袋型鋰電池及形成其的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及袋型鋰電池及形成其的方法。所述袋型鋰電池包括：包括正極、負(fù)極、以及介于所述正極和所述負(fù)極之間的隔板的電極組件；和附著到所述電極組件的至少一個外側(cè)的取向聚苯乙烯(OPS)膜，其中所述隔板包括多孔基底和在所述多孔基底的至少一個外側(cè)上的涂覆層，和所述涂覆層包括聚合物、陶瓷、或其組合。
【專利說明】袋型鋰電池及形成其的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 公開袋型鋰電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 袋型鋰電池作為用于小型便攜式電子裝置的電源近來已引起注意。袋型鋰電池使 用有機(jī)電解質(zhì)并具有與使用堿性水溶液的可比較的電池的放電電壓相比可為至少兩倍高 的放電電壓，且因此可具有相對高的能量密度。
[0003] 袋型鋰電池通過如下制造：將電極組件容納在殼中，將電解質(zhì)溶液注入殼中，然后 將殼封閉和密封。電極組件通過如下形成：將隔板插入正極和負(fù)極之間并將它們螺旋地卷 繞成果凍卷形狀。
[0004] 所述電極組件用終止（finish)材料在外部橫截面上終止以將終止部分固定，然 后容納在殼中，并在將電解質(zhì)溶液注入殼中之后將殼密封。
[0005] 這種袋型鋰電池對于外部沖擊是相對脆弱的且可具有惡化的穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實施方式的方面涉及對于外部沖擊是堅固的且具有優(yōu)異的穩(wěn)定性的袋 型鋰電池。
[0007] 實施方式提供袋型鋰電池，其包括：包括正極、負(fù)極、以及介于所述正極和所述負(fù) 極之間的隔板的電極組件；和附著到所述電極組件的至少一個外側(cè)（例如，外表面）的取向 聚苯乙烯（0PS)膜，其中所述隔板包括多孔基底和在所述多孔基底的至少一側(cè)上形成的涂 覆層，和所述涂覆層包括聚合物、陶瓷、或其組合。
[0008] 所述取向聚苯乙烯膜可附著到所述電極組件的一個外側(cè)，其另一外側(cè)是開放的 (露著的，open)。
[0009] 所述電極組件可具有通過如下形成的果凍卷形狀：將所述正極、所述隔板和所述 負(fù)極順序地卷繞，和這里，可將所述隔板比所述正極和負(fù)極多卷繞至少一次。
[0010] 所述取向聚苯乙烯膜可具有比內(nèi)部粘附（粘附力）強(qiáng)的外部粘附。
[0011] 所述取向聚苯乙烯膜可具有約0. 5kgf/cm2-約8kgf/cm2的粘附強(qiáng)度。
[0012] 所述取向聚苯乙烯膜可具有約10%_約400%的伸長率。
[0013] 所述聚合物可包括基于聚偏氟乙烯的聚合物、基于丙烯?；木酆衔铩⒕奂谆?烯酸甲酯（PMMA)、芳族聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、或其組合。
[0014] 所述基于聚偏氟乙烯的聚合物可包括聚偏氟乙烯（PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯 (PVdF-HFP)共聚物、或其組合。
[0015] 所述陶瓷可包括 A1203、MgO、Ti02、A1 (0H) 3、Mg (0H) 2、Ti (0H) 4、或其組合。
[0016] 所述涂覆層可具有約0. 1 μ m-約6 μ m的厚度。
[0017] 所述袋型鋰電池可進(jìn)一步包括用于容納所述電極組件的袋型殼；和注入所述袋型 殼中的電解質(zhì)。
[0018] 所述電解質(zhì)可包括丙酸C1-C10烷基酯。
[0019] 其它實施方式包括在以下詳細(xì)描述中。
[0020] 這里，在一個實施方式中，所述袋型鋰電池對于外部沖擊是堅固的且具有優(yōu)異的 穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為顯示根據(jù)一個實施方式的袋型鋰電池的示意圖。
