線纜型二次電池用包裝和包含其的線纜型二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種線纜型二次電池用包裝，所述包裝圍繞所述線纜型二次電池中的電極組件，所述包裝具有濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜，其中所述濕氣阻擋層為圍繞所述電極組件的管形，且在所述濕氣阻擋層兩端的所述密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊并粘合。根據(jù)本發(fā)明的包裝能夠用于線纜型二次電池中以阻擋濕氣滲入電極組件，由此提高所述電池的壽命特性并防止電池性能劣化。
【專利說(shuō)明】線纜型二次電池用包裝和包含其的線纜型二次電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線纜型二次電池用包裝，更特別地，涉及具有優(yōu)異的濕氣阻擋性能的線纜型二次電池用包裝，以及包含所述包裝的線纜型二次電池。
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年4月29日在韓國(guó)提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2013-0047473號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
[0003]此外，本申請(qǐng)要求于2014年4月28日在韓國(guó)提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2014-0050843號(hào)的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)參考將其并入本文中。

【背景技術(shù)】
[0004]二次電池為能夠以化學(xué)形式儲(chǔ)存能量并在需要時(shí)能夠轉(zhuǎn)化成電能以產(chǎn)生電力的裝置。也將所述二次電池稱作充電電池，這是因?yàn)槠淠軌蚍磸?fù)再充電。普通的二次電池包括鉛蓄電池、NiCd電池、NiMH蓄電池、Li離子電池、Li離子聚合物電池等。當(dāng)與一次性原電池相比時(shí)，二次電池不僅是經(jīng)濟(jì)更高效的，且是環(huán)境更友好的。
[0005]目前將二次電池用于需要低電力的應(yīng)用，如用于車輛啟動(dòng)的設(shè)備、移動(dòng)裝置、工具、不間斷電源等。近來(lái)，隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致移動(dòng)裝置開(kāi)始普及，甚至導(dǎo)致多種常規(guī)器件的可移動(dòng)化，對(duì)二次電池的需求急劇增加。還將二次電池用于環(huán)境友好的下一代車輛如混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中，以降低成本和重量并提高車輛的服務(wù)壽命。
[0006]通常，二次電池具有圓筒形、棱柱形或袋形。這與二次電池的制造方法相關(guān)，其中將由負(fù)極、正極和隔膜構(gòu)成的電極組件安裝在圓筒形或棱柱形金屬殼或鋁層壓片的袋形殼中，且在所述殼中填充電解質(zhì)。因?yàn)樵谶@種方法中電極組件需要預(yù)定的安裝空間，所以二次電池的圓筒形、棱柱形或袋形對(duì)于各種形狀的移動(dòng)裝置的開(kāi)發(fā)是一種限制。因此，需要具有形狀易于適應(yīng)的新結(jié)構(gòu)的二次電池。
[0007]為了滿足這種需要，已經(jīng)提出，開(kāi)發(fā)長(zhǎng)度對(duì)橫截面直徑之比非常大的線纜型電池。然而，至今沒(méi)有明確提供用于保護(hù)這種線纜型電池的包裝的公開(kāi)內(nèi)容。特別地，如果使用由普通的聚合物材料制成的管包裝，濕氣或空氣會(huì)透過(guò)聚合物的微孔而污染電池中的電解質(zhì)并劣化電池的性能。更具體地，當(dāng)使用包含LiPF6作為鋰鹽的電解液時(shí)，其與引入到電池內(nèi)的濕氣反應(yīng)，由此導(dǎo)致電池性能劣化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問(wèn)題
[0009]為了解決上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)了本發(fā)明，因此本發(fā)明的目的是提供一種線纜型電池用包裝，其能夠有效抑制電解質(zhì)和濕氣在線纜型電池中的反應(yīng)并防止電池性能劣化。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包含具有這種優(yōu)異的濕氣阻擋性能的包裝的線纜型電池。
[0010]技術(shù)方案
[0011]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種線纜型二次電池用包裝，以圍繞所述線纜型二次電池中的電極組件，所述包裝具有濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜，其中所述濕氣阻擋層為圍繞所述電極組件的管形，且在所述濕氣阻擋層的兩端的密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊并粘合。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述濕氣阻擋層可以包含金屬片或聚合物片。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述金屬片可以包含選自如下材料中的任意一種:鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)、猛(Mn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、它們的等價(jià)物及其中兩種以上的合金。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述聚合物片可以由選自如下的至少一種構(gòu)成:聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚合物粘土復(fù)合材料和液晶聚合物。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述密封聚合物層可以包含選自如下材料中的任意一種:聚丙烯-丙烯酸的共聚物、聚乙烯-丙烯酸的共聚物、聚氯丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯的三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯的共聚物及它們的混合物。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述濕氣阻擋層可以包含在所述濕氣阻擋膜與所述密封聚合物層之間的膠粘劑層。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述包裝還可以包含圍繞所述濕氣阻擋層的外表面的熱縮管。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述熱縮管可以包含選自如下材料中的任意一種:聚烯烴、聚酯、含氟樹(shù)脂和聚氯乙烯(PVC)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述濕氣阻擋層可以包含在所述濕氣阻擋膜與兩個(gè)密封聚合物層之間的至少一個(gè)表面上的機(jī)械支持層。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述機(jī)械支持層可以為選自如下的至少一種聚合物:聚烯烴、聚酯、聚酰亞胺和聚酰胺。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在包含所述機(jī)械支持層的情況中，所述濕氣阻擋層可以包含金屬片。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在所述濕氣阻擋膜與所述機(jī)械支持層之間還可以形成膠粘劑層。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種線纜型二次電池，包含:電極組件，所述電極組件具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸，所述電極組件包含:包含內(nèi)集電器和內(nèi)電極活性材料的內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層以及包含以圍繞所述隔離層的外表面的方式形成的外集電器和外電極活性材料的外電極；和上述包裝，所述包裝緊密圍繞所述電極組件的外表面。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)以所述電極組件的兩端露出到外部的方式緊密卷繞所述電極組件的外表面，可以形成所述線纜型二次電池用包裝。