锂二次电池制造技术

技术编号:15645261 阅读:292 留言:0更新日期:2017-06-16 21:11
本发明专利技术涉及一种锂二次电池,其包含:正极,负极,插入到所述正极和所述负极之间的隔膜,以及通过将锂盐溶于非水溶剂中而得到的非水电解液。所述隔膜包含:具有孔的多孔衬底,其中所述多孔衬底为聚酯类无纺布;和位于所述多孔衬底的至少一个表面上并具有无机粒子和粘结剂聚合物的多孔涂层,所述无机粒子通过所述粘结剂聚合物而相互连接并固定,所述多孔涂层具有通过所述无机粒子之间的间隙体积而在其中形成的孔。所述非水溶剂为在25℃下具有1.94cP以上粘度的高粘度非水溶剂。这种锂二次电池由于其具有所述高粘度非水溶剂和对所述溶剂具有良好润湿性的所述隔膜而提供了改进的安全性和优异的充放电特性。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池本专利技术专利申请是基于申请日为2010年8月10日,专利技术名称为“锂二次电池”,申请号为201080004042.2的中国专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2009年8月10日在韩国提交的韩国专利申请10-2009-0073369、2009年8月10日在韩国提交的韩国专利申请10-2009-0073374和2010年8月10日在韩国提交的韩国专利申请10-2010-0076689的优先权,通过参考将其全部内容并入到本文中。
本专利技术涉及锂二次电池,更特别地,本专利技术涉及具有非水电解液的锂二次电池,所述非水电解液具有稳定的高粘度非水溶剂。
技术介绍
近来,对能量储存技术的关注进一步增加。随着能量储存技术延伸到移动电话、可携式摄像机和笔记本型个人电脑、并进一步延伸到电动车辆,对用作这种电子装置电源的电池的高能量密度的要求增加。锂离子二次电池是最令人满意的电池中的一种,且许多研究正在积极进展当中。20世纪90年代早期开发的锂二次电池包含:由能够嵌入或脱嵌锂离子的碳材料制成的负极,由含锂的氧化物制成的正极,插入所述负极和所述正极之间的隔膜,以及通过将适当量的锂盐溶于非水溶剂中而得到的非水电解液。锂二次电池的非水溶剂可使用具有极性的混合溶剂,其中可适当混合环状碳酸酯化合物如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯与线状碳酸酯化合物如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯。此处,对非水溶剂进行控制以具有低粘度,从而对隔膜显示良好的润湿性。换言之,仅在通过非水溶剂对隔膜进行充分润湿时才能够对锂二次电池进行充电或放电。然而,通常使用的非水溶剂与普通的隔膜如聚烯烃类多孔膜或聚酯类无纺布具有不同的极性,从而需要提高非水溶剂对隔膜的润湿性。如果非水溶剂对隔膜的润湿性发生劣化,则锂二次电池的充电或放电变差或不能进行。因此,通过使用具有低粘度的非水溶剂或添加特定量的低粘度有机溶剂以降低粘度,将非水溶剂对隔膜的润湿性保持在特定水平上。在通常情况中,在25℃下非水溶剂具有等于或稍高于1.0cP的粘度。然而,使用具有低粘度的非水溶剂可造成水的泄露,且这种非水溶剂因其强挥发性而易于蒸发。另外,由于具有低粘度的非水溶剂的强可燃性,由过充电、热散逸或隔膜的刺穿而造成的诸如燃烧或爆炸的安全相关问题变得更差。在锂二次电池的爆炸事故成为社会问题的如今,更认真地考虑这种安全相关问题。由此,仍强烈需要使用具有高粘度(在25℃下的粘度通常为1.4cP以上)并具有高闪点的非水溶剂。然而,如果将含有在25℃下具有1.4cP以上高粘度的非水溶剂的非水电解液用于普通隔膜如聚烯烃类多孔膜或无纺布时,对隔膜的润湿性变差,从而使得锂二次电池的充电或放电性能大大下降或不能进行充放电。为了解决这种问题,已经提出了许多方法,诸如添加表面活性剂或在注入非水电解液时施加热或压力,但这些方法需要附加工艺,因此它们都是不经济的。同时,韩国公开专利公布2007-0019958公开了一种具有多孔涂层的隔膜,其中通过利用无机粒子和粘结剂聚合物的混合物涂布具有多个孔的多孔衬底的至少一个表面来形成所述多孔涂层。这种结构的隔膜在多孔膜发生热收缩或隔膜被刺穿时阻止了负极和正极之间的短路,从而提高了锂二次电池的安全性。然而,尽管锂二次电池具有这种隔膜,但是仍未解决由低粘度非水溶剂造成的上述问题。