[0022] 圖2為顯示根據(jù)實施例1和對比例1的袋型鋰電池單元的自由下落結(jié)果的非參數(shù) 殘存（survival)圖。

【具體實施方式】
[0023] 在下文中，更詳細(xì)地描述實施方式。然而，這些實施方式是示例性的，且本公開內(nèi) 容不限于此。表述例如"的至少一種（個）"當(dāng)在要素列表之前或之后時，修飾整個要素列 表且不修飾所述列表的單獨要素。此外，當(dāng)描述本發(fā)明的實施方式時"可"的使用是指"本 發(fā)明的一個或多個實施方式"。
[0024] 參照圖1描述根據(jù)一個實施方式的袋型鋰電池。
[0025] 圖1為顯示根據(jù)一個實施方式的袋型鋰電池的示意圖。
[0026] 參照圖1，根據(jù)一個實施方式的袋型鋰電池100包括電極組件10、附著到電極組件 10的外部的終止材料15、容納電極組件10的袋型殼20、和起到用于外部導(dǎo)出（induce)在 電極組件10中形成的電流的電通道的作用的電極極耳13。將袋型殼20的兩側(cè)疊蓋和密 封。另外，電解質(zhì)被注入容納電極組件10的袋型殼20中。
[0027] 電極組件10包括正極、面對所述正極的負(fù)極、以及介于所述正極和負(fù)極之間的隔 板。所述隔板可包括多孔基底和在所述多孔基底的至少一側(cè)上形成的涂覆層。
[0028] 另外，電極組件10可具有通過將所述正極、隔板和負(fù)極順序地卷繞而形成的果凍 卷形狀。
[0029] 終止材料15可為取向聚苯乙烯（0PS)膜。所述取向聚苯乙烯膜在模塑期間具有 低的熔融溫度和低的熔體粘度，且因此可容易地模塑。這里，如果所述取向聚苯乙烯膜附著 至IJ所述電極組件的外部，所述取向聚苯乙烯膜在熱壓事件期間（即，當(dāng)施加熱壓時）具有粘 附且可幫助保持或穩(wěn)定螺旋卷繞的電極組件的果凍卷形狀。而且，所述取向聚苯乙烯膜使 所述電極組件緊密地粘附到袋型殼20且可增強(qiáng)其間的緊密接觸力。因此，所述電極組件對 于外部沖擊可穩(wěn)定地保持其果凍卷形狀且可限制其在袋型殼20中的移動。
[0030] 當(dāng)所述電極組件具有變形的果凍卷形狀或在所述袋型殼中移動得太多時，電池可 具有內(nèi)部短路且因此可具有惡化的性能。根據(jù)一個實施方式，所述電極組件對于外部沖擊 可穩(wěn)定地保持果凍卷形狀并被抑制在所述袋型殼中的移動，且因此可防止電池的性能惡 化。
[0031] 所述取向聚苯乙烯膜可具有比內(nèi)部粘附強(qiáng)的外部粘附。換句話說，所述取向聚苯 乙烯膜的外表面可比內(nèi)表面（即與電極組件接觸的表面）更具粘附性。
[0032] 所述取向聚苯乙烯膜可具有約0· 5kgf/cm2-約8kgf/cm2和特別地約0· 5kgf/ cm2-約5kgf/cm2的粘附強(qiáng)度。當(dāng)所述取向聚苯乙烯膜具有在所述范圍內(nèi)的粘附強(qiáng)度時，在 所述熱壓事件期間可獲得優(yōu)異的粘附。
[0033] 所述取向聚苯乙烯膜可具有約10%-約400%和特別地約50%-約200%的伸長率。 當(dāng)所述取向聚苯乙烯膜具有在所述范圍內(nèi)的伸長率時，在所述熱壓事件期間可獲得優(yōu)異的 粘附。
[0034] 在一個實施方式中，當(dāng)所述取向聚苯乙烯膜附著到所述電極組件的外側(cè)時，所述 電極組件的另一外側(cè)保持為開放的作為開放側(cè)（即，沒有所述取向聚苯乙烯膜而暴露的 側(cè)）。特別地，所述電極組件的開放側(cè)對應(yīng)于在脫氣過程期間從所述袋型殼排出的氣體流動 通過其中的氣體空間，和在所述電極組件的一側(cè)是開放的同時，附著所述取向聚苯乙烯膜。 所述電極組件具有開放側(cè)的原因是為了保證用于在脫氣過程期間排放氣體的通道。
[0035] 所述隔板可包括多孔基底和在所述多孔基底的至少一側(cè)上形成的涂覆層。
[0036] 所述多孔基底可包括聚烯烴樹脂。所述聚烯烴樹脂的實例可包括基于聚乙烯的樹 月旨、基于聚丙烯的樹脂、或其組合。
[0037] 所述涂覆層可包括聚合物、陶瓷、或其組合。
