具有气体吸附层的电池壳体和包括该电池壳体的电池单元制造技术

公开了一种电池壳体，包括正极、负极和插置在正极与负极之间的隔板的电极组件与电解液一起被容纳在电池壳体中，在电池壳体的内表面上形成有气体吸附层，并且气体吸附层包括：用于吸附电池中产生的气体的气体吸附材料层；和形成在气体吸附材料层的外表面上的、用于防止气体吸附材料层暴露于外部的阻挡层。结果，当组装电池时，不吸附空气中的气体。在最终密封电池之后，阻挡层被电解液溶解，由此有效地吸附仅在电池中产生的气体。因此，可防止电池的厚度或内压由于电池中产生的气体而增加，由此可大大地提高电池的安全性。

A battery housing having a gas adsorption layer and a battery unit including the battery housing

【技术实现步骤摘要】
具有气体吸附层的电池壳体和包括该电池壳体的电池单元
本技术涉及一种包括气体吸附层的电池壳体和包括该电池壳体的电池，更具体地，涉及一种电池壳体，该电池壳体包括与电极组件相对的、形成在其内表面上的气体吸附层，其中该气体吸附层包括用于吸附电池中产生的气体的气体吸附材料层；以及形成在气体吸附材料层的外表面上的、用于在预定条件满足之前防止气体吸附材料层暴露于外部的阻挡层。
技术介绍
作为用于需要高输出和大容量的运输工具的电源，能够重复充电和放电的二次电池引起了相当大的关注，所述需要高输出和大容量的运输工具包括电动车(EV)、混合动力电动车(HEV)和插电式混合动力电动车(Plug-InHEV)，这些车已被提出作为现有汽油车和柴油车的替代品。基于二次电池的形状，二次电池可分为圆柱形电池、棱柱形电池和袋形电池。在这些电池之中，能够以较高集成度堆叠、具有较高的每单位重量的能量密度、廉价且易于变形的袋形电池引起了相当大的关注。特别地，近年来，由于轻质、低制造成本、其形状易于改变等原因，使用铝层压片作为外壳构件的袋形电池受到很多关注。然而，在电池被最终密封之后，当袋形电池处于异常状态，诸如电池中的短路、电池以高于允许的电流或电压的过充电、或电池暴露于高温时，电解液溶解在电池中，由此在电池中可产生高压气体。所产生的高压气体可使电池的袋形电池壳体变形，可缩短电池的寿命，甚至可导致电池着火或爆炸。例如，过热的电池可产生气体，并且在袋形电池壳体中的加压气体可进一步加速构成电池的组分的分解，这可导致电池的持续过热和电池中气体的产生。如果电池的温度达到电池的临界温度，则电池可着火或爆炸。此外，在多个单元电池被密集地聚集在有限空间中的情况下，如在电池模块中的情况下，可发生重大事故。按照惯例，为了提高电池的安全性，使用正温度系数(PTC)元件、保险丝或减压保护电路，或者给电解液或电极添加用于提高电池的安全性的添加剂。然而，即使在提供这些手段的情况下，当电池处于异常状态时，由于电池中的异常反应，在电池中仍产生气体，或者由于这种材料的添加，电池的性能降低。近年来，对更高能量密度的需求增加，由此已从电池逐渐去除起到常规气袋作用的部分。由于该原因，为了在不降低电池整体性能的情况下防止电池着火或爆炸，需要一种能够有效地去除在电池中限定的有限空间中产生的气体的新方法。专利文献1公开了一种层压片，该层压片包括其中含有气体吸附聚合物的气体吸附聚合物层。然而，没有提供用于保护气体吸附聚合物层的结构。结果，在组装电池期间，空气中的气体可被吸附到气体吸附聚合物层，由此试图吸附仅在电池中产生的气体的效果迅速地降低。专利文献2公开了一种二次电池，该二次电池配置成具有其中气体吸附层插置在层压片的金属层与密封层之间的结构，其中，当密封层由于施加于电池的外部冲击或者由于电池中产生的热量或压力而被去除时，气体吸附层被暴露出来，以便吸附电池中产生的气体。然而，仅在电池处于极端异常状态时才进行二次电池中的气体吸附，因此不可能有效地控制已经过热的电池。专利文献3公开了一种层压片，该层压片包括用于吸附在电池中产生的气体的气体吸附聚合物层。然而，没有提供用于保护气体吸附聚合物层的结构。结果，在组装电池的同时空气中的气体被吸附到气体吸附聚合物层，由此吸附电池中产生的气体的效果可降低。-相关技术文献(专利文献1)韩国专利申请公开第2017-0082328号(专利文献2)韩国专利申请公开第2016-0037473号(专利文献3)韩国专利申请公开第2017-0064796号
技术实现思路
