[发明专利]适合用作锂离子电池的复合体

说明书

本发明涉及适用于具有包含锂离子的电解质的电化学电池的复合体；还涉及在例如包含这种复合物的锂离子电池、电池、传感器、电致显色窗、显示器、电容器和离子传导膜中的应用。

例如，从“乌尔曼工业化学大全”(“Ullmann’s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry”第5版，A3卷，VCH VerlagsgesellschaftmbH，魏因海姆，1985，343-397页)一般已经了解电化学电池，特别是可重新充电的电化学电池。

在这些电池中，特别是作为二次电池，由于锂电池和锂离子电池的比能量储存密度高，所以它们占有特殊的地位。

如在上面援引的“厄尔曼”文献中所述，这类电池的阴极包括锂化的锰、钴、钒、或镍的混合氧化物，在化学当量最简单的情况下，可将它们描述为LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiV₂O₅或LiNiO₂。

这些混合氧化物，与能将锂离子引入其晶格的化合物，例如石墨发生可逆反应，同时从晶格中除去锂离子，而在晶格中存在的锰、钴、或镍离子等金属离子则被氧化。在电化学电池中，利用这个反应储存电能，其中采用锂离子能从混合氧化物迁移到阳极材料(充电操作)的电解质分开吸收锂离子的化合物即阳极材料，和含锂的混合氧化物即阴极材料。

通常利用粘合剂，将适合可逆储存锂离子的化合物固定在集电极上。

在电池充电时，电子流过外部电源流到阳极材料，锂阳离子通过电解质流到阳极材料。在使用电池时，锂阳离子通过电解质流到阴极材料，而电子则通过负载从阳极材料流到阴极材料。

为了避免在电化学电池中短路，将在电学上能透过锂阳离子的电绝缘层放在二个电极之间。该层可以是一种固态的电解质，或一种常规的隔板。

在许多电化学电池，例如圆形锂离子电池的生产中，是采用卷制设备将必需的电池膜，例如阴极、阳极和隔膜组合起来，制成电池卷。在常规的锂离子电池中，将阴极膜和阳极膜结合在例如铝箔或铜箔形式的集电极上。这类金属箔能确保足够的机械稳定性。

与电极膜不同，隔膜必须能耐在其本身上的机械应力，例如，在基于聚烯烃的常规隔膜和具有常规厚度的情况下，在膜上存在的机械应力没有任何问题。为了进一步提高这类常规隔膜的机械稳定性，日本专利09-134 730和09-161 815推荐，采用一个粘合层，将这些隔膜粘合到阳极和/或阴极膜上。

与常规隔膜不同，填充固体的隔膜的机械稳定性，一般不足以确保膜的卷制没有问题。

例如在WO 99/19917中，申请人叙述了一种能耐在电池制造过程中出现的机械应力的复合体。该文要求专利保护的复合体包括至少一层充填固体的层，例如隔离层，和至少一层可以作为阴极层或阳极层的第二层。

本发明的目的，是进一步开发在WO 99/19917中要求专利保护的复合体，并制备一种能直接用作电化学电池，特别是用作锂离子电池的复合体，因此可将其直接加入这种电池或这种电池组的相应外壳中。

因此，在一个实施方案中，本发明提供一种复合体，其包括：

Aa)至少一层包括混合物Ia的隔离层Aa，混合物Ia包括由如下组成的掺合物IIa：

  a) 1-95重量％的固体III，优选碱性的固体III，初始粒度为5

     nm-20μm，和

  b) 5-99重量％的聚合成分IV，聚合成分IV可通过下列化合物

     聚合获得：

  b1)按照成分IV计算，5-100重量％的下列化合物的缩聚产物

     V：

     α)至少一种化合物VI，化合物VI能与羧酸或磺酸或其衍

        生物或其中二种或多种的混合物反应，和

     β)每摩尔化合物VI至少1摩尔包括至少一个能自由基聚

        合的官能团的羧酸或磺酸VII，或其衍生物、或其中二

        种或多种的掺合物，

和

  b2)按照成分IV计算，0-95重量％的另一种化合物VIII，其平均

      分子量(数均)为至少5000，并在主链或侧链中具有聚

      醚链段，

  其中掺合物IIa在混合物Ia中的重量比例为1-100重量％，

  并且该层是不含传导电子的电化学活性化合物，