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述電極組件的內(nèi)電極可以包含:包含電解質(zhì)的用于供應(yīng)鋰離子的核、以圍繞所述用于供應(yīng)鋰離子的核的外表面的方式卷繞的至少一個(gè)線形的內(nèi)集電器以及內(nèi)電極活性材料層。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述內(nèi)電極可具有如下結(jié)構(gòu):所述內(nèi)電極活性材料層形成在所述線形的內(nèi)集電器的整個(gè)表面上的結(jié)構(gòu)；或所述內(nèi)電極活性材料層以圍繞所述卷繞的線形的內(nèi)集電器的外表面的方式形成的結(jié)構(gòu)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述內(nèi)集電器可以由如下材料制成:不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上經(jīng)碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行處理的不銹鋼；鋁_鎘合金；在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物；或?qū)щ娋酆衔铩?br> [0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述外電極可以以如下結(jié)構(gòu)形成:具有以圍繞所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器和圍繞所述片形的外集電器的外表面的外電極活性材料層的結(jié)構(gòu)；具有圍繞所述隔離層的外表面的外電極活性材料層和以圍繞所述外電極活性材料層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器的結(jié)構(gòu)；具有以圍繞所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器和圍繞所述片形的外集電器的外表面并與所述隔離層接觸的外電極活性材料層的結(jié)構(gòu)；或具有圍繞所述隔離層的外表面的外電極活性材料層和通過(guò)包覆在所述外電極活性材料層中而包含在所述外電極活性材料層內(nèi)并以圍繞與其隔開(kāi)的所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器的結(jié)構(gòu)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)以圍繞所述隔離層的外表面的方式對(duì)片形的外集電器進(jìn)行卷繞可以形成所述外電極，所述片形的外電極通過(guò)所述外電極活性材料層與所述片形的外集電器的結(jié)合來(lái)形成。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述外電極可以為片形的外電極，其包含:外集電器、形成在所述外集電器一個(gè)表面上的外電極活性材料層、形成在所述外電極活性材料層的頂面上并包含導(dǎo)電材料和粘合劑的導(dǎo)電層、形成在所述導(dǎo)電層的頂面上的第一多孔支持層以及形成在所述外集電器的另一個(gè)表面上的第二支持層。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述外集電器可以為網(wǎng)狀物形式。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述外集電器可以由如下材料制成:不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上經(jīng)碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行處理的不銹鋼；鋁_鎘合金；在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物；導(dǎo)電聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金屬粉末的金屬糊料；或包含石墨、炭黑或碳納米管的碳粉末的碳糊料。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述電極組件可以為線纜型二次電池，包含:用于供應(yīng)鋰離子的核，所述核包含:電解質(zhì)；內(nèi)電極，所述內(nèi)電極包含以圍繞所述用于供應(yīng)鋰離子的核的外表面的方式卷繞的一個(gè)或多個(gè)線形的內(nèi)集電器和形成在所述線形的內(nèi)集電器的表面上的內(nèi)電極活性材料層；隔離層，所述隔離層圍繞所述內(nèi)電極的外表面以防止電極之間短路；以及片形的外電極，所述外電極圍繞所述隔離層的外表面，并包含外集電器、形成在所述外集電器一個(gè)表面上的外電極活性材料層、形成在所述外電極活性材料層的頂面上并包含導(dǎo)電材料和粘合劑的導(dǎo)電層、形成在所述導(dǎo)電層的頂面上的第一多孔支持層以及形成在所述外集電器的另一個(gè)表面上的第二支持層。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述內(nèi)電極可以為負(fù)極或正極，且所述外電極可以為與所述內(nèi)電極相對(duì)應(yīng)的正極或負(fù)極。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述隔離層可以為電解質(zhì)層或隔膜。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施方案，提供一種制備線纜型二次電池的方法，包括:(SI)提供具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸的電極組件，所述電極組件包含內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層以及圍繞所述隔離層的外表面的外電極；(S2)提供一種濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層的長(zhǎng)度比所述電極組件的外表面的周長(zhǎng)更長(zhǎng)并包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜；(S3)以在濕氣阻擋層兩端中的密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊的方式利用濕氣阻擋層圍繞所述電極組件的外表面；以及(S4)將圍繞有所述濕氣阻擋層的電極組件進(jìn)行熱處理，由此在所述濕氣阻擋層的兩端將所述密封聚合物層的重疊部分粘合。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在步驟(S2)中提供的濕氣阻擋層可以包含在所述濕氣阻擋膜與兩個(gè)密封聚合物層之間的至少一個(gè)表面上的機(jī)械支持層，且另外在步驟
(S2)中提供的濕氣阻擋層可以具有其中依次層壓密封聚合物層、機(jī)械支持層、濕氣阻擋層的金屬片和另一個(gè)密封聚合物層的結(jié)構(gòu)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，步驟(S4)可以包括在熱處理之前將圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件插入熱縮管中，由此通過(guò)所述管的收縮使得所述熱縮管結(jié)合到圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件，同時(shí)在所述濕氣阻擋層的兩端將所述密封聚合物層的重疊部分粘合。
[0039]有益效果
[0040]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的線纜型二次電池用包裝阻擋濕氣滲入電極組件，由此防止線纜型二次電池中的電解質(zhì)受到污染，并最終改善電池的壽命特征并防止電池性能劣化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，并與上述
【發(fā)明內(nèi)容】
一起，用于進(jìn)一步理解本發(fā)明的技術(shù)主旨。然而，不能將本發(fā)明解釋為限于所述附圖。
[0042]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的在熱處理之前的濕氣阻擋層。
[0043]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的濕氣阻擋層在其圍繞電極組件之前的橫截面視圖。
[0044]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的濕氣阻擋層在其圍繞電極組件之前的橫截面視圖，除了圖2的結(jié)構(gòu)之外，所述濕氣阻擋層還包含在濕氣阻擋層與密封聚合物層之間的膠粘劑層。
[0045]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的濕氣阻擋層在其圍繞電極組件之前的橫截面視圖，除了圖2的結(jié)構(gòu)之外，所述濕氣阻擋層還包含機(jī)械支持層。