技术实现思路
技术问题设计本专利技术以解决先前技术中的问题,因此,本专利技术涉及一种锂二次电池,所述锂二次电池通过使用高粘度非水溶剂而具有提高的安全性和优异的充放电特性。技术方案在本专利技术的一个方面中,提供了一种锂二次电池,其包含:正极,负极,插入到所述正极和所述负极之间的隔膜,以及通过将锂盐溶于非水溶剂中而得到的非水电解液,其中所述隔膜包含:具有孔的多孔衬底;和位于所述多孔衬底的至少一个表面上并具有无机粒子和粘结剂聚合物的多孔涂层,所述无机粒子通过所述粘结剂聚合物而相互连接并固定,所述多孔涂层具有通过无机粒子之间的间隙体积(interstitialvolume)而在其中形成的孔,其中所述非水溶剂为在25℃下具有1.4cP以上粘度的高粘度非水溶剂。在本专利技术的锂二次电池中,所述多孔衬底可使用聚烯烃类多孔膜,例如以单独或以混合物的形式使用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯。此外,所述多孔衬底可使用由聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯以单独或以混合物的形式制成的无纺布。在本专利技术的锂二次电池中,所述多孔涂层的无机粒子优选具有0.001~10μm的平均直径。此处,所述无机粒子可以以单独或以混合物的形式使用介电常数为5以上的无机粒子和具有锂离子传输能力的无机粒子。在本专利技术的锂二次电池中,所述粘结剂聚合物优选具有15~45MPa1/2的溶解度参数,例如聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、羧甲基纤维素等。在本专利技术的锂二次电池中,所述高粘度非水溶剂在25℃下优选具有2.0cP以上的粘度,且所述高粘度非水溶剂可包括γ-丁内酯、氟代碳酸亚乙酯或它们的混合物。特别地,所述高粘度非水溶剂优选包括离子液体如咪唑类离子液体、铵类离子液体、吡咯烷类离子液体、吡啶(pyridinium)类离子液体和类离子液体,其可单独或以混合物的形式使用。有益效果根据本专利技术,利用无机粒子和粘结剂聚合物形成的多孔涂层提高了高粘度非水溶剂对隔膜的润湿性。因此,所述高粘度非水溶剂变得可用,此外,能够减少与非水溶剂混合的低粘度溶剂的量。由此,可制备具有提高的安全性和优异的充放电特性的锂二次电池。附图说明参考附图,从实施方案的下列说明,本专利技术的其他目的和方面变得明显,其中:图1为显示比较例1的纽扣电池的充放电结果的图;图2为显示实施例1和2的纽扣电池在0.5C循环条件下进行的充放电结果的图;图3为显示实施例3~6和比较例2~3的纽扣电池的充放电结果的图;以及图4为显示比较例4~5和实施例7~10的纽扣电池的充放电结果的图。具体实施方式在下文中,将参考附图对本专利技术的优选实施方案进行详细说明。在进行说明之前,应理解,不能将说明书和附属权利要求书中使用的术语限制为普通和词典的含义,而是应在使本专利技术人对术语进行适当定义以进行最好说明的原则的基础上,根据与本专利技术的技术方面相对应的含义和概念对所述术语进行解释。因此,本文中提出的说明只是仅用于示例性目的优选实施例,而不旨在限制本专利技术的范围,从而应理解,能够对其完成其他等价物和变化而不背离本专利技术的主旨和范围。本专利技术的锂二次电池包含:正极,负极,插入到所述正极和所述负极之间的隔膜,以及通过将锂盐溶于非水溶剂中而得到的非水电解液。所述隔膜包含:具有孔的多孔衬底、和位于所述多孔衬底的至少一个表面上并具有无机粒子和粘结剂聚合物的多孔涂层,所述无机粒子通过粘结剂聚合物而相互连接并固定,所述多孔涂层具有通过无机粒子之间的间隙体积而在其中形成的孔。所述非水溶剂为在25℃下具有1.4cP以上粘度的高粘度非水溶剂。本专利技术人发现,能够使用高粘度非水溶剂,这是因为包含按上述构本文档来自技高网
