一种用于锂电池的隔离物，该隔离物具有２．０ｋｇｆ／ｍｍ↑［２］或更少的弹性模量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于锂电池的隔离物以及使用该隔离物的锂电池，特别涉及一种能够抑制在充电期间由于电极板发生的膨胀导致的电极组件的变形的隔离物，以及使用该隔离物的锂电池。2.
技术介绍
近年来，随着高级电子装置的发展，小型、轻型的电子设备得到了普及，其在便携式电子装置中的使用逐渐增加。因此，使用能量密度高和循环寿命长的电池给这种需求日益增加的便携式电子装置提供电源。在这些电池中，锂电池受到广泛的研究。锂电池，特别是，锂二次电池，基本上包括阳极、阴极和位于两者之间的隔离物。在按照阳极、隔离物和阴极这样的顺序设置的状态下，缠绕产生的叠层或层合多个叠层，由此形成电极组件。根据各种使用电池的情况不同，锂二次电池制造成各种形状，其实例包括圆柱形或矩形情况和袋型情况。通常，在矩形锂二次电池中使用的电极组件通过堆叠阳极板、隔离物和阴极板并且以胶冻卷(jelly roll)结构卷曲所得的叠层。阳极板具有阳极涂层部分和阳极非涂层部分，在阳极涂层部分将阳极活性材料涂覆在阳极电流收集器上，在阳极非涂层部分没有给阳极电流收集器涂覆阳极活性材料。类似的，阴极板也具有阴涂层部分和阴极非涂层部分，在阴极涂层部分将阴极活性材料涂覆在阴极电流收集器上，在阴极非除层部分没有给阴极电流收集器涂覆阴极活性材料。电极凸起连接于每一个阳极非涂层部分和阴极非涂层部分。位于阳极板和阴极板之间的隔离物将阳极板和阴极板彼此隔离，且允许在两者之间进行活性材料离子的交换，引起电化学反应。在使用了前述电极组件的锂二次电池中，电极板和/或隔离物在充电过程中由于电解液的浸泡会发生膨胀。在这种情况下，电极组件由于膨胀偏差会经历结构变形，导致电池性能的恶化。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于锂电池的隔离物，其抑制由于电极板和/或隔离物的膨胀引起的电极组件的变形，并且提供一种使用该隔离物的锂电池。在本专利技术的一个方面中，具有用于锂电池的隔离物，该隔离物具有2.0kgf/mm2或更小的弹性模量。附图说明本专利技术的上述目的和优点将从参考附图的本专利技术的优选实施例详细描述中变的更加明显，其中图1是对三个隔离物进行抗拉强度试验结果的图表图2图示出根据本专利技术的实例1和2以及对比例1在锂二次电池充电后胶冻卷型电极组件的照片图3图示出根据本专利技术的实例1和2以及对比例1在锂二次电池充电后展开的电极组件的照片图4分别图示出在压制和充电后胶冻卷型电极组件的照片具体实施方式根据本专利技术的隔离物优选地具有2.0kgf/mm2或更小，更优选是0.1到2.0kgf/mm2的弹性模量。如果弹性模量大于2.0kgf/mm2，隔离物不能承受阳极和阴极板的伸长，从而不利地会导致阳极和阴极板的变形。隔离物由聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)或它们的组合制成，且具有单层结构或两层或三层的多层结构。特别地，优选隔离物包括PE单层或PP/PE/PP三层。现在将参考附图描述本专利技术的原理。图1显示对分别具有0.2～1.2kgf/mm2，1.2～2.0kgf/mm2，和2.0～4.0kgf/mm2的弹性模量的隔离物A、B、C进行抗拉强度试验的结果。参考图1的左图，隔离物B具有最高的伸长特性但是具有差的抗拉强度。相反，隔离物A和C具有高的抗拉强度但是具有差的伸长特性。在图1中圆圈标记的区域是在充电过程中没有因为电极板膨胀所施加的应力而在隔离物上产生应变的区域，而是弹性变形的区域，即隔离物显示有1.0mm或更少的变形，如图1右图放大显示的。为了减小电极板的变形，隔离物必须在这个区域具有低的弹性模量使得它能够承受施加到电极板上的应力。弹性模量是应力与应变的比率。