[0046]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的濕氣阻擋層在其圍繞電極組件之前的橫截面視圖，除了圖4的結(jié)構(gòu)之外，所述濕氣阻擋層還包含在機(jī)械支持層與濕氣阻擋層之間的膠粘劑層。
[0047]圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的在熱處理之前的線纜型二次電池用包裝。
[0048]圖7是示意性顯示包含根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的包裝的線纜型二次電池的放大透視圖。
[0049]圖8是示意性顯示包含根據(jù)本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施方案的包裝的線纜型二次電池的放大透視圖。
[0050]圖9是示意性顯示包含根據(jù)本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施方案的包裝的線纜型二次電池的放大透視圖。
[0051]圖10是示意性顯示包含根據(jù)本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施方案的包裝的線纜型二次電池的放大透視圖。
[0052]圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的片形外集電器的橫截面的示意圖。
[0053]圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的具有兩個(gè)以上內(nèi)電極的線纜型二次電池的橫截面。
[0054]圖13是顯示具有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的包裝的線纜型二次電池和具有任意其它包裝的二次電池的壽命特征的圖。
[0055]圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的線纜型二次電池用包裝的外表面的照片，其中應(yīng)用濕氣阻擋層和熱縮管。
[0056]圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的線纜型二次電池用包裝的外表面的照片，其中僅應(yīng)用濕氣阻擋層。

【具體實(shí)施方式】
[0057]下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在說(shuō)明之前，應(yīng)理解，不能認(rèn)為說(shuō)明書(shū)和附屬權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)限制為普通和詞典的意思，而是應(yīng)在本發(fā)明人對(duì)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行適當(dāng)定義以進(jìn)行最好說(shuō)明的原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)與本發(fā)明的技術(shù)方面相對(duì)應(yīng)的意思和概念對(duì)所述術(shù)語(yǔ)進(jìn)行解釋。因此，本文中的附圖和實(shí)施方案中所示的構(gòu)造只是僅用于顯示目的的優(yōu)選實(shí)例，不用于限制本發(fā)明的范圍，從而應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的主旨和范圍的條件下可對(duì)其完成其他等價(jià)物和變體。
[0058]本發(fā)明提供一種線纜型二次電池用包裝，以圍繞所述線纜型二次電池中的電極組件，所述包裝具有濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜，其中所述濕氣阻擋層為圍繞所述電極組件的管形，且在所述濕氣阻擋層兩端的密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊并粘口 ο
[0059]由聚合物材料制成的普通管包裝會(huì)造成濕氣通過(guò)微孔滲入聚合物材料而污染電池中的電解質(zhì)并劣化電池性能。相反，本發(fā)明的包裝通過(guò)具有多層濕氣阻擋層而阻擋濕氣，所述濕氣阻擋層包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜，在所述濕氣阻擋層兩端的密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊并粘合。
[0060]參考圖1和2，圖1顯示了在通過(guò)熱處理對(duì)兩個(gè)密封聚合物層進(jìn)行密封之前彎曲的濕氣阻擋層10。更具體地，在通過(guò)熱處理進(jìn)行密封之前，濕氣阻擋層10包含濕氣阻擋膜I和在所述濕氣阻擋膜的兩個(gè)表面上的密封聚合物層2。如圖1中所示，濕氣阻擋層具有通過(guò)在其兩端重疊而得到的雙層部分。即，在濕氣阻擋層兩端的密封聚合物層在預(yù)定部分中重疊。
[0061]本發(fā)明的濕氣阻擋層為如圖1?5中所示的在濕氣阻擋層的兩個(gè)外表面上形成密封聚合物層的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，當(dāng)對(duì)濕氣阻擋層進(jìn)行卷繞以圍繞電極組件的外表面并同時(shí)在預(yù)定部分中重疊時(shí)，密封聚合物部分能夠以在濕氣阻擋層重疊的兩端處相互接觸的方式存在。在此狀態(tài)下，如果施加熱，則存在于濕氣阻擋層重疊的兩端處的密封聚合物部分熔化以密封濕氣阻擋層并使得濕氣阻擋層成為管形即“O”形管。由此，通過(guò)密封層的密封功能，電極組件的外表面被濕氣阻擋層完全圍繞，由此有效防止?jié)駳鉂B入電極組件。因?yàn)槎坞姵赜闷胀òb恰好僅在一個(gè)內(nèi)表面上形成密封層，當(dāng)將其應(yīng)用于線纜型二次電池中時(shí)，其以密封層的兩個(gè)部分相互面對(duì)的“U”形而不是“O”形管形進(jìn)行密封，使得包裝難以與電極組件緊密接觸，據(jù)此產(chǎn)生空的空間。因此，將本發(fā)明的包裝應(yīng)用于二次電池中，特別是線纜型二次電池中，其能夠以“O”形管形密封以與線纜型二次電池的電極組件完全接觸，由此向線纜型二次電池提供更高的每單位體積的能量密度。
[0062]如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“預(yù)定部分”是指密封層的在濕氣阻擋層兩端相互接觸的部分，其是在對(duì)長(zhǎng)度比電極組件的外表面的周長(zhǎng)更長(zhǎng)的濕氣阻擋層進(jìn)行卷繞以圍繞電極組件的外表面時(shí)制得的。例如，所述預(yù)定部分可以為所述電極組件外表面周長(zhǎng)的I?99%，優(yōu)選I?70%，更優(yōu)選3?50%，最優(yōu)選5?30%。
[0063]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，濕氣阻擋膜用于防止?jié)駳鈴耐獠繚B入內(nèi)部，并可以選自具有濕氣阻擋性能的金屬片或聚合物片。
[0064]具有濕氣阻擋性能的金屬片可以包含選自如下材料中的任意一種:鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、它們的等價(jià)物及其中兩種以上的合金，但不能將本發(fā)明限制于此。其中，由鐵制成的金屬片能夠提高機(jī)械強(qiáng)度，且由鋁制成的金屬片能夠提供良好的柔性。
[0065]具有濕氣阻擋性能的聚合物片可以由選自如下的至少一種構(gòu)成:聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚合物粘土復(fù)合材料和液晶聚合物。
[0066]所述聚合物粘土復(fù)合材料是指通過(guò)將板型粘土分散在聚合物中而得到的復(fù)合材料。由于板型粘土布置在聚合物中，所以氣體等逸出的通道長(zhǎng)度會(huì)提高以抑制氣體組分的透過(guò)。根據(jù)這個(gè)原理，聚合物粘土復(fù)合材料片能夠阻擋濕氣。此外，液晶聚合物片基本由如下液晶聚合物制成，所述液晶聚合物在其由芳族基團(tuán)構(gòu)成的剛性片段中具有與液晶類似的行為。如同聚合物粘土復(fù)合材料，所述剛性片段通過(guò)提高通道的長(zhǎng)度能夠阻擋濕氣滲入。
[0067]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述密封聚合物層具有熱膠粘性或熱結(jié)合性，并可以包含選自如下材料中的任意一種:聚丙烯-丙烯酸的共聚物、聚乙烯-丙烯酸的共聚物、聚氯丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯的三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯的共聚物及它們的混合物。
[0068]此外，考慮到濕氣阻擋膜與密封聚合物層之間的低膠粘性，可以在所述濕氣阻擋膜與所述密封聚合物層之間添加膠粘劑層，從而進(jìn)一步提高膠粘性和濕氣阻擋性能。所述膠粘劑層由包含氨基甲酸酯基材料、丙烯酸類材料和熱塑性彈性體的組合物制成，但不能限制于此。
