锂二次电池及其制造方法技术

所公开的是一种制造锂二次电池的方法，该方法包括以下步骤：（ａ）将绝缘粉部分或全部地分布或散布到阴极、阳极和隔板中至少一个的表面上；（ｂ）通过使用所述阴极、阳极和隔板形成电极组件；以及（ｃ）将所述电极组件插入一壳中并且密封该壳。此外，也公开了一种根据所述方法制得的锂二次电池。所述用于制造锂二次电池的方法显著减少了在装配电池过程中由于内部或外部原因在两电极之间导致的内部短路和低压缺陷的产生，从而显著提高预期电池的产量，所述方法包括将绝缘粉部分或全部地散布到隔板的表面上或者散布到朝向所述隔板的至少一个电极的表面上。

【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用于制造锂二次电池的方法以及利用该方法制得 的锂二次电池，该方法通过在电池制造过程中形成电极组件的步骤减少 缺陷的产生来表现出产量的提高。
技术介绍
通常，可通过多种装配工艺制造锂二次电池，锂二次电池包括巻绕 型、叠层型和堆叠型电池。例如，在叠层型锂二次电池的情况下，将电 极浆施加到集电器上，从而分别提供阴极和阳极，该电极浆包括可选择 地具有粘合剂和导电剂的电极活性材料。接着，将所述阴极和阳极堆叠 到隔板的两侧从而形成预期形状的电极组件，然后将所述电极组件插入 一壳中并密封以提供制成的电池。通过上述方法制得的锂二次电池，可 能会在电池装配过程例如在依次堆叠(层压)阴极、隔板和阳极的步骤 中，由于内部或外部因素造成两个电极之间的内部短路。这样的内部短 路随后导致形成步骤之后产生低压缺陷，所述形成步骤是在装配步骤之 后进行的，以通过使电池进行充电/放电循环来激活电池。结果，减少 了预期制成电池的产量
技术实现思路
技术问题因此，鉴于上述问题而进行了本专利技术。本专利技术的专利技术人已研究分析 了在制造锂二次电池过程中导致产量减少的因素，并发现了提高产量的 新颖方法。结果，本专利技术的专利技术人已发现，当通过将绝缘粉分布或散布到隔板 的表面或者到朝向所述隔板的电极的表面来形成电极组件时，可显著减 少由于外部或内部因素所导致的内部短路以及低压缺陷的产生，由此可显著提高预期电池的产量。本专利技术基于此发现。技术方案本专利技术提供了一种用于制造锂二次电池的方法，该方法包括以下步骤(a)将绝缘粉部分或全部地分布或散布到阴极、阳极和隔板中至少 一个的表面上；(b)通过使用所述阴极、阳极和隔板形成电极组件；以 及(c)将所述电极组件插入一壳中并且密封该壳。并且，本专利技术还提供了一种锂二次电池(优选锂聚合物二次电池)， 所述锂二次电池包括容纳在一壳内的电极组件，其中所述电极组件包括 至少两个单元电池，每个单元电池包括(i)包括第一电极、第一隔板 和第二电极的全电池；或者(ii)包括第一电极、第一隔板、第二电极、 第二隔板和第一电极的双电池，并进一步包括置于一单元电池和另一单 元电池之间的第三隔板，所述锂二次电池的特征在于，将绝缘粉部分或 全部地分布或散布到第一电极、第二电极、第一隔板、第二隔板和第三 隔板中至少一个的表面上。在下文中，将更详细地解释本专利技术。本专利技术的特征在于，成形一个包含预先成形的构成元件(诸如，阴 极、阳极和隔板)的电极组件，其中将绝缘粉部分或全部地均匀散布或 者分布到隔板的表面或者朝向所述隔板的至少一个电极的表面上。在电极组件中，所述绝缘粉均匀出现在至少一个电极和隔板之间 (参见图2)。因此，两个电极都几乎不会经历由于内部和外部因素所导 致的完全短路，从而防止电极组件内短路以及产生低压缺陷。即使当电 极组件内发生短路时，该绝缘粉会防止两电极彼此直接接触并防止短路 区域延伸到更大尺寸。另外，根据现有技术，已经尝试将通过使用金属氧化物颗粒来形成 或者涂覆电极或隔板所制得的电极或隔板引入电池中，用以防止在两电 极之间由于内部或外部因素导致发生内部短路。然而，由于电池是通过 一个包括将包含金属氧化物的电极和隔板分别成形并将它们引入电池 的过程完成的，所以根据现有技术的方法需要较长时间。而且，需要制 造电极和隔板的附加加工步骤。相反地，根据本专利技术，通过在装配电池的过程中将绝缘粉散布到两 电极和/或隔板上，可将电池的安全性、质量和生产量提高到与常规电 池相同的程度，所述常规电池包括使用金属氧化物颗粒形成或涂覆其的5电极或者隔板。