二次电池及其制造方法技术

公开了一种二次电池，包括（ｉ）一个阴极；（ｉｉ）一个阳极；（ｉｉｉ）一个隔膜；和（ｉｖ）一种凝胶聚合物电解质组合物，其包括一种电解质溶剂、一种电解质盐和一种可聚合单体，其中聚合引发剂涂覆在或加入到至少一个与凝胶聚合物电解质组合物接触的电池设备元件上／中。此外，包括一个阴极、一个阳极、一个隔膜和一种凝胶聚合物电解质的二次电池通过以下步骤制作：将一种聚合引发剂涂覆在或加入至至少一种与凝胶聚合物电解质接触的电池设备元件上／中；将阴极、阳极、和隔膜插入电池盒中；以及将包括一种电解质溶剂、一种电解质盐和一种可聚合单体的凝胶聚合物电解质组合物注入电池盒中并进行聚合以形成凝胶聚合物电解质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种二次电池，其含有经过凝胶化的凝胶聚合物电解质组合物；以及一种制备二次电池的方法，所述二次电池含有其中组合物 被凝胶化的凝胶聚合物电解质。近来，人们对储能技术越来越感兴趣。电化学设备作为能量来源已 被广泛应用于移动电话、可携式摄像机、笔记本电脑、个人电脑和电动 车中，引起了密集的研发。在这一点上，电化学设备引起人们极大的兴 趣。特别是，可再充电的二次电池的发展已成为关注的焦点。通常，电化学设备如利用电化学反应的电池、双电层电容器等的电 解质主要使用位于液相中的电解质，特别是其中盐溶于一种非水有机溶 剂中的离子导电有机液体电解质。然而，当使用这种位于液相中的电解质时，电极材料劣化和有机溶 剂挥发的可能性很大。另外，还可能出现安全问题，如因环境温度或电 池自身温度的升高而引起的燃烧。具体地，对于锂二次电池而言，存在 的问题在于，在充电/放电过程中，碳酸酯有机溶剂的分解和/或该有机 溶剂与电极的副反应会在电池内产生气体，从而使电池厚度膨胀。而且， 经由高存储，这种反应被加速，从而会更显著地增加产生的气体量。不断产生的气体增加了电池内部压力，从而导致电池某部分的中心 变形，如棱柱形电池在某方向上的膨胀。另外，气体使电池内电极表面 上的粘附力出现微小差异，因此电极反应不能在整个电极表面上均一地 进行，从而导致形成不均匀的厚度。因此，电池的性能和安全性会不可 避免的降低。通常，习知按照液体电解质<凝胶型聚合物电解质<固态聚合物电解 质的顺序，电池的安全性提高，但电池的性能降低。由于电池性能低， 应用固体聚合物电解质的电池还没有商业化。同时，通常已知的使用凝胶型聚合物电解质的电池的制作方法包括 以下两种。在一种方法中，含有凝胶型聚合物电解质的电池通过以下步骤制作将一种组合物——其中一种可聚合单体和一种聚合引发剂与一种含 有其中溶有盐的非水有机溶剂的液体电解质混合一注入包括一种电极组件的电池中，在所述电极組件中阴极、阳极和隔膜被巻绕或层压； 以及使所述组合物在合适的温度和时间条件下凝胶化。然而，在这种方法中，需要一个保持温度以进行凝胶化的过程，从 而造成时间和经济效益上的损失。此外，当可聚合单体或聚合引发剂为 一个特定的构成比时，凝胶化可在室温下进行而无需加热过程，但该凝 胶化也可在组合物注入电池之前进行。在另一种方法中，电池通过以下步骤制作将一种組合物——其中 一种可聚合单体和一种聚合引发剂与 一种含有其中溶有盐的非水有机 溶剂的液体电解质混合——涂覆到隔膜上；通过加热或利用UV射线使 所述组合物凝胶化；将所述隔膜与一个阴极和一个阳极组装以制造电 池；以及向所述电池中注入常规液体电解质。然而，在这种方法中，需要一个加热或照射UV以进行凝胶化的过 程。而且，用凝胶涂覆的隔膜可能吸潮，从而降低电池的性能和安全性。 [技术问题〗因此，基于上述问题而作出本专利技术。本专利技术提供一种二次电池及其 制作方法，其中所述二次电池具有制造过程的时间/经济效益、高的生 产效率、和由于凝胶聚合物电解质组合物的充分凝胶化而获得的改善的 性能。根据本专利技术的一个方面，提供一种二次电池，包括(i) 一个阴极； (ii)一个阳极；(iii)一个隔膜；和(iv) —种包含一种电解质溶 剂、 一种电解质盐和一种可聚合单体的凝胶聚合物电解质组合物，其中 一种聚合引发剂被涂覆或加入到至少一个与所述凝胶聚合物电解质组 合物接触的电池设备元件上。所述凝胶聚合物电解质组合物可通过借助聚合引发剂的聚合作用 而凝胶化。