[0069]例如，在利用干式層壓制備濕氣阻擋層的情況中需要膠粘劑層，而在將熔化的密封材料形成在金屬層上的情況中，由于粘性足夠而不需要另外的膠粘劑層。
[0070]參考圖3，膠粘劑層3可以包含在濕氣阻擋膜I與位于濕氣阻擋膜兩側(cè)上的各個(gè)密封聚合物層2之間。
[0071]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的濕氣阻擋層可以包含在所述濕氣阻擋膜與兩個(gè)密封聚合物層之間的至少一個(gè)表面上的機(jī)械支持層。所述機(jī)械支持層具有大的模量以防止在濕氣阻擋層受到拉伸(通過(guò)力進(jìn)行拉拔)時(shí)在濕氣阻擋層(具體地，金屬片的濕氣阻擋層)中產(chǎn)生裂紋。因此，在因外力連續(xù)彎曲期間能夠控制濕氣阻擋層的斷裂，由此更有效地阻擋濕氣滲入電池。
[0072]所述機(jī)械支持層可以由具有大的模量、具體地為0.5?6GPa拉伸模量值的聚合物材料制成。這種聚合物材料的實(shí)例可以為選自如下的至少一種:聚烯烴、聚酯、聚酰亞胺和聚酰胺。
[0073]在濕氣阻擋層包含所述機(jī)械支持層的情況中，所述濕氣阻擋膜優(yōu)選由金屬片制成。
[0074]優(yōu)選地，膠粘劑層還可以包含在濕氣阻擋膜與機(jī)械支持層之間，且膠粘劑層應(yīng)具有抗電解性質(zhì)。
[0075]圖4中顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的更具體的濕氣阻擋層，其具有其中依次層壓密封聚合物層2、機(jī)械支持層4、濕氣阻擋膜I (優(yōu)選由金屬片制成的濕氣阻擋膜)以及密封聚合物層2的結(jié)構(gòu)。此外，參考圖5，將膠粘劑層5(優(yōu)選具有耐電解性質(zhì)的膠粘劑層)添加在圖5的結(jié)構(gòu)中的濕氣阻擋膜I與機(jī)械支持層4之間。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的濕氣阻擋層能夠單獨(dú)用于線纜型二次電池中，或能夠與聚合物樹(shù)脂層一起使用，所述聚合物樹(shù)脂層由各種聚合物制成并用作濕氣阻擋層的外層。
[0077]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的線纜型二次電池用包裝包含濕氣阻擋層和圍繞所述濕氣阻擋層外表面的熱縮管。所述熱縮管是指在受熱時(shí)收縮以緊密包住具有不同形狀或尺寸的端部或物質(zhì)的管。在本發(fā)明中，將濕氣阻擋層在預(yù)定部分中重疊的同時(shí)卷繞在電極組件的外表面上，并插入熱縮管中。在插入之后，當(dāng)施加熱時(shí)，濕氣阻擋層的密封聚合物因從熱縮管轉(zhuǎn)移的熱而熔化且濕氣阻擋層被密封，同時(shí)熱縮管受熱并收縮，由此在熱縮管與圍繞電極組件外表面的濕氣阻擋層之間提供不含空的空間的致密包裝。這種不含空的空間的致密包裝通過(guò)自身包裝能夠提高濕氣阻擋性能，且還能夠通過(guò)熱縮管提供絕緣性能。此外，在僅使用熱縮管的情況中，濕氣可以通過(guò)存在于熱縮管中的孔滲入電池中。然而，根據(jù)本發(fā)明的包含濕氣阻擋層和熱縮管兩者的一個(gè)實(shí)施方案中，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻擋濕氣和保護(hù)線纜型二次電池的效果。另外，當(dāng)將由光滑材料制成的熱縮管形成在本發(fā)明的濕氣阻擋層上時(shí)，這種熱縮管能夠通過(guò)緊密接觸而緊固濕氣阻擋層，從而顯著降低濕氣阻擋層在其表面上發(fā)生褶皺的可能性。在電池的柔性方面，這種事實(shí)是有利的。
[0078]圖6顯示了線纜型二次電池用包裝，其中將具有在濕氣阻擋膜I兩個(gè)表面上的密封聚合物層2的濕氣阻擋層10卷繞在電極組件的外表面上并同時(shí)在預(yù)定部分中重疊，且熱縮管存在于濕氣阻擋層的外部中。當(dāng)施加熱時(shí)，濕氣阻擋層的密封聚合物因從熱縮管轉(zhuǎn)移的熱而熔化且濕氣阻擋層被密封，同時(shí)熱縮管受熱并收縮，由此緊密包裝熱縮管和圍繞電極組件外表面的濕氣阻擋層，在它們之間沒(méi)有空的空間。
[0079]在本發(fā)明中，根據(jù)期望目的可以適當(dāng)使用由各種材料制成的并具有各種形式的商購(gòu)獲得的熱縮管。收縮工藝優(yōu)選在低溫如在70?200°C、優(yōu)選70?120°C的溫度下實(shí)施，從而避免對(duì)鋰離子電池造成熱損傷。熱縮管可以由選自如下材料中的任意一種制成:聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯；聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；含氟樹(shù)脂如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯；聚氯乙烯；及它們的混合物。
[0080]此外，本發(fā)明提供一種包含上述包裝的線纜型二次電池。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的被包裝的線纜型二次電池包含:電極組件，所述電極組件具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸，所述電極組件包含內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層以及外電極；和上述包裝，所述包裝緊密圍繞所述電極組件的外表面。
[0082]如本文中所使用的，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“預(yù)定形狀”是指不特別限制為任何形狀，且意味著，不損害本發(fā)明本質(zhì)的任意形狀都是可能的。本發(fā)明的線纜型二次電池具有預(yù)定形狀的水平橫截面、在縱向上延伸的線性結(jié)構(gòu)以及柔性，從而其形狀能夠自由變化。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)以所述電極組件的兩端露出到外部的方式緊密卷繞所述電極組件的外表面，可以形成所述包裝。因?yàn)橐噪姌O組件的兩端露出到外部的方式形成包裝，電極組件的一端隨后接觸內(nèi)電極用金屬帽，而電極組件的另一端與外電極用金屬帽接觸，由此充當(dāng)電池。這些金屬帽可以以與普通電池相同的方式形成，且可以局部形成另外的密封層以提高絕緣性能。
[0084]圖7顯示了一種線纜型二次電池，包含:電極組件100，所述電極組件100包含:包含內(nèi)集電器120和形成在內(nèi)集電器120表面上的內(nèi)電極活性材料層130的內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層140以及包含以圍繞隔離層外表面的方式形成的外電極活性材料層150和圍繞外電極活性材料層外表面的外集電器160的外電極；和緊密圍繞電極組件100的外表面的包裝170，所述包裝170為本發(fā)明的上述包裝。
[0085]下文中，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的電極組件進(jìn)行更具體地說(shuō)明。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述電極組件的內(nèi)電極可以包含:包含電解質(zhì)的用于供應(yīng)鋰離子的核、以圍繞所述用于供應(yīng)鋰離子的核的外表面的方式卷繞的至少一個(gè)線形的內(nèi)集電器以及內(nèi)電極活性材料層。
[0087]所述內(nèi)電極可具有如下結(jié)構(gòu):所述內(nèi)電極活性材料層形成在所述線形的內(nèi)集電器的整個(gè)表面上的結(jié)構(gòu)；或所述內(nèi)電極活性材料層以圍繞所述卷繞的線形的內(nèi)集電器的外表面的方式形成的結(jié)構(gòu)。
[0088]其中，關(guān)于內(nèi)電極活性材料層形成在線形內(nèi)集電器的整個(gè)表面上的結(jié)構(gòu)，在圖8中所示的情況中，在將線形的內(nèi)集電器220卷繞在用于供應(yīng)鋰離子的核210外表面上之前，可以將內(nèi)電極活性材料層230形成在一個(gè)線形內(nèi)集電器220的表面上，且在圖9中所示的情況中，可以將內(nèi)電極活性材料層330形成在兩個(gè)以上線形的內(nèi)集電器320的表面上，然后將兩個(gè)以上線形的內(nèi)集電器320在相互交叉的同時(shí)卷繞在一起，這在提高電池的倍率特性方面是有利的。
[0089]關(guān)于以圍繞卷繞的線形的內(nèi)集電器外表面的方式形成內(nèi)電極活性材料層的結(jié)構(gòu)，線形的內(nèi)集電器可以卷繞在用于供應(yīng)鋰離子的核的外表面上，然后以圍繞所述卷繞的線形的內(nèi)集電器的方式形成內(nèi)電極活性材料層。
[0090]在本發(fā)明中，線形的內(nèi)集電器220、320、420、520優(yōu)選由如下材料制成:不銹鋼、
鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上經(jīng)碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行處理的不銹鋼；鋁-鎘合金；在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物；或?qū)щ娋酆衔?。這種集電器用于收集由活性材料的電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電子或供應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)所需要的電子。通常，集電器由諸如銅或鋁的金屬制成。特別地，當(dāng)集電器由在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娋酆衔镏瞥蓵r(shí)，集電器的柔性比由諸如銅或鋁的金屬制成的集電器更高。此外，可以使用聚合物集電器代替金屬集電器以減輕電池的重量。
[0091]所述導(dǎo)電材料可以包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫、銦錫氧化物(ITO)、銀、鈀和鎳等。所述導(dǎo)電聚合物可包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚氮化硫等。然而，對(duì)用于集電器的不導(dǎo)電聚合物，其類型沒(méi)有特別限制。
[0092]同時(shí)，所述外電極可以以如下結(jié)構(gòu)形成:具有以圍繞所述隔離層240、340的外表面的方式卷繞的片形的外集電器250、350和圍繞所述片形的外集電器250、350的外表面的外電極活性材料層260、360的結(jié)構(gòu)，但不能限制于此。例如，所述外電極可以以如下結(jié)構(gòu)形成:具有圍繞所述隔離層的外表面的外電極活性材料層和以圍繞所述外電極活性材料層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器的結(jié)構(gòu)；具有以圍繞所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器和圍繞所述片形的外集電器的外表面并與所述隔離層接觸的外電極活性材料層的結(jié)構(gòu)；或具有圍繞所述隔離層的外表面的外電極活性材料層和通過(guò)包覆在所述外電極活性材料層中而包含在所述外電極活性材料層內(nèi)并以圍繞與其隔開(kāi)的所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器的結(jié)構(gòu)。
[0093]此外，在將片形的外集電器卷繞在隔離層的外表面上之前，將外電極活性材料層形成在片形的外集電器的至少一個(gè)表面上以得到片形的層壓物，并將片形的層壓物卷繞在隔離層的外表面上，形成外電極。即，如圖10中所示，通過(guò)將由外電極活性材料層460和片形的外集電器450層壓得到的片形的層壓物450、460卷繞在隔離層440的外表面上，可以形成外電極。
[0094]外集電器250、350、450、550可以為網(wǎng)狀物的形式，從而能夠提供更高的表面積。這種外集電器250、350、450、550可以由如下材料制成:不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上經(jīng)碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行處理的不銹鋼；鋁_鎘合金；在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物；導(dǎo)電聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金屬粉末的金屬糊料；或包含石墨、炭黑或碳納米管的碳粉末的碳糊料。
[0095]同時(shí)，外集電器可以在其至少一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部，從而進(jìn)一步提高其表面積。所述凹部可以形成連續(xù)圖案或間斷圖案。即，可以以在縱向上相互隔開(kāi)的方式形成具有連續(xù)圖案的凹部，或可以以間斷圖案的形式形成多個(gè)孔。所述多個(gè)孔可以為圓形或多邊形形狀。
[0096]此外，根據(jù)如圖11中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述外電極可以為片形的外電極，其包含:外集電器451、形成在所述外集電器一個(gè)表面上的外電極活性材料層452、形成在所述外電極活性材料層的頂面上并包含導(dǎo)電材料和粘合劑的導(dǎo)電層453、形成在所述導(dǎo)電層頂面上的第一多孔支持層454以及形成在所述外集電器另一個(gè)表面上的第二支持層 455。
[0097]所述第一支持層454可以為網(wǎng)狀物形式的多孔膜或無(wú)紡布。這種多孔結(jié)構(gòu)使得電解液良好地引入到外電極活性材料層452中，另外所述第一支持層454自身提供優(yōu)異的電解液浸潰性并提供相應(yīng)的離子傳導(dǎo)性，由此防止電池內(nèi)電阻升高并最終防止電池性能劣化。
[0098]所述第一支持層454可以得自選自如下的任意一種:高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚縮醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯及它們的混合物。
[0099]同時(shí)，在所述第一支持層454的頂面上還可以形成具有導(dǎo)電材料和粘合劑的導(dǎo)電材料涂層。所述導(dǎo)電材料涂層能夠提高電極活性材料層的導(dǎo)電性以降低電極電阻，由此防止電池性能劣化。
[0100]所述導(dǎo)電材料和粘合劑可以與用于下述導(dǎo)電層中的那些相同。
[0101]這種導(dǎo)電材料涂層在應(yīng)用于正極中時(shí)比應(yīng)用于負(fù)極中更有利，這是因?yàn)檎龢O活性材料層的導(dǎo)電性低而強(qiáng)化了由電極電阻升高造成的性能劣化，而在所述負(fù)極中由于活性材料層具有相對(duì)良好的導(dǎo)電性，由此受導(dǎo)電材料涂層的影響不大而展示與常規(guī)負(fù)極類似的性倉(cāng)泛。
[0102]在所述導(dǎo)電材料涂層中，導(dǎo)電材料和粘合劑可以以80:20?99:1的重量比存在。使用大量粘合劑會(huì)造成電極電阻急劇升高。因此，當(dāng)滿足這種數(shù)值范圍時(shí)，能夠防止電極電阻急劇升高。此外，如上所述，由于第一支持層充當(dāng)能夠防止電極活性材料層脫落的緩沖層，所以電極柔性不會(huì)因以相對(duì)少的量使用粘合劑而受到大的影響。
[0103]同時(shí)，第二支持層455可以為可以由選自如下的任意一種制成的聚合物膜:聚烯烴樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂及它們的混合物。
[0104]同時(shí)，導(dǎo)電層453可以具有多孔結(jié)構(gòu)以將電解液良好地引入電極活性材料層中，并具有0.01?5 μ m的孔徑和5?70%的孔隙率。
[0105]所述導(dǎo)電材料可以包含選自如下的任意一種:炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纖維、碳納米管、石墨烯及它們的混合物，但不限制于此。
[0106]所述粘合劑可以選自:聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚丙烯酸丁脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚環(huán)氧乙烷、聚芳酯、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基普魯蘭、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、普魯蘭、羧甲基纖維素、丁苯橡膠、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰亞胺及它們的混合物，但不限制于此。
[0107]同時(shí)，用于供應(yīng)鋰離子的核110、210、310、410、510包含電解質(zhì)，所述電解質(zhì)可以選自:使用碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯(BC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯(MF)、Y-丁內(nèi)酉旨U-BL)、環(huán)丁砜、乙酸甲酯(MA)或丙酸甲酯(MP)的非水電解液；使用PEO、PVdF, PVdF-HFP, PMMA,PAN或PVAc的膠凝聚合物電解質(zhì)；以及使用ΡΕ0、聚環(huán)氧丙烷(PPO)、聚醚亞胺(PEI)、聚硫化乙烯(PES)或聚乙酸乙烯酯(PVAc)的固體電解質(zhì)，但不限制于此。所述電解質(zhì)還可以包含鋰鹽，所述鋰鹽可選自:LiCl、LiBr, Lil、LiClO4, LiBF4' LiB10Cl10' LiPF6, LiCF3SO3'LiCF3CO2' LiAsF6, LiSbF6' LiAlCl4, CH3SO3L1、CF3SO3L1、(CF3SO2) 2NL1、氯硼酸鋰、低級(jí)脂族碳酸鋰、四苯基硼酸鋰及它們的混合物。