[0038] 當(dāng)上述終止材料、特別是取向聚苯乙烯膜被熱壓時，所述涂覆層也可具有粘附，且 因此，使所述電極組件的螺旋卷繞的果凍卷形狀穩(wěn)定，使得所述果凍卷可不解開。這樣，由 于附著到所述電極組件的外部的所述取向聚苯乙烯膜和涂覆在所述多孔基底的表面上的 所述涂覆層，所述電極組件可雙重穩(wěn)定地保持果凍卷形狀。
[0039] 所述電極組件具有通過將所述正極、隔板和負(fù)極順序地卷繞而形成的果凍卷形 狀，和這里，可將所述隔板比所述正極和負(fù)極多卷繞至少一次（即再一次卷繞）。當(dāng)將所述 隔板再一次卷繞時，由于在所述取向聚苯乙烯膜的熱壓事件期間所述隔板自身的粘附，所 述隔板可具有對其中所述隔板再一次卷繞的部分的額外的粘附。因此，其中所述隔板再一 次卷繞的所述電極組件可具有提高的與所述袋型殼的緊密接觸力，且因此可被防止在所述 袋型殼中移動得太多。這樣，由于附著到其中所述隔板再一次卷繞的電極組件的外部的取 向聚苯乙烯膜，所述電極組件可不僅穩(wěn)定地保持果凍卷形狀，而且可具有在所述袋殼中的 最小化的或減小的移動。
[0040] 當(dāng)使電池過充電或在高溫下放置時，隨著電池的壓力和溫度增加，產(chǎn)生氣體，且因 此應(yīng)將氣體排放以防止電池的膨脹和爆炸。
[0041] 這里，根據(jù)一個實施方式的隔板具有粘附且可起到終止材料的作用。因此，可防止 所述袋型殼中的所述電極組件移動。
[0042] 構(gòu)成所述涂覆層的聚合物可包括基于聚偏氟乙烯的聚合物、基于丙烯酰基的聚合 物、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、芳族聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、或其組 合。
[0043] 所述基于聚偏氟乙烯的聚合物的實例可包括聚偏氟乙烯（PVdF)、聚偏氟乙烯-六 氟丙烯（PVdF-HFP)共聚物、及其組合。
[0044] 所述陶瓷可包括 A1203、MgO、Ti02、A1 (0H) 3、Mg (0H) 2、Ti (0H) 4、或其組合。
[0045] 所述涂覆層可具有約0. 1 μ m-約6 μ m、和特別地約2 μ m-約4 μ m的厚度。當(dāng)所述 涂覆層具有在所述范圍內(nèi)的厚度時，電極組件可具有粘附，所述粘附如此強(qiáng)以致防止其在 袋殼中的移動以及對于外部沖擊例如電池下落保持其果凍卷形狀。
[0046] 構(gòu)成所述電極組件的正極包括集流體和在所述集流體上形成的正極活性物質(zhì)層。 所述正極活性物質(zhì)層可包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電材料。
[0047] 所述正極集流體可為A1 (鋁），但不限于此。
[0048] 所述正極活性物質(zhì)包括可逆地嵌入和脫嵌鋰離子的鋰化插層化合物。所述正極活 性物質(zhì)可包括包含鈷、錳、鎳或其組合的至少一種以及鋰的復(fù)合氧化物，且具體實例可為下 列化合物：
[0049] LiA-bBbD2(0. 90 < a < 1. 8 和 0 < b < 0· 5) ^iA-bBbCVcDjO· 90 < a < 1. 8， 0 ^ b ^ 0. 5,0 ^ c ^ 0. 05) ；LiaE2_bBb〇4-cD c(〇. 90 ^ 1. 8,0 ^ b ^ 0. 5,0 ^ c ^ 0. 05)； LiaNihb-cCObBcD。（0· 90 彡 a 彡 1. 8,0 彡 b 彡 0· 5,0 彡 c 彡 0· 05,0〈a 彡 2) ^iaNig-cCOb Bc〇2_aF' " (〇· 90 < a < 1. 8,0< b < 0· 5,0< c < 0· 05,0〈 a〈2) ^iaNihb-cCObBcCVaF'2(0 ? 90 彡 a 彡 1. 8,0 彡 b 彡 0· 5,0 彡 c 彡 0· 05,0〈a〈2) AiaNii-b-cMribBcDa (0· 90 彡 a 彡 1. 8， 0 彡 b 彡 0·5,0 彡 c 彡 0·05,0〈α 彡 2) AiaNii-b-cMnbBcCVaF'JO.gO 彡 a 彡 1.8， 0 ^ b ^ 0. 5,0 ^ c ^ 0. 05,0< α <2) ；LiaNi1_b_cMnbB c〇2-aF，2 (0. 90 ^ a ^ 1. 