锂电池制造技术

提供一种锂电池。该锂电池包括一个有阴极、阳极和置于阴极、阳极之间隔膜的电极装置，一种由固化一种组合物而制得的聚合凝胶电解质，该组合物由聚硅氧烷化合物或聚硅氧烷－聚氧化烯化合物，聚乙二醇衍生物和含锂盐的有机溶剂组成。由于有效地制止了由电解液引起的溶胀现象并防止了电解液的泄漏，该锂电池可制止电池可靠性和安全性下降。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及锂电池，更具体而言，本专利技术涉及一种由于使用了凝胶电解质而改进了安全性和可靠性的锂电池。2.相关技术描述锂二次电池组靠锂离子在阴极和阳极之间的迁移而产生电。锂二次电池组比锂镉电池或镍氢电池有较高的体积能量密度和较高的电压。锂二次电池组重量轻，与锂镉电池或镍氢电池相比，重量大约是它们的一半。因此，锂二次电池组正好适用于小型的、长时间使用的电子设备。如上所述，由于锂二次电池组比常用的锂镉电池或镍氢电池有较高的电压特性，有较好的充电/放电循环寿命，也不引起环境问题，因而十分被看重把它作为最有希望的高性能电池。但是，由于锂二次电池组的爆炸危险，安全是一个关键问题。按所用电解质种类，锂二次电池组可分成锂离子电池和锂离子聚合物电池。锂离子电池一般用圆柱形或棱柱形外壳作为封接电极装置的外壳。但是，最近，一种盒已广泛地替代这种外壳。用盒作外壳的原因是重量和体积能量密度增加，可得到薄而轻的电池，并且作外壳用的材料费用可以减少。附图说明图1是用盒作外壳的锂离子电池样品的分解透视图。参看图1，锂离子电池包括一个有阴极11、阳极12和隔膜13的电极装置10，以及围着并气密封接电极装置10的外壳14。在这里，电极装置是这样构成的，隔膜13置于阴极11和阳极12之间并卷绕着。阴极抽头12和阳极抽头12’用作电极装置10和外界之间的通路，它们分别从阴极11和阳极12引出，形成电极终端13和13’。图2是普通锂离子聚合物电池样品的分解透视图。参看图2，锂离子聚合物电池包括一个有阴极、阳极和隔膜的电极装置21，以及围着并气密封接电极装置21的外壳22。用于引导电极装置21所产生的电流到外界的电通路的电极终端(或引线)24和24’，连接到阴极和阳极分别提供的阴极抽头23和阳极抽头23’上，靠预定的长度露在外壳22外面。如上所述，在图1所示锂离子电池和图2所示锂离子聚合物电池中，电极装置10和21放在外壳14和22之中。电解液注入其中，电极终端13、13’和24、24'部分露出。然后，施加热和压力，使外壳上，下部分边缘上的热粘合剂粘结密封，由此完成该电池。如上所述，由于电解液是在后续过程中注入的，在使用熔点低的有机溶剂情况下，电极装置和盒可能溶胀，导致电池可靠性和安全性的降低。为了解决上述问题，提出了几种制作电池的方法，如在美国专利No.5972539、5279910、5437942和5340368中公开的那样，普通电池用紫外线或电子束固化，或者用凝胶涂敷电极板而非分开注入电解液。实际上，电极装置和盒的溶胀可能稍微减缓，但还不能满意。专利技术概述为了解决上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种聚合凝胶电解质，它能有效地制止由电解液造成的电池溶胀。本专利技术的第二个目的是提供一种锂电池，由于使用了凝胶电解质，它可防止电池可靠性和安全性下降。为了达到第一个目的，提供一种由固化一种如下组合物而制得的聚合凝胶电解质，该组合物由化学式1代表的聚硅氧烷化合物或化学式2代表的聚硅氧烷-聚氧化烯化合物、化学式3代表的聚乙二醇衍生物和一种含锂盐的有机溶剂组成R1-O-(CH2)m-n-Si(R2R3)-(CH2)n-O-R4R5-O-(CH2)m-n-Si(R2R3)-(CH2)m-O-(CH2-CHR6-O-)x-R7H2C＝C(R’)C(＝O)(OCH2CH2)n-OR”其中R1是-C(O)CR8＝CR9或-CR10＝R11；R2和R3独立是选自其中a是1-5的整数的CaH(2a+1)、苯基、苄基和烯丙基之一；R4是选自-C(O)CR12＝CR13R14、-CR15＝CR16R17和CaH(2a+1)(此处a是1-5的整数)之一；R5和R7独立是-C(O)CR18＝C(R19R20)或-CR21(R22R23)；R6是氢或-CaH(2a+1)(此处a是1-5的整数)；m是1-5的整数，n是1-20的整数，x是1-15的整数；R8，R9，R10R11，R12，R13，R14，R15，R16，R17，R18，R19，R20，R21，R22和R23独立是氢或-CbH(2b+1)，其中b是1-5的整数；R’是氢或CH3；R”是氢、-C(＝0)CH＝CH2或-C(＝O)C(CH3)＝CH2。化学式3代表的聚乙二醇衍生物是选自聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇单丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯至少之一。该组合物还可包括乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。在该组合物中，化学式1代表的聚硅氧烷化合物或化学式2代表的聚硅氧烷-聚氧化烯化合物的量，以组合物重量为100份计，优选为0.1-10份。化学式3代表的聚乙二醇衍生物的量，以组合物重量为100份计，优选为0.4-50份。乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的量，以组合物重量为100份计，优选为＞0、≤5份。