[0108]用于供應(yīng)鋰離子的這種核110、210、310、410、510可以僅由電解質(zhì)構(gòu)成，特別地，可以通過(guò)使用多孔載體形成液體電解質(zhì)。所述內(nèi)電極可以為負(fù)極或正極，且所述外電極可以為與所述內(nèi)電極相對(duì)應(yīng)的正極或負(fù)極。在本發(fā)明中，電極活性材料層使得離子移動(dòng)通過(guò)集電器，且通過(guò)離子的相互作用如離子進(jìn)入和離開(kāi)電解質(zhì)層的嵌入/脫嵌來(lái)造成離子的運(yùn)動(dòng)。
[0109]這些電極活性材料層可以分為負(fù)極活性材料層和正極活性材料層。
[0110]具體地，當(dāng)內(nèi)電極為負(fù)極且外電極為正極時(shí)，其內(nèi)活性材料層可以包含選自如下的活性材料:天然石墨、人造石墨或碳質(zhì)材料；鋰-鈦復(fù)合氧化物(LTO)和包括S1、Sn、L1、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni和Fe的金屬(Me);所述金屬的合金；所述金屬的氧化物(MeOx);所述金屬和碳的復(fù)合材料；及它們的混合物，且其外活性材料層可以包含選自如下的活性材料:LiCoO2' LiN12' LiMn2O4' LiCoPO4' LiFePO4' LiNiMnCoO2' LiNihTzCoxMlyI^zO2 (其中 Ml 和 M2各自獨(dú)立地選自:A1、N1、Co、Fe、Mn、V、Cr、T1、W、Ta、Mg和Mo，且x、y和z各自獨(dú)立地為形成氧化物的元素的原子分?jǐn)?shù)，其中O ( x〈0.5,0 ^ y〈0.5,0^ z<0.5，且x+y+z ( I)及它們的混合物。
[0111]或者，當(dāng)內(nèi)電極為正極且外電極為負(fù)極時(shí)，內(nèi)活性材料層變?yōu)檎龢O活性材料層且外活性材料層變?yōu)樨?fù)極活性材料層。
[0112]電極活性材料層包含電極活性材料、粘合劑和導(dǎo)電材料，并將其與集電器組合以形成電極。如果電極因由外力造成的折疊或嚴(yán)重彎曲而發(fā)生變形，則電極活性材料會(huì)脫落。電極活性材料的這種脫落劣化電池性能并降低電池容量。然而，卷繞的片形的外集電器具有彈性以在因外力而變形期間使力分散。由此，電極活性材料層不易變形而防止活性材料脫落。
[0113]在本發(fā)明中，隔離層140、240、340、440、540可以為電解質(zhì)層或隔膜。充當(dāng)離子通道的電解質(zhì)層可以由選自如下電解質(zhì)的電解質(zhì)制成:使用PEO、PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN或PVAc的凝膠型聚合物電解質(zhì)；或使用ΡΕ0、聚環(huán)氧丙烷(PPO)、聚乙撐亞胺(PEI)、聚硫化乙烯(PES)或聚乙酸乙烯酯(PVAc)的固體電解質(zhì)。優(yōu)選使用聚合物或陶瓷玻璃作為骨架形成固體電解質(zhì)的基體。在典型的聚合物電解質(zhì)的情況中，即使當(dāng)離子傳導(dǎo)率滿足時(shí)，離子的移動(dòng)在反應(yīng)速率方面仍非常緩慢。由此，與固體電解質(zhì)相比，優(yōu)選使用有助于離子運(yùn)動(dòng)的凝膠型聚合物電解質(zhì)。凝膠型聚合物電解質(zhì)的機(jī)械性能差，由此可包含多孔載體或交聯(lián)的聚合物以改善差的機(jī)械性能。本發(fā)明的電解質(zhì)層能夠充當(dāng)隔膜，由此可省略另外的隔膜。
[0114]在本發(fā)明中，電解質(zhì)層可還包含鋰鹽。鋰鹽能夠改善離子傳導(dǎo)性和響應(yīng)時(shí)間。所述鋰鹽的非限制性實(shí)例可以包括:LiCl、LiBr、Lil、LiClO4' LiBF4' LiB10Cl10' LiPF6, LiCF3SO3'LiCF3CO2' LiAsF6, LiSbF6' LiAlCl4, CH3SO3L1、CF3SO3L1、(CF3SO2) 2NL1、氯硼酸鋰、低級(jí)脂族碳酸鋰和四苯基硼酸鋰。
[0115]所述隔膜的實(shí)例包括但不限于:由選自乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物中的聚烯烴類聚合物制成的多孔基材；由選自聚酯、聚縮醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯中的聚合物制成的多孔基材；或由無(wú)機(jī)粒子和粘合劑聚合物的混合物制成的多孔基材。其中，為了使得用于供應(yīng)鋰離子的核的鋰離子轉(zhuǎn)移到外電極，優(yōu)選使用與由選自如下物質(zhì)中的聚合物制成的多孔基材相對(duì)應(yīng)的無(wú)紡布隔膜:聚酯、聚縮醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯。
[0116]下文中，將參考圖10對(duì)制備線纜型二次電池的方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0117]首先，將其中內(nèi)電極活性材料層430形成在內(nèi)集電器表面上的線形的內(nèi)集電器420進(jìn)行卷繞以得到中心部分為空的中空內(nèi)電極。通過(guò)常規(guī)涂布方法如通過(guò)電鍍法或陽(yáng)極氧化法可以將內(nèi)電極活性材料層430形成在線形的內(nèi)集電器420的表面上。此外，優(yōu)選實(shí)施其中通過(guò)逗點(diǎn)涂布機(jī)或狹縫模具涂布機(jī)來(lái)涂布含活性材料的電極漿料的涂布方法。另外，利用浸涂或使用擠出機(jī)的擠出涂布可以涂布含活性材料的電極漿料。
[0118]隨后，以圍繞內(nèi)電極的外表面的方式形成隔離層440以防止短路。然后，將外電極活性材料層460形成在片形的外集電器450的一個(gè)表面上以得到片形的層壓物450、460，并將片形的層壓物450、460卷繞在隔離層440的外表面上，從而形成外電極。由此，制備電極組件。
[0119]然后，將電解液引入內(nèi)電極空的中心部分中以形成用于用于供應(yīng)鋰離子的核410。
[0120]由此，在電極組件的外表面上形成包裝470之后通過(guò)引入電解液可以形成用于供應(yīng)鋰離子的核410，但在形成卷繞的線形的內(nèi)電極之前通過(guò)使用擠出機(jī)引入聚合物電解質(zhì)可以以線的形式形成核410，通過(guò)提供由海綿材料制成的線形的載體并向其中引入非水電解液可以形成所述核410，或通過(guò)在提供內(nèi)電極之后將非水電解液引入內(nèi)電極中心空的空間內(nèi)可以形成所述核410。
[0121]最后，將電解液的引入部分完全密封以制備線纜型二次電池。
[0122]下文中，將參考圖12對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。
[0123]參考圖12，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的線纜型二次電池包含:電極組件，所述電極組件具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸，包含兩個(gè)以上的用于供應(yīng)鋰離子的核510，所述核510包含電解質(zhì)；相互平行布置的兩個(gè)以上的內(nèi)電極，各個(gè)內(nèi)電極具有以圍繞用于供應(yīng)鋰離子的各個(gè)核510的外表面的方式卷繞的一個(gè)或多個(gè)線形的內(nèi)集電器520和形成在線形的內(nèi)集電器520表面上的內(nèi)電極活性材料層530、用于圍繞內(nèi)電極的外表面以防止短路的隔離層540以及具有以圍繞隔離層540的外表面的方式卷繞的片形的外集電器550和外電極活性材料層560的外電極；以及本發(fā)明的包裝570，所述包裝570緊密圍繞電極組件的外表面。
[0124]由于這種線纜型二次電池具有多個(gè)內(nèi)電極，所以能夠調(diào)節(jié)內(nèi)電極的數(shù)目以控制電極活性材料層的裝載量以及電池容量，并能夠防止由于存在多個(gè)電極而導(dǎo)致的短路可能性。
[0125]此外，本發(fā)明提供一種制備線纜型二次電池的方法，包括:
[0126](SI)提供具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸的電極組件，所述電極組件包含內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層以及圍繞所述隔離層的外表面的外電極；
[0127](S2)提供濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層的長(zhǎng)度比所述電極組件外表面的周長(zhǎng)更長(zhǎng)并包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜；
[0128](S3)以在濕氣阻擋層兩端中的密封聚合物層在預(yù)定部分相互重疊的方式利用濕氣阻擋層圍繞所述電極組件的外表面；以及
[0129](S4)將圍繞有所述濕氣阻擋層的電極組件進(jìn)行熱處理，由此在所述濕氣阻擋層的兩端將所述密封聚合物層的重疊部分粘合。