8,0 ^ b ^ 0. 5, 0 彡 c 彡 0·05,0〈α〈2) ;LiaNibEcGd02(0.90 彡 a 彡 1.8,0 彡 b 彡 0.9,0 彡 c 彡 0.5， 0.001 彡 d 彡 0.1) ;LiaNibCocMndGe0 2(0.90 彡 a 彡 1.8,0 彡 b 彡 0.9,0 彡 c 彡 0.5， 0 彡 d 彡 0.5,0.001 彡 e 彡 0.1) ;LiaNiGb02(0.90 彡 a 彡 1.8,0.001 彡 b 彡 0.1); LiaCoGb02 (0.90 彡 a 彡 1·8,0·001 彡 b 彡 0.1) ;LiaMnGb02(0.90 彡 a 彡 1.8， 0. 001 ^ b ^ 0. 1) ；LiaMn2Gb04(0 . 90 ^ a ^ 1. 8,0. 001 ^ b ^ 0. 1) ；Q02 ；QS2 ；LiQS2 ；V205 ； LiV205 ;LiI02 ;LiNiV04 ;Li(3_f)J2(P04)3(0 彡 f 彡 2) ;Li(3_f)Fe2(P04)3(0 彡 f 彡 2);和 LiFeP04。
[0050] 在以上化學(xué)式中，A為附、(：〇、]?11、或其組合出為六1、附、(：〇、]\111、0、卩6、]\%、51'、￥、 稀土元素、或其組合；D為0、F、S、P、或其組合；E為Co、Μη、或其組合；F'為F、S、P、或其組 合；G 為 Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、或其組合；Q 為 Ti、Μο、Μη、或其組合；I 為 Cr、V、 Fe、Sc、Y、或其組合；和J為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、或其組合。
[0051] 所述正極活性物質(zhì)可包括具有包覆層的正極活性物質(zhì)、或者活性物質(zhì)和包覆有包 覆層的活性物質(zhì)的混合物。所述包覆層可包括選自如下的至少一種包覆元素化合物：包覆 元素的氧化物、包覆元素的氫氧化物、包覆元素的羥基氧化物、包覆元素的碳酸氧鹽、和包 覆元素的羥基碳酸鹽。用于所述包覆層的化合物可為無定形的或結(jié)晶的。包括在所述包覆 層中的所述包覆元素可為Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr、或其混合 物。包覆方法可包括任何合適的方法，只要其不對所述正極活性物質(zhì)的性質(zhì)造成任何副作 用（例如，噴涂、浸漬），其是具有本領(lǐng)域普通技術(shù)的人員公知的，因此省略其詳細(xì)描述。
[0052] 所述粘結(jié)劑改善正極活性物質(zhì)顆粒彼此的粘結(jié)性質(zhì)和正極活性物質(zhì)顆粒與集流 體的粘結(jié)性質(zhì)，且具體實例可為聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、二乙?；w維素、 聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚 四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯酸酯化的（丙烯酸類改 性的）苯乙烯-丁二烯橡膠、環(huán)氧樹脂、尼龍等，但不限于此。
[0053] 所述導(dǎo)電材料改善電極的導(dǎo)電性。可使用任何電導(dǎo)性材料作為導(dǎo)電材料，除非其 引起化學(xué)變化。其實例可為天然石墨，人造石墨，炭黑，乙炔黑，科琴黑，碳纖維，或者包括 銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉末或金屬纖維，以及聚亞苯基衍生物，其可單獨地或者作為其混合 物使用。
[0054] 構(gòu)成所述電極組件的負(fù)極包括負(fù)極集流體和在所述負(fù)極集流體上形成的負(fù)極活 性物質(zhì)層。
[0055] 所述負(fù)極集流體可包括銅箔。
[0056] 所述負(fù)極活性物質(zhì)層可包括負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和任選的導(dǎo)電材料。