此外，可减少制造电池所需的时间并简化其加工步骤， 从而实现大规模生产并提高成本效率。除了通过将绝缘粉散布到一预先成形的电极和/或隔板上来形成电 极组件之外，根据本专利技术的锂二次电池可使用本领域技术人员已知的常 规方法制造。(l)将绝缘粉部分或全部地散布到阴极、阳极和隔板中至少一个的 表面上的步骤对于绝缘粉的形状、含量和结构没有具体限制，只要所述绝缘粉是 电绝缘材料，所述绝缘粉被分布到电极和/或隔板的表面上以防止阴极 和阳极彼此直接接触，或者有的话，防止两电极之间的电流传导。绝缘粉的电阻为106 ohm cm或更高，优选为1012~102°ohm cm。不 过，根据本专利技术的范围并不限于此。可将该绝缘粉分布到所述电极和/或隔板的至少一个的表面上。优 选的是，将绝缘粉散布到电极的表面以实现与隔板的牢固结合。同时， 由于锂的沉淀在阳极表面上形成的针尖形状的枝状晶体(dendrite)是 微短路的主要原因。因此，更优选的是将绝缘粉施加到阳极上，因为微 短路的问题可被明显减少或防止。在本专利技术中可使用的绝缘粉，包括本领域技术人员已知的常规绝缘 体或半导体颗粒。这种绝缘粉的非限制性示例包括Mg0、 Ti02、 Li4Ti5012、 Zr02、 InSn02、 A1203、 Si02、 Ge02、 MoO、 SnO、 Cr203、 Sb203-Sn02或其混 合物。在这里，绝缘粉自身会包含一定量的水。因此，如果需要，可在 使用前通过干燥步骤将所述绝缘粉脱水。绝缘粉可具有在能够提高电池安全性和产量的一定范围内充分控 制的颗粒直径(尺寸)。例如，绝缘粉有20nm~ 1 Mm的颗粒直径，但并 不限于此。另外，对于被散布到电极或隔板表面的绝缘粉的含量没有具 体限制，因为该含量取决于颗粒尺寸和密度。优选地，基于IOO重量份 的电极活性材料计，使用0. 1~10重量份的绝缘粉。将绝缘粉散布到电极中至少一个的表面以形成绝缘粉层。该绝缘粉 层可具有被控制在本领域技术人员已知范围内的厚度。优选地，该绝缘 粉的厚度为20nm~5nm。如果绝缘粉层太薄，则很难均匀地施加到该 层以获得满意的预期效果。另一方面，如果绝缘粉层太厚，则电池的内部阻抗增加并且电池的能量密度减小。而且，这种物理上较差的特性使 得电池不易装配。另外，由于绝缘颗粒之间的间隙体积，绝缘粉层可能有孔隙结构， 因此增加了将被注以电解质的空间。因此，电极具有改进的电解质溶胀 度从而方便锂离子的传导。而且，这种锂离子传导性的改进导致电池质 量的改进。此外，由于电极具有改进的电解质溶胀度，可明显减少常规电极中 由于锂在局部未被电解质溶胀的部分上沉淀形成的枝状晶体。因此，可 显著减少在装配电池过程中产生的内部短路并有效防止由于形成局部 枝状晶体导致的微短路缺陷。对于将绝缘粉散布到隔板和/或电极上的方法没有具体限制，并且 可使用本领域技术人员已知的任何方法。例如，可通过^f吏用细密的网或篩或利用振动施加冲击来散布。优选的是使用筛振动系统散布。在一个散布绝缘粉的方法的实施方案中，将粉的散射系统或筛振动 系统安装到电极通过的路径上，以使得所述粉(颗粒)可被分布到电极 上。在一变体中，允许一预先成形的电极穿过一个包括绝缘粉的系统，从而可将绝缘粉分布到电极上。在这里，包括绝缘粉的系统可包括布 置在其顶部的用于喷洒绝缘粉的部件；布置在其底部用于收集所喷射的 绝缘粉的部件；以及一输送管路(诸如，传送带)，所述电极通过该输送 管路可移动并且被喷射到电极上的绝缘粉可穿过该输送管路，该输送管 路被布置在上述两部件之间。在该实例中，从顶部喷射的绝缘粉被散布 到沿输送管路传输的电极上，而未分布到电极上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造锂二次电池的方法，该方法包括以下步骤：　（ａ）将绝缘粉部分或全部地分布或散布到阴极、阳极和隔板中至少一个的表面上；　（ｂ）通过使用所述阴极、阳极和隔板形成电极组件；以及　（ｃ）将所述电极组件插入一壳中并且密封所述壳 。

【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：崔丞惇，金宣圭，朴洪奎，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]