[0130]優(yōu)選地，在步驟(S2)中提供的濕氣阻擋層可以包含在所述濕氣阻擋膜與兩個(gè)密封聚合物層之間的至少一個(gè)表面上的機(jī)械支持層，且另外在步驟(S2)中提供的濕氣阻擋層可以具有其中依次層壓密封聚合物層、機(jī)械支持層、濕氣阻擋層的金屬片和另一個(gè)密封聚合物層的結(jié)構(gòu)。
[0131]在本發(fā)明中，長(zhǎng)度比電極組件的外表面的周長(zhǎng)更長(zhǎng)的濕氣阻擋層以濕氣阻擋層兩端的密封層在預(yù)定部分中重疊的方式構(gòu)造。例如，比電極組件的外表面的周長(zhǎng)更長(zhǎng)的長(zhǎng)度可以為電極組件的外表面周長(zhǎng)的I?99%,優(yōu)選I?70%,更優(yōu)選3?50%,最優(yōu)選5?30%。
[0132]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，步驟(S4)可以包括在熱處理之前將圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件插入熱縮管中，由此通過(guò)所述管的收縮使得所述熱縮管結(jié)合到圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件，同時(shí)在所述濕氣阻擋層的兩端將所述密封聚合物層的重疊部分粘合。
[0133]〈制備被包裝的線纜型二次電池〉
[0134]實(shí)施例1
[0135]將含石墨/超導(dǎo)電乙炔炭黑(Denka black) /PVdF ( = 70/5/25重量％ )的漿料涂布在250 μ m的Cu線上，以得到具有石墨電極層的線形的電極。對(duì)得到的四個(gè)線形的內(nèi)電極進(jìn)行卷繞以制備其內(nèi)部為空的彈簧型內(nèi)電極，從而能夠向其中插入用于供應(yīng)鋰離子的核。然后，以圍繞內(nèi)電極的方式卷繞隔膜以形成隔離層。將LiCoO2/超導(dǎo)電乙炔炭黑/PVdF(=85/5/15重量％)的漿料涂布在Al箔上，在所述Al箔上涂布了用于導(dǎo)電層的漿料(超導(dǎo)電乙炔炭黑/PVdF = 40/60)，并將作為多孔聚合物基材的無(wú)紡布放置在用于導(dǎo)電層的漿料上，隨后干燥，從而得到片形的外電極。將得到的片形的外電極切割成2_寬度的片，并進(jìn)行卷繞以圍繞內(nèi)電極/隔離層，從而得到電極組件。
[0136]同時(shí)，使用作為濕氣阻擋膜的Al片、形成為兩側(cè)的聚丙烯的密封聚合物層以及PET的機(jī)械支持層以得到濕氣阻擋層(PP/PET/A1片/PP)。首先卷繞濕氣阻擋層以圍繞上述得到的電極組件，使得濕氣阻擋層的某些部分相互重疊以形成重疊的“O”形。在該過(guò)程中，將具有濕氣阻擋層的電極組件放入其上部和下部為U形的模具中，隨后在150°C和50kg載荷的條件下加熱并壓縮3秒鐘，以結(jié)合密封聚合物層(此時(shí)，保持用于引入電解液的入口而不密封)。通過(guò)未密封部，使用注射器將非水電解液(1M LiPF6, EC/PC/DEC)引入內(nèi)電極的中心，從而形成用于供應(yīng)鋰離子的核，隨后將濕氣阻擋層的未密封部完全密封。
[0137]然后，在150°C下應(yīng)用PET的熱縮管并持續(xù)I分鐘，使得濕氣阻擋層密封且熱縮管發(fā)生收縮以在電極組件的外表面上形成致密包裝。由此，制備了被包裝的線纜型二次電池。將用于線纜型二次電池的包裝的外表面示于圖14的照片中。
[0138]實(shí)施例2
[0139]除了在PET的熱縮管不存在的條件下僅將濕氣阻擋層(PP/PET/A1片/PP)應(yīng)用于電極組件中以形成包裝之外，重復(fù)實(shí)施例1的程序。由此，制備了被包裝的線纜型二次電池。將使用的包裝示于圖15的照片中。
[0140]比較例I
[0141]除了在濕氣阻擋層不存在的條件下僅將PET的熱縮管應(yīng)用于電極組件中以形成包裝之外，重復(fù)實(shí)施例1的程序。由此，制備了被包裝的線纜型二次電池。
[0142]比較例2
[0143]除了在濕氣阻擋層的僅一個(gè)表面上形成密封聚合物層而不是3層結(jié)構(gòu)，然后應(yīng)用于電極組件中以形成包裝之外，重復(fù)實(shí)施例1的程序。由此，制備了被包裝的線纜型二次電池。
[0144]比較例3
[0145]除了將濕氣阻擋層以某些部分未重疊的形式(管形)應(yīng)用于電極組件中以形成包裝之外，重復(fù)實(shí)施例1的程序。由此，制備了被包裝的線纜型二次電池。
[0146]試驗(yàn)例
[0147]關(guān)于實(shí)施例和比較例中制備的線纜型二次電池，在4.2?3.0V的電壓條件下在
0.5C的電流密度下實(shí)施充/放電工藝。將其結(jié)果示于圖13中。如圖13中所示，實(shí)施例的具有濕氣阻擋層的電池比比較例I的僅具有熱縮管的電池展示了更優(yōu)異的壽命特性。這種包裝能夠用于線纜型電池中以有效抑制由濕氣造成的壽命特性的劣化。
[0148]此外，將實(shí)施例1的電池與比較例2的僅在濕氣阻擋層的一個(gè)表面上具有密封層的電池和比較例3的具有未重疊的濕氣阻擋層的電池相比，能夠確認(rèn)根據(jù)實(shí)施例1的包裝能夠有效抑制因濕氣造成的壽命特性的劣化。
[0149]<附圖標(biāo)記說(shuō)明>
[0150]1:濕氣阻擋膜
[0151]2:密封聚合物層
[0152]3:濕氣阻擋膜與密封聚合物層之間的膠粘劑層
[0153]4:機(jī)械支持層
[0154]5:濕氣阻擋膜與機(jī)械支持層之間的膠粘劑層
[0155]6:熱縮管
[0156]10、20、30、40、50:濕氣阻擋層
[0157]30、170、270、370、470、570:線纜型二次電池用包裝
[0158]210、310、410、510:用于供應(yīng)鋰離子的核
[0159]120、220、320、420、520:內(nèi)集電器
[0160]130、230、330、430、530:內(nèi)電極活性材料層
[0161]140、240、340、440、540:隔離層
[0162]150、250、350、450、550:外電極活性材料層
[0163]160、260、360、460、560:外集電器
[0164]451:外集電器
[0165]452:外電極活性材料層
[0166]453:導(dǎo)電層
[0167]454:第一支持層
[0168]455:第二支持層
【權(quán)利要求】
1.一種線纜型二次電池用包裝，所述包裝圍繞所述線纜型二次電池中的電極組件，所述包裝具有濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜， 其中所述濕氣阻擋層為圍繞所述電極組件的管形，且在所述濕氣阻擋層兩端的密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊并粘合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的包裝，其中所述濕氣阻擋層包含金屬片或聚合物片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的包裝，其中所述金屬片包含選自如下材料中的任意一種:鐵(Fe)、碳(C)、鉻(Cr)、猛(Mn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、它們的等價(jià)物及其中兩種以上的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的包裝，其中所述聚合物片由選自如下材料中的至少一種構(gòu)成--聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚合物粘土復(fù)合材料和液晶聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的包裝，其中所述密封聚合物層包含選自如下材料中的任意一種:聚丙烯-丙烯酸的共聚物、聚乙烯-丙烯酸的共聚物、聚氯丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯的三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯的共聚物及它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的包裝，其中所述濕氣阻擋層包含在所述濕氣阻擋膜與所述密封聚合物層之間的膠粘劑層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的包裝，其還包含圍繞所述濕氣阻擋層的外表面的熱縮管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的包裝，其中所述熱縮管包含選自如下材料中的至少一種:聚烯烴、聚酯、含氟樹(shù)脂和聚氯乙烯(PVC)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的包裝，其中所述濕氣阻擋層包含在所述濕氣阻擋膜與兩個(gè)密封聚合物層之間的至少一個(gè)表面上的機(jī)械支持層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的包裝，其中所述濕氣阻擋層具有其中依次層壓密封聚合物層、機(jī)械支持層、濕氣阻擋層的金屬片和另一個(gè)密封聚合物層的結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的包裝，其中所述機(jī)械支持層為選自如下的至少一種聚合物:聚烯烴、聚酯、聚酰亞胺和聚酰胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的包裝，其中所述濕氣阻擋層包含金屬片。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的包裝，其中在所述濕氣阻擋膜與所述機(jī)械支持層之間還形成膠粘劑層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的包裝，其還包含圍繞所述濕氣阻擋層的外表面的熱縮管。