[0057] 所述負(fù)極活性物質(zhì)可包括可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料、鋰金屬、鋰金屬合金、 能夠摻雜和去摻雜鋰的材料、或過渡金屬氧化物。
[0058] 所述可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料包括碳材料。所述碳材料可為在鋰離子可再 充電電池中任何常用的基于碳的負(fù)極活性物質(zhì)。所述碳材料的實例包括結(jié)晶碳、無定形碳、 及其混合物。所述結(jié)晶碳可為非成形的、或者板、薄片、球形、或纖維狀的天然石墨或人造石 墨。所述無定形碳可為軟碳、硬碳、中間相浙青碳化產(chǎn)物、燒結(jié)焦炭等。
[0059] 所述鋰金屬合金的實例包括鋰以及選自Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、 Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、A1 和 Sn 的兀素。
[0060] 所述能夠摻雜和去摻雜鋰的材料可包括31、510!￡(0〈1〈2)、51-(：復(fù)合物、51-￥'合金 (其中Y'選自堿金屬、堿土金屬、13族-16族元素、過渡元素、稀土元素、及其組合,且不是 Si)、Sn、Sn02、Sn_C復(fù)合物、Sn-Y'合金（其中Υ'選自堿金屬、堿土金屬、13族-16族元素、 過渡元素、稀土元素、及其組合，且不是Sn)等。這些材料的至少一種可與Si0 2混合。元素 Y' 可選自 Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、 Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、（Μ、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、 S、Se、Te、Po、及其組合。
[0061] 所述過渡金屬氧化物可包括釩氧化物、鋰釩氧化物等。
[0062] 所述粘結(jié)劑改善負(fù)極活性物質(zhì)顆粒彼此的粘結(jié)性質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)顆粒與集流 體的粘結(jié)性質(zhì)。所述粘結(jié)劑可包括非水溶性粘結(jié)劑、水溶性粘結(jié)劑、或其組合。
[0063] 所述非水溶性粘結(jié)劑的實例包括聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧 的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰 亞胺、聚酰亞胺、及其組合。
[0064] 所述水溶性粘結(jié)劑包括苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯酸酯化的（丙烯酸類改性的） 苯乙烯-丁二烯橡膠、聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、包括丙烯和C2-C8烯烴的聚合物、（甲基）丙 烯酸和（甲基）丙烯酸烷基酯的共聚物、或其組合。
[0065] 當(dāng)使用所述水溶性粘結(jié)劑作為負(fù)極粘結(jié)劑時，可進(jìn)一步使用基于纖維素的化合物 以提供粘度。所述基于纖維素的化合物包括如下的一種或多種：羧甲基纖維素、羥丙基甲 基纖維素、甲基纖維素、或其堿金屬鹽。所述堿金屬可為鈉（Na)、鉀（K)、或鋰（Li)?；?100重量份的所述負(fù)極活性物質(zhì)，可以0. 1重量份-3重量份的量包括所述基于纖維素的化 合物。
[0066] 所述負(fù)極和所述正極可通過包括如下的方法制造：將活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑 和溶劑混合成活性物質(zhì)組合物并將所述組合物涂覆在集流體上。