根据本专利技术的另 一个方面，提供一种制作含有一个阴极、 一个阳极、 一个隔膜和一种凝胶聚合物电解质的二次电池的方法，所述方法包括以下步骤将一种聚合引发剂涂覆在或加入到至少一个与凝胶聚合物电解 质接触的电池设备元件上/内；将阴极、阳极、和隔膜插入电池盒；以 及将含有电解质溶剂、电解质盐和可聚合单体的凝胶聚合物电解质组合 物注入电池盒并进行聚合以形成凝胶聚合物电解质。附图说明图1是一张示出当插入实施例1获得的隔膜时，实施例2获得的凝 胶聚合物电解质组合物的凝胶化状态的照片；图2是一张示出在插入实施例l获得的隔膜l小时后，实施例2获 得的凝胶聚合物电解质组合物的凝胶化状态的照片；图3是一张示出在分別插入实施例3到6获得的隔膜、并将混合物 在80"C下放置3小时后，实施例2获得的凝胶聚合物电解质组合物的 凝胶化状态的照片。如上所述，在制作含有凝胶聚合物电解质的二次电池的常规方法 中，通常使用一种组合物，该组合物中可聚合单体和聚合引发剂与含有 其中溶解了电解质盐的非水电解质溶剂的液体电解质混合。然而，当组 合物的组分为一个特定的构成比时，该组合物可在室温下通过聚合作用 而凝胶化，从而可使该制备的组合物难以注入电池中。然而，在本专利技术中，未使用其中可聚合单体和聚合引发剂与含有其 中溶解了电解质盐的电解质溶剂的液体电解质混合的组合物，而使用了 另外一种其中不含聚合引发剂的凝胶聚合物电解质组合物。在这里，未 包含在凝胶聚合物电解质组合物中的聚合引发剂以其它方式使用。具体而言，在本专利技术中，聚合引发剂被涂覆在或加入到至少一个与 凝胶聚合物电解质接触的电池设备元件上/内。与凝胶聚合物电解质接 触的电池设备元件可选自阴极、阳极、隔膜和电池盒。在本专利技术中，在阴极、阳极和隔膜插入电池盒之后，将含有一种电 解质溶剂、 一种电解质盐、和一种可聚合单体的凝胶聚合物电解质组合 物注入电池盒。因此，凝胶聚合物电解质组合物可通过涂覆/加入到电池设备元件上/内的聚合引发剂诱发的聚合作用而凝胶化，从而形成凝 胶聚合物电解质。通常，凝胶化主要取决于聚合引发剂的量，而不是可聚合单体的量。 换句话说，对于凝胶化而言，有效的是使聚合引发剂的量增加至两倍， 而不是可聚合单体的量。然而，当聚合引发剂溶解于电解质溶剂中时， 聚合引发剂的活性会随时间降低。在本专利技术中，因为聚合引发剂涂覆在 或加入到与凝胶聚合物电解质接触的电池设备元件上/内，故可充分地 保留聚合引发剂。同时，当电池设备元件如阴极、阳极或隔膜预先已含有可聚合单体 时，含有可聚合单体的部位可密集地形成凝胶，从而阻断锂离子的移动。在隔膜上涂覆可聚合单体的情况下，对于凝胶化而言，需要使涂覆的可 聚合单体通过被随后注入的凝胶聚合物电解质组合物溶解而均匀地分 散在电池内，否则，在隔膜的附近就会形成致密的凝胶。然而，在本发 明中，由于电池设备元件如阴极、阳极或隔膜预先已含有聚合引发剂， 故在电池内的任意部位均可均匀地维持可聚合单体的浓度，从而使这种 问题不会出现。而且，根据本专利技术，聚合引发剂与可聚合单体在凝胶聚合物电解质 组合物注入电池盒之后互相混合。因此，本专利技术可使用具有任何混合比 例、甚至为由于在室温下经聚合反应凝胶化而使两种材料难以注入电池 中的比例的聚合引发剂和可聚合单体。而且，在本专利技术中，当凝胶化在注入凝胶聚合物电解质组合物之后 于室温下通过聚合反应进行时，凝胶化不需要一个固化过程，因而从经 济/时间角度看是有利的。而且，在固化步骤中可由电池之间的温度差 别引起的产品之间的性能差别可减小。同时，与其中液体电解质与聚合引发剂和可聚合单体在注入之前混 合的常规技术不同，在本专利技术中，由于聚合引发剂和可聚合单体在注入 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，包括（ｉ）一个阴极；（ｉｉ）一个阳极；（ｉｉｉ）一个隔膜；和（ｉｖ）一种凝胶聚合物电解质组合物，该凝胶聚合物电解质组合物包括一种电解质溶剂、一种电解质盐和一种可聚合单体，　其中一种聚合引发剂被涂覆或加入到至少一个与所述凝 胶聚合物电解质组合物接触的电池设备元件上／中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞成勋，曹正柱，金秀珍，河秀玹，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]