15.一種線纜型二次電池，包含: 電極組件，所述電極組件具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸，所述電極組件包含:包含內(nèi)集電器和內(nèi)電極活性材料的內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層以及包含以圍繞所述隔離層的外表面的方式形成的外集電器和外電極活性材料的外電極；和 權(quán)利要求1?14中任一項(xiàng)的包裝，所述包裝緊密圍繞所述電極組件的外表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中通過(guò)以所述電極組件的兩端露出到外部的方式緊密卷繞所述電極組件的外表面，形成所述包裝。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述電極組件的內(nèi)電極包含:包含電解質(zhì)的用于供應(yīng)鋰離子的核、以圍繞所述用于供應(yīng)鋰離子的核的外表面的方式卷繞的至少一個(gè)線形的內(nèi)集電器以及內(nèi)電極活性材料層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述內(nèi)電極具有如下結(jié)構(gòu): 所述內(nèi)電極活性材料層形成在所述線形的內(nèi)集電器的整個(gè)表面上的結(jié)構(gòu)；或 所述內(nèi)電極活性材料層以圍繞所述卷繞的線形的內(nèi)集電器的外表面的方式形成的結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述內(nèi)集電器由如下材料制成:不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上經(jīng)碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行處理的不銹鋼；鋁-鎘合金；在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物；或?qū)щ娋酆衔铩?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述外電極以如下結(jié)構(gòu)形成: 具有以圍繞所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器和圍繞所述片形的外集電器的外表面的外電極活性材料層的結(jié)構(gòu)； 具有圍繞所述隔離層的外表面的外電極活性材料層和以圍繞所述外電極活性材料層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器的結(jié)構(gòu)； 具有以圍繞所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器和圍繞所述片形的外集電器的外表面并與所述隔離層接觸的外電極活性材料層的結(jié)構(gòu)；或 具有圍繞所述隔離層的外表面的外電極活性材料層和通過(guò)包覆在所述外電極活性材料層中而包含在所述外電極活性材料層內(nèi)并以圍繞與其隔開(kāi)的所述隔離層的外表面的方式卷繞的片形的外集電器的結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中通過(guò)以圍繞所述隔離層的外表面的方式對(duì)片形的外集電器進(jìn)行卷繞而形成所述外電極，所述片形的外電極通過(guò)所述外電極活性材料層與所述片形的外集電器的結(jié)合來(lái)形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述外電極為片形的外電極，其包含:夕卜集電器、形成在所述外集電器的一個(gè)表面上的外電極活性材料層、形成在所述外電極活性材料層的頂面上并包含導(dǎo)電材料和粘合劑的導(dǎo)電層、形成在所述導(dǎo)電層的頂面上的第一多孔支持層以及形成在所述外集電器的另一個(gè)表面上的第二支持層。
23.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述外集電器為網(wǎng)狀物形式。
24.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述外集電器由如下材料制成:不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上經(jīng)碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行處理的不銹鋼；鋁_鎘合金；在其表面上經(jīng)導(dǎo)電材料進(jìn)行處理的不導(dǎo)電聚合物；導(dǎo)電聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、TaXu,Ba或ITO的金屬粉末的金屬糊料；或包含石墨、炭黑或碳納米管的碳粉末的碳糊料。
25.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述電極組件包含: 用于供應(yīng)鋰離子的核，所述核包含:電解質(zhì)；內(nèi)電極，所述內(nèi)電極包含以圍繞所述用于供應(yīng)鋰離子的核的外表面的方式卷繞的一個(gè)或多個(gè)線形的內(nèi)集電器和形成在所述線形的內(nèi)集電器的表面上的內(nèi)電極活性材料層； 隔離層，所述隔離層圍繞所述內(nèi)電極的外表面以防止電極之間短路；以及片形的外電極，所述外電極圍繞所述隔離層的外表面并包含:外集電器、形成在所述外集電器的一個(gè)表面上的外電極活性材料層、形成在所述外電極活性材料層的頂面上并包含導(dǎo)電材料和粘合劑的導(dǎo)電層、形成在所述導(dǎo)電層的頂面上的第一多孔支持層以及形成在所述外集電器的另一個(gè)表面上的第二支持層。
26.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述內(nèi)電極為負(fù)極或正極，且所述外電極為相對(duì)應(yīng)的正極或負(fù)極。
27.根據(jù)權(quán)利要求15的線纜型二次電池，其中所述隔離層為電解質(zhì)層或隔膜。
28.一種制備線纜型二次電池的方法，包括: (51)提供具有預(yù)定形狀的水平橫截面并縱向延伸的電極組件，所述電極組件包含:內(nèi)電極、圍繞所述內(nèi)電極以防止電極之間短路的隔離層以及圍繞所述隔離層的外表面的外電極； (52)提供濕氣阻擋層，所述濕氣阻擋層的長(zhǎng)度比所述電極組件的外表面的周長(zhǎng)更長(zhǎng)，且所述濕氣阻擋層包含在濕氣阻擋膜的兩個(gè)外表面上的密封聚合物層和設(shè)置在所述密封聚合物層之間的濕氣阻擋膜； (53)以在濕氣阻擋層的兩端中的密封聚合物層在預(yù)定部分中相互重疊的方式利用所述濕氣阻擋層圍繞所述電極組件的外表面；以及 (54)將圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件進(jìn)行熱處理，由此在所述濕氣阻擋層的兩端將所述密封聚合物層的重疊部分粘合。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中在所述步驟(S2)中提供的所述濕氣阻擋層包含在所述濕氣阻擋膜與兩個(gè)密封聚合物層之間的至少一個(gè)表面上的機(jī)械支持層。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中在所述步驟(S2)中提供的所述濕氣阻擋層具有其中依次層壓密封聚合物層、機(jī)械支持層、濕氣阻擋層的金屬片和另一個(gè)密封聚合物層的結(jié)構(gòu)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述步驟(S4)還包括在熱處理之前將圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件插入熱縮管中，由此通過(guò)所述管的收縮使所述熱縮管結(jié)合到圍繞有所述濕氣阻擋層的所述電極組件，同時(shí)在所述濕氣阻擋層的兩端將所述密封聚合物層的重疊部分粘合。
【文檔編號(hào)】H01M10/04GK104396043SQ201480000804
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月29日
【發(fā)明者】權(quán)友涵, 吳丙薰, 金橡熏, 金帝映, 金孝美 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg 化學(xué)