[0067] 所述電極制造方法是公知的，且因此不在本說明書中更詳細(xì)地描述。所述溶劑包 括N-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。
[0068] 電解質(zhì)可注入容納所述電極組件的袋型殼中。在一個實施方式中，所述電解質(zhì)可 為電解質(zhì)溶液或聚合物電解質(zhì)。
[0069] 所述電解質(zhì)可包括丙酸烷基酯。所述丙酸烷基酯具有優(yōu)異的與所述隔板上的涂覆 層的聚合物的相容性且可浸漬所述電極組件。因此，可實現(xiàn)具有優(yōu)異的過充電特性（即，在 過充電期間的所需特性）的袋型鋰電池。
[0070] 所述丙酸烷基酯的烷基可為C1-C10烷基、和特別地C1-C5烷基。
[0071] 所述丙酸烷基酯可特別地選自丙酸甲酯、丙酸乙酯、及其組合。這些材料具有低的 粘度并因此具有良好的或優(yōu)異的與所述隔板上的涂覆層的聚合物的相容性，且因此可改善 電池的循環(huán)壽命特性，即使所述電池被過充電。
[0072] 基于所述電解質(zhì)的總量，可以約10體積％-約70體積％、特別地約20體積％-約 70體積％、和更特別地約40體積％-約60體積％的量包括所述丙酸烷基酯。當(dāng)在所述量范 圍內(nèi)將所述丙酸烷基酯添加到所述電解質(zhì)時，袋型鋰電池可具有優(yōu)異的過充電特性。
[0073] 所述電解質(zhì)可包括鋰鹽和除所述丙酸烷基酯之外的非水有機(jī)溶劑的混合物。
[0074] 所述鋰鹽溶解在所述非水有機(jī)溶劑中、供應(yīng)所述電池中的鋰離子、操作可再充電 鋰電池的基本運行，且改善正極和負(fù)極之間的鋰離子傳輸。
[0075] 所述鋰鹽可包括選自如下的一種：LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF 6、LiN(S03C2F5)2、 1^(^ 9503、1^(：104、1^六102、1^六1(：1 4、其中叉和7為自然數(shù)的1^以(^2!￡+1502)((^2_ 1502)、1^(：1、 1^1、1^((：204) 2 (雙（草酸）硼酸鋰，1^(?)、及其組合。
[0076] 所述鋰鹽的濃度可范圍為約0. 1M-約2. 0M。當(dāng)以上述濃度范圍包括所述鋰鹽時， 所述電解質(zhì)具有合適的電導(dǎo)率和粘度并因此具有改善的電解質(zhì)性能且可有效地傳輸鋰離 子。
[0077] 所述非水有機(jī)溶劑用作用于傳輸參與電池的電化學(xué)反應(yīng)的離子的介質(zhì)。所述非水 有機(jī)溶劑可包括選自如下的一種：基于碳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于醚的溶劑、基于 酮的溶劑、基于醇的溶劑、非質(zhì)子溶劑、及其組合。
[0078] 所述基于碳酸酯的溶劑可包括，例如碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸 二丙酯（DPC)、碳酸甲丙酯（MPC)、碳酸乙丙酯（EPC)、碳酸甲乙酯（MEC)、碳酸亞乙酯（EC)、 碳酸亞丙酯（PC)、碳酸亞丁酯（BC)等。
[0079] 特別地，可將鏈狀碳酸酯化合物和環(huán)狀碳酸酯化合物以混合物使用以提供具有低 的粘度和增加的介電常數(shù)的溶劑。這里，可將環(huán)狀碳酸酯化合物和鏈狀碳酸酯化合物以約 1:1-約1:9的體積比混合。
[0080] 所述基于碳酸酯的溶劑和上述丙酸烷基酯以約4:6-約6:6的體積比混合。當(dāng)基 于碳酸酯的溶劑和上述丙酸烷基酯在所述體積比范圍內(nèi)混合時，實現(xiàn)具有優(yōu)異的循環(huán)壽命 特性的袋型鋰電池，即使所述電池被過充電。
[0081] 所述基于酯的溶劑可包括，例如，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、 丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、甲瓦龍酸內(nèi)酯、己內(nèi)酯等。