为了达到本专利技术第二个目的，提供一种锂电池，它包括一个有阴极、阳极和置于阴极、阳极之间的隔膜的电极装置，由固化一种组合物而制得的聚合凝胶电解质，含锂盐的有机溶剂和容纳该电极装置和电解质的外壳，其组合物包括化学式(1)代表的聚硅氧烷化合物或化学式(2)代表的聚硅氧烷-聚氧化烯化合物，化学式(3)代表的聚乙二醇衍生物R1-O-(CH2)m-n-Si(R2R3)-(CH2)n-O-R4R5-O-(CH2)m-n-Si(R2R3)-(CH2)m-O-(CH2-CHR6-O-)x-R7H2C＝C(R’)C(＝O)(OCH2CH2)n-OR”其中R1是-C(O)CR8＝CR9或-CR10＝R11；R2和R3独立是选自其中a是1-5的整数的CaH(2a+1)、苯基、苄基和烯丙基之一；R4是选自-C(O)CR12＝CR13R14、-CR15＝CR16R17和CaH(2a+1)(此处a是1-5的整数)之一；R5和R7独立是-C(O)CR18＝C(R19R20)或-CR21(R22R23)；R6是氢或-CaH(2a+1)(此处a是1-5的整数)；m是1-5的整数，n是1-20的整数，x是1-15的整数；R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15，R16，R17，R18，R19，R20，R21，R22和R23独立是氢或-CbH(2b+1)，其中b是1-5的整数；R’是氢或CH3；R”是氢、-C(＝O)CH＝CH2或-C(＝O)C(CH3)＝CH2。在锂电池中，以组合物的重量为100份计，组合物还优选包括0.1-5份至少一种选自二苯甲酮、过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化月桂酰和偶氮二异丁腈的聚合引发剂。在锂电池中，固化优选靠选自热聚合、电子束聚合和紫外线聚合至少一种方法进行，热聚合优选在温度60-100℃进行。而且，锂盐优选是选自高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)和双三氟甲磺酰氨基化锂(LiN(CF3SO2)2)至少之一。此外，有机溶剂优选是选自碳酸异丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙烯酯、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚和γ-丁内酯的至少一种溶剂。优选地，电极装置是卷绕型，外壳是一种盒。而且，隔膜优选由聚乙烯薄片、聚丙烯薄片或其组合而成。附图简述通过参考附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由固化一种如下组合物而制备的聚合凝胶电解质，该组合物由化学式１代表的聚硅氧烷化合物或化学式２代表的聚硅氧烷－聚氧化烯化合物，化学式３代表的聚乙二醇衍生物和一种含锂盐的有机溶剂组成： ［化学式１］ Ｒ↓［１］－Ｏ－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］－［Ｓｉ（Ｒ↓［２］Ｒ↓［３］）－Ｏ］↓［ｎ］－Ｓｉ（Ｒ↓［２］Ｒ↓［３］）－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－Ｏ－Ｒ↓［４］ ［化学式２］ Ｒ↓［５］－Ｏ－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］－［Ｓｉ（Ｒ↓［２］Ｒ↓［３］）－Ｏ］↓［ｎ］－Ｓｉ（Ｒ↓［２］Ｒ↓［３］）－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］－Ｏ－（ＣＨ↓［２－］ＣＨＲ↓［６］－Ｏ－）↓［ｘ］－Ｒ↓［７］ ［化学式３］ Ｈ↓［２］Ｃ＝Ｃ（Ｒ’）Ｃ（＝Ｏ）（ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－ＯＲ” 其中Ｒ↓［１］是－Ｃ（Ｏ）ＣＲ↓［８］＝ＣＲ↓［９］或－ＣＲ↓［１０］＝Ｒ↓［１１］；Ｒ↓［２］和Ｒ↓［３］独立是选自其中ａ是１－５的整数的Ｃ↓［ａ］Ｈ↓［（２ａ＋１）］、苯基、苄基和烯丙基之一；Ｒ↓［４］是选自－Ｃ（Ｏ）ＣＲ↓［１２］＝ＣＲ↓［１３］Ｒ↓［１４］、－ＣＲ↓［１５］＝ＣＲ↓［１６］Ｒ↓［１７］和Ｃ↓［ａ］Ｈ↓［（２ａ＋１）］（此处ａ是１－５的整数）之一；Ｒ↓［５］和Ｒ↓［７］独立是－Ｃ（Ｏ）ＣＲ↓［１８］＝Ｃ（Ｒ↓［１９］Ｒ↓［２０］）或－ＣＲ↓［２１］（Ｒ↓［２２］Ｒ↓［２３］）；Ｒ↓［６］是氢或－Ｃ↓［ａ］Ｈ↓［（２ａ＋１）］（此处ａ是１－５的整数）；ｍ是１－５的整数，ｎ是１－２０的整数，ｘ是１－１５的整数；Ｒ↓［８］，Ｒ↓［９］，Ｒ↓［１０］，Ｒ↓［１１］，Ｒ↓［１２］，Ｒ↓［１３］，Ｒ↓［１４］，Ｒ↓［１５］，Ｒ↓［１６］，Ｒ↓［１７］，Ｒ↓［１８］，Ｒ↓［１９］，Ｒ↓［２０］，Ｒ↓［２１］，Ｒ↓［２２］和Ｒ↓［２３］独立是氢或－Ｃ↓［ｂ］Ｈ↓［（２ｂ＋１）］，其中ｂ是１－５的整数；Ｒ’是氢或ＣＨ↓［３］；Ｒ”是氢、－Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ＝ＣＨ↓［２］或－Ｃ（＝Ｏ）Ｃ（ＣＨ↓［３］）＝ＣＨ↓［２］。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镕范，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]