技术问题本技术是鉴于上述问题和其他仍要解决的技术问题而完成的，本技术的目的在于提供一种包括气体吸附层的电池壳体，为了有效地吸附仅在电池中产生的气体，气体吸附层包括形成在电池壳体的内表面上从而在组装电池时暴露于外部空气的气体吸附材料层和阻挡层。技术方案根据本技术的一个方面，通过提供一种电池壳体可实现上述和其它目的，包括正极、负极和插置在所述正极与所述负极之间的隔板的电极组件与电解液一起被容纳在所述电池壳体中，在所述电池壳体的内表面上形成有气体吸附层，并且所述气体吸附层包括：用于吸附电池中产生的气体的气体吸附材料层；以及形成在所述气体吸附材料层的外表面上的、用于防止所述气体吸附材料层暴露于外部的阻挡层。所述气体吸附层可形成在所述电池壳体所形成的容纳单元的、与所述电解液接触的内表面的至少一部分上或整个内表面上。所述阻挡层可由被所述电解液溶解或分散的材料制成。所述阻挡层可被注入到所述电池壳体中的所述电解液溶解或分散，使得所述气体吸附材料层暴露于所述电池壳体的所述内表面。用于阻挡层的材料没有特别地限制，只要阻挡层是由不透气并且能够被电解液溶解或分散的材料制成即可。具体地说，阻挡层可由聚合物膜制成。在一具体示例中，阻挡层可由膜制成，所述膜的至少一部分由于接触电解液而熔融(melt)。所述膜可以是不透过空气的膜，并且当所述膜接触到电解液时，由于电解液中的碳酸酯基溶剂渗透到所述膜的分子之间限定的空间中，所述膜的至少一部分熔融。此外，所述膜可以是选自聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯和OPS之中的聚合物膜。此外，阻挡层可由固体型或凝胶型电解质制成。在这种情况下，在电池中产生气体时消耗的电解液可得到补充，由此可增加电池的寿命。所述气体吸附材料层可包括选自由表现出高气体吸附性的有机或无机化合物或金属所组成的组中的至少一种气体吸附材料。气体吸附材料的种类没有特别地限制，只要气体吸附材料能够以高速率容易地吸附在电池中产生的气体，从而表现出期望的效果即可。具体地说，气体吸附材料可以是选自由表现出高气体吸附性的分子筛和金属组分组成的组中的至少一种。表现出高气体吸附性的分子筛可以是选自由硅胶、碳纤维、多孔碳材料、多孔金属氧化物和多孔凝胶组成的组中的至少一种。在此，多孔碳材料可以是选自由碳分子筛和活性炭组成的组中的至少一种，多孔金属氧化物可以是选自由沸石、硅胶和氧化铝组成的组中的至少一种。此外，金属组分可以是选自由镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铊(Tl)、锆(Zr)、铪(Hr)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)组成的组中的至少一种。此外，可使用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)或氢氧化钾(KOH)。此外，考虑到所使用的电极活性材料和电解液的种类，可包括能够吸附大量所产生的气体的特定气体吸附材料，以便选择性地去除气体。所述电池壳体可由包括外涂层、金属层和内树脂层的层压袋制成，或可由罐形金属制成。外涂层限定袋形电池壳体的外表面。因此，外涂层必须表现出高抗拉强度和高耐候性，以便稳定地保护电极组件免受外部环境的影响。由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或取向尼龙(ONy)制成的外涂层可满足上述要求。罐形电池壳体不需要与层压片的强度相当的强度。金属层是用于阻挡含有空气、水分等的气体的层。金属层可由表现出高成形性和预定强度并且能够阻挡水分或空气的材料制成。金属层可由铝、铝合金、铜、不锈钢或铁合金制成。在一具体示例中，内树脂层可具有包含于其中的气体吸附材料。在气体吸附材料包含在内树脂层中的情况下，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池壳体，包括正极、负极和插置在所述正极与所述负极之间的隔板的电极组件与电解液一起被容纳在所述电池壳体中，其特征在于，在所述电池壳体的内表面上形成有气体吸附层，并且所述气体吸附层包括：用于吸附电池中产生的气体的气体吸附材料层；和形成在所述气体吸附材料层的外表面上的、用于防止所述气体吸附材料层暴露于外部的阻挡层。

【技术特征摘要】
2018.01.09 KR 10-2018-00029451.一种电池壳体，包括正极、负极和插置在所述正极与所述负极之间的隔板的电极组件与电解液一起被容纳在所述电池壳体中，其特征在于，在所述电池壳体的内表面上形成有气体吸附层，并且所述气体吸附层包括：用于吸附电池中产生的气体的气体吸附材料层；和形成在所述气体吸附材料层的外表面上的、用于防止所述气体吸附材料层暴露于外部的阻挡层。2.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述气体吸附层形成在所述电池壳体所形成的容纳单元的、与所述电解液接触的内表面的至少一部分上。3.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑熙锡，李恩周，金炫民，崔鍾焕，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：新型
国别省市：韩国,KR