从图1的右图看，弹性模量以按照隔离物C到隔离物B和到隔离物A的顺序减少。由此，推断在隔离物A中的变形抑制效果是最好的，隔离物A具有最低的弹性模量。现在，将描述本专利技术锂电池的制备方法。首先，采用通常用于制造锂电池相同的方法制造阴极和阳极。这里，锂金属复合氧化物或硫化物可以用作阴极活性材料，且锂金属、含碳材料或石墨可以用作阳极活性材料。具有2.0kgf/mm2或更少的弹性模量的隔离物位于如此制备的阴极和阳极之间，随后缠绕成胶冻卷型，以形成电极组件。随后，将电极组件容纳在电池壳体中。然后，将电解质溶液注入电池壳体中，由此完成锂二次电池。本专利技术的电解质溶液包括锂盐和有机溶剂。作为锂盐，任何在本领域中广泛熟知的材料适于本专利技术的可以不受特殊限制地使用，且锂盐的含量是在典型的用于锂电池产品的范围。在本专利技术中有用的锂盐的实例包括LiPF6，LiBF4，LiAsF6，LiClO4，CF3SO3Li，LiC(CF3SO2)3，LiN(C2F5SO2)2，LiN(CF3SO2)2，LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4和类似物。作为有机溶剂，优选使用如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯的环状碳酸酯，如二甲基碳酸酯、碳酸二乙酯或二甲基乙基碳酸酯(EMC)的线性碳酸酯，氟苯(FB)，乙烯基砜(VS)和类似物。在电解质溶液中，添加有机溶剂使得锂盐的浓度在0.5-1.5M的范围。现在将通过下列实施例描述本专利技术。但是，本专利技术不能理解为局限于此。<实施例1> 将94g LiCoO2，来自MMM有限公司的市售的3g SuperP导电碳，3g聚偏二氟乙烯(PVDF)溶解在500gN-甲基吡咯烷酮(NMP)中以制成阴极活性材料组合物。然后，将阴极活性材料组合物涂覆在铝箔上并干燥以制成阴极。将89.8gmezocarbon纤维(来自Petoca有限公司的MCF)，0.2g草酸和10gPVDF溶解在500g NMP中以制成阳极活性材料组合物。然后，将阳极活性材料混合物涂覆在铜(Cu)箔上并干燥以制成阳极。具有0.1～1.2kgf/mm2弹性模量的聚乙烯隔离物位于阴极和阳极之间，且将得到的结构缠绕成胶冻卷型，压制形成胶冻卷型电极组件。然后将得到的电极组件容纳在电池壳体中，随后注入含有碳酸二乙酯、乙基甲基碳酸酯、二甲基碳酸酯和氟苯以重量比为3∶5∶1∶1混合的电解质溶液中，且以0.55％的乙烯基砜作为添加剂，由此完成锂二次电池。<实施例2> 用与实施例1相同的方式制成锂二次电池，除了使用具有1.2～2.0kgf/mm2的弹性模量的聚乙烯隔离物。<对比例1> 用与实施例1相同的方式制成锂二次电池，除了使用具有2.0～4.0kgf/mm2的弹性模量的聚乙烯隔离物。对由实施例1和2以及对比例1制造的锂二次电池进行充电，且用肉眼观察在弯曲和压制之后的胶冻卷型的电极组件的形状。观察的结果示于图2中。这里，锂电池在低于0.2C和4.2V下充电20分钟，且然后在低于0.8C和4.2V继续充电160分钟。参考图2，根据实施例1和2的胶冻卷型电极组件比根据对比例1的胶冻卷型电池组件变形少，确认当弹性模量在大约0.1到2.0kgf/mm2的范围和弹性模量相对低时，可以有效抑制在充电过程中发生的胶冻卷型电极组件的变形。而且，在实施例1和2以及对比例1制造的锂二次电池充电后，检查在各个锂电池中使用的胶冻卷型电极组件的膨胀程度。图3示出了在根据本专利技术的实施例1和2以及对比例1使用的在锂二次电池中的展开型电极组件的照片，其中由1、2和3表示的照片本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩秀振，金昌燮，郭润泰，金柱衡，孟寿莲，姜晙远，宋民镐，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。