膠聚合物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層和第二聚 合物正極層為固體聚合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8的鋰離子電池，其中所述間隙層包括第二電解液 層和第三正極材料；并且其中所述第三正極材料的熱穩(wěn)定性與所述第二正 極材料的熱穩(wěn)定性相同。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層為凝膠聚 合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的鋰離子電池，其中所述聚合物正極層為固體聚 合物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池，其中所述正極電極還包括位于所 述電解液型正極層和所述氣體吸收強(qiáng)化正極層之間的間隙層。
16. —種電池組，其包括串并行連接的多個(gè)權(quán)利要求1的鋰離子電池。
17. —種電池組單元，其包括串并行連接的多個(gè)權(quán)利要求16的電池組。
18. —種包括權(quán)利要求17的電池組單元的車輛。
19. 一種制備鋰離子電池正極電極的方法，該方法包括 將氣體吸收強(qiáng)化正極層的前體溶液涂覆在集電箔上； 對(duì)所涂覆的所述氣體吸收強(qiáng)化正極層的前體溶液進(jìn)行干燥； 涂^隻電解液型正才及層的前體溶液；以及對(duì)所涂覆的所述電解液型正極層的前體溶液進(jìn)行干燥。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的制造正極電極的方法，其中所述氣體吸收強(qiáng)化 正極層包括凝膠聚合物層，該方法還包括將凝膠聚合物前體溶液涂覆并浸漬到電極材料中；以及 在將所述氣體吸收強(qiáng)化正極層的前體溶液涂覆到集電箔上之前進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種鋰離子電池，其耐受溫度升高并且還能夠在延長(zhǎng)的電池壽命內(nèi)輸出能量。該鋰離子電池具有包括電解液型正極層的正極電極，所述電解液型正極層包含第一正極材料和在其支持介質(zhì)中含有電解液的第一電解質(zhì)。所述鋰離子電池還具有氣體吸收強(qiáng)化正極層，所述氣體吸收強(qiáng)化正極層可包括熱穩(wěn)定性低于第一正極材料的第二正極材料和聚合物正極層，該聚合物正極層能夠捕集所述第二正極材料產(chǎn)生的氣體。
文檔編號(hào)H01M10/38GK101192680SQ20071019347
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者久光泰成, 堀江英明, 宮竹一希, 嶋村修 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社