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锂二次电池

【技术保护点】
一种锂二次电池,其包含:正极,负极,插入到所述正极和所述负极之间的隔膜,以及通过将锂盐溶于非水溶剂中而得到的非水电解液,其中所述隔膜包含:具有孔的多孔衬底,其中所述多孔衬底为聚酯类无纺布;和位于所述多孔衬底的至少一个表面上并具有无机粒子和粘结剂聚合物的多孔涂层,所述无机粒子通过所述粘结剂聚合物相互连接并固定,所述多孔涂层具有通过所述无机粒子之间的间隙体积而在其中形成的孔,其中通过由所述无机粒子之间的间隙体积形成的孔,所述多孔衬底被所述非水溶剂渗入,所述非水溶剂为在25℃下具有1.94cP以上粘度的高粘度非水溶剂,且所述高粘度非水溶剂由如下组成:氟代碳酸亚乙酯;离子液体;氟代碳酸亚乙酯和离子液体的混合物;或γ‑丁内酯和选自氟代碳酸亚乙酯和离子液体中的至少一种的混合物,所述离子液体选自咪唑类离子液体、铵类离子液体、吡咯烷

【技术特征摘要】
2009.08.10 KR 10-2009-0073369;2009.08.10 KR 10-2001.一种锂二次电池,其包含:正极,负极,插入到所述正极和所述负极之间的隔膜,以及通过将锂盐溶于非水溶剂中而得到的非水电解液,其中所述隔膜包含:具有孔的多孔衬底,其中所述多孔衬底为聚酯类无纺布;和位于所述多孔衬底的至少一个表面上并具有无机粒子和粘结剂聚合物的多孔涂层,所述无机粒子通过所述粘结剂聚合物相互连接并固定,所述多孔涂层具有通过所述无机粒子之间的间隙体积而在其中形成的孔,其中通过由所述无机粒子之间的间隙体积形成的孔,所述多孔衬底被所述非水溶剂渗入,所述非水溶剂为在25℃下具有1.94cP以上粘度的高粘度非水溶剂,且所述高粘度非水溶剂由如下组成:氟代碳酸亚乙酯;离子液体;氟代碳酸亚乙酯和离子液体的混合物;或γ-丁内酯和选自氟代碳酸亚乙酯和离子液体中的至少一种的混合物,所述离子液体选自咪唑类离子液体、铵类离子液体、吡咯烷类离子液体、吡啶类离子液体和类离子液体,其可单独或以混合物的形式使用。2.如权利要求1所述的锂二次电池,其中所述多孔衬底是由选自聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、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任意一种聚合物,或它们的混合物制成的无纺布。3.如权利要求1所述的锂二次电池,其中所述无机粒子的平均直径为0.001μm~10μm。4.如权利要求1所述的锂二次电池,其中所述无机粒子选自介电常数为5以上的无机粒子和具有锂离子传输能力的无机粒子,或它们的混合物。5.如权利要求4所述的锂二次电池,其中所述介电常数为5以上的无机粒子是选自BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT,此处0<x<1,0<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、N...

【专利技术属性】
技术研发人员:俞成勋
申请(专利权)人:株式会社LG化学东丽电池隔膜有限公司
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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