[0082] 所述基于醚的溶劑可包括，例如，二丁基醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧 基乙烷、2-甲基四氫呋喃、四氫呋喃等。
[0083] 所述基于酮的溶劑可包括環(huán)己酮等。
[0084] 所述基于醇的溶劑可包括乙醇、異丙醇等。
[0085] 所述非水有機(jī)溶劑可單獨地或者以混合物使用。當(dāng)所述有機(jī)溶劑以混合物使用 時，可根據(jù)期望的電池性能控制混合比。
[0086] 所述電解質(zhì)可進(jìn)一步包括過充電抑制劑例如碳酸亞乙酯、焦碳酸酯等作為添加 劑。
[0087] 在下文中，參照實施例更詳細(xì)地說明實施方式。然而，參照實施例更詳細(xì)地說明本 公開內(nèi)容。
[0088] 而且，未在本公開內(nèi)容中描述的內(nèi)容可被具有本領(lǐng)域中的知識的人員充分地理解 且將不在此說明。
[0089] 實施例1
[0090] 通過如下制備正極活性物質(zhì)層組合物：分別將LiC〇02、聚偏氟乙烯（PVdF)和炭黑 以97:1. 5:1. 5的重量比混合并將所述混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中。將所述正極 活性物質(zhì)層組合物涂覆在12 μ m厚鋁箔上，然后干燥和壓縮，由此制造正極。
[0091] 通過如下制備負(fù)極活性物質(zhì)層組合物：將石墨和苯乙烯-丁二烯橡膠以98:2的重 量比混合并將所述混合物分散到水中。將所述負(fù)極活性物質(zhì)層組合物涂覆在8 μ m厚銅箔 上，然后干燥和壓縮，由此制造負(fù)極。
[0092] 通過如下制備電解質(zhì)：將碳酸亞乙酯（EC)、碳酸亞丙酯（PC)和丙酸乙酯（EP)以 3:1:6的體積比混合以制備混合溶劑并將LiPF 6以1. 1M的濃度溶解。
[0093] 通過如下制造隔板：制備包括聚偏氟乙烯（PVdF)和N-甲基吡咯烷酮的涂覆層組 合物并將所述涂覆層組合物涂覆在聚乙烯基底的一個表面上以形成在干燥后的3 μ m厚涂 覆層。
[0094] 將所述正極和負(fù)極以及所述隔板螺旋卷繞成果凍卷形狀的電極組件。所述電極組 件通過將所述隔板比所述正極和負(fù)極多卷繞一次而制造。而且，在所述電極組件的外側(cè)的 僅一個上，附著取向聚苯乙烯膜，所述電極組件的另一側(cè)是開放的。所述取向聚苯乙烯膜具 有5. 22kgf/cm2的粘附強(qiáng)度和319%的伸長率。
[0095] 將用所述取向聚苯乙烯膜終止的電極組件容納在袋型殼中，將所述電解質(zhì)注入所 述袋型殼中，并密封所述袋型殼，由此制造袋型鋰電池單元。這里，然后可將保護(hù)線路板 (PCM)和溫度保險絲（thermal fuse)焊接到所述袋型鋰電池單元，并將產(chǎn)物容納在不銹鋼 (SUS)殼中，以由此制造組裝（封裝物，pack)。
[0096] 對比例1
[0097] 通過如下制備正極活性物質(zhì)層組合物：分別將LiC〇02、聚偏氟乙烯（PVdF)和炭黑 以97:1. 5:1. 5的重量比混合并將所述混合物分散到N-甲基-2-吡咯烷酮中。將所述正極 活性物質(zhì)層組合物涂覆在12 μ m厚鋁箔上，然后干燥和壓縮，由此制造正極。
[0098] 通過如下制備負(fù)極活性物質(zhì)層組合物：將石墨和苯乙烯-丁二烯橡膠以98:2的重 量比混合并將所述混合物分散到水中。將所述負(fù)極活性物質(zhì)層組合物涂覆在8 μ m厚銅箔 上，然后干燥和壓縮，由此制造負(fù)極。
[0099] 通過如下制備電解質(zhì)：將碳酸亞乙酯（EC)、碳酸亞丙酯（PC)和丙酸乙酯（EP)以 3:1:6的體積比混合以制備混合溶劑并將LiPF 6以1. 1M的濃度溶解。
[0100] 將所述正極和負(fù)極以及聚乙烯隔板螺旋卷繞成果凍卷形狀的電極組件。所述電極 組件通過將所述隔板比所述正極和負(fù)極多卷繞一次而制造。將所述電極組件容納在袋型殼 中，將所述電解質(zhì)注入所述袋型殼中，并密封所述袋型殼，由此制造袋型鋰電池單元。這里， 然后可將保護(hù)線路板（PCM)和溫度保險絲焊接到所述袋型鋰電池單元，并將產(chǎn)物容納在不 銹鋼（SUS)殼中，以由此制造組裝。
[0101] 評價1 :袋型鋰電池單元（組裝）的下落特性
[0102] 將根據(jù)實施例1和對比例1的袋型鋰電池單元（組裝）分別容納在使用約140g 縮醛制造的各殼中，并用螺釘將所述殼從頂部到底部緊固。然后，使所述組裝各自從lm的 高度下落50次（隨機(jī)和自由下落），然后對由于內(nèi)部短路引起的所述組裝的放熱事件（次 數(shù)）進(jìn)行計數(shù)。在每50次時通過將殼分離檢查所述組裝看所述組裝是否為放熱的，并且其 中所述組裝是放熱的隨機(jī)自由下落的次數(shù)提供在下表1中。
[0103] 表 1
[0104]

【權(quán)利要求】
1. 袋型鋰電池，包括： 包括正極、負(fù)極、以及在所述正極和所述負(fù)極之間的隔板的電極組件；和 附著到所述電極組件的至少一個外側(cè)的取向聚苯乙烯（OPS)膜， 其中： 所述隔板包括多孔基底和在所述多孔基底的至少一側(cè)上的涂覆層，和 所述涂覆層包括聚合物、陶瓷、或其組合。
2. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述取向聚苯乙烯膜附著到所述電極組件的一個外 偵h其另一外側(cè)是開放的。
3. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述電極組件具有通過如下形成的果凍卷形狀：將所 述正極、所述隔板和所述負(fù)極順序地卷繞，和將所述隔板比所述正極和負(fù)極多卷繞至少一 次。
4. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述取向聚苯乙烯膜具有比內(nèi)部粘附強(qiáng)的外部粘附。
5. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述取向聚苯乙烯膜具有0. 5kgf/cm2-8kgf/cm2的粘 附強(qiáng)度。
6. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述取向聚苯乙烯膜具有10%_400%的伸長率。
7. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述聚合物包括基于聚偏氟乙烯的聚合物、基于丙烯 酰基的聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、芳族聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚酰亞胺 樹脂、或其組合。
8. 權(quán)利要求7的袋型電池，其中所述基于聚偏氟乙烯的聚合物包括聚偏氟乙烯 (PVdF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVdF-HFP)共聚物、或其組合。
9. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述陶瓷包括Al203、Mg0、Ti02、A1(0H)3、Mg(0H) 2、 Ti(0H)4、或其組合。
10. 權(quán)利要求1的袋型電池，其中所述涂覆層具有〇. 1 μ m-6 μ m的厚度。
11. 權(quán)利要求1的袋型電池，進(jìn)一步包括： 容納所述電極組件的袋型殼；和 注入所述袋型殼中的電解質(zhì)。
12. 權(quán)利要求11的袋型電池，其中所述電解質(zhì)包括丙酸C1-C10烷基酯。
13. 形成權(quán)利要求1-12任一項的袋型鋰電池的方法，所述方法包括： 形成電極組件以包括正極、負(fù)極、以及在所述正極和所述負(fù)極之間的隔板；和 將取向聚苯乙烯（OPS)膜附著到所述電極組件的至少一個外側(cè)， 其中： 所述隔板包括多孔基底和在所述多孔基底的至少一側(cè)上形成的涂覆層，和 所述涂覆層包括聚合物、陶瓷、或其組合。
【文檔編號】H01M2/14GK104282932SQ201410089944
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】金川洙 申請人:三星Sdi株式會社