改进电化学装置安全性的结构及含有该结构的电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电化学装置的被密封的结构，所述结构内具有一个中空区域，该结构在中空区域中还含有一种通过热分解产生气体的材料。此外，公开了一种含有一个阴极、一个阳极、一个隔膜、一种电解质、一个用于该装置的盒和所述结构的电化学装置。

【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含有一种即使当装置内部压力或电压不正常增加时 也能够赋予该装置极好安全性的材料的用于电化学装置的结构，并且涉 及一种含该结构的电化学装置。
技术介绍
近来，由于电器的小型化和轻型化，以及便携式电器使用的普及， 已经进行了许多积极研究来发展具有高能量密度的锂二次电池。锂二次电池含有一个阴极和一个阳极，每一个电极均由能够嵌入/脱 出锂离子的材料构成。在阴极和阳极之间注入有机电解质或聚合物电解 质。所述锂二次电池通过锂离子在阴极和阳极嵌入/脱出时发生的氧化还 原反应产生电能。但是，所述锂二次电池存在有关其安全性的问题，例如由使用非水 电解质而引起的燃烧和爆炸。随着电池容量密度的增加，上述问题变得 更加严重。具体而言，当电池过度充电至电压高于正常驱动电压时，过量的锂从阴极脱出并且脱出的锂在阳极产生树枝状晶体(dendrite),从 而使阴极和阳极两者均变得热不稳定，导致快速的放热反应，该反应包 括电解质的分解。由于放热反应，电池产生热失控现象，接着会发生燃 烧和爆炸，因此显示出有关其安全性的严重问题。已经进行了许多尝试来抑制由过度充电或电池内部温度增加造成的 所述电池的燃烧或爆炸。例如，使用非水电解质添加剂。但是，为了通 过使用非水电解质添加剂来改进电池的安全性，需要引入大量的添加剂。 所述添加剂的直接引入可能导致电池品质变差。因此，需要开发一种新方法来改进含有电池的电化学装置的安全性
技术实现思路
技术问题因此，鉴于上述问题，进行了本专利技术。本专利技术的一个目标是提供一 种其内具有一个中空区域的用于电化学装置的结构，该结构含有一种能够改进装置中空区域中安全性的材料，并且使得容易控制中空区域中所 含的该材料的量。本专利技术的另 一个目标是提供一种用于电化学装置的结构，该结构使 得电化学装置中空区域中所含的材料——优选一种能通过热分解产生气 体的材料一一被排出至该结构外部，从而使该材料在其被排出至该结构 外部之前或之后通过热分解产生气体，从而可以通过在该结构外部产生 的气体或被排出至该结构外部的气体来改进该装置的安全性。本专利技术的再一个目标为提供一种含有所述用于电化学装置的结构的 电化学装置。技术方案为实现上述目标，本专利技术提供了一种用于电化学装置的结构，该结构含有 一个中空圓柱形管；由聚合物构成并密封所述中空圆柱形管的 一端的第一部件；和由聚合物或金属构成并密封所述中空圆柱形管的另 一端的第二部件，该结构在其中空区域中还含有一种通过热分解产生气 体的材料。本专利技术还提供了一种用于电化学装置的结构，该结构含有 一个具 有两个或多个通过聚合物相互纵向连接的中空圆柱形管的管；用于密封 该管的一端的第三部件；和用于密封该管的另一端的第四部件，该结构 在其中空区域中还含有一种通过热分解产生气体的材料。此外，本专利技术提供了一种用于电化学装置的结构，该结构含有一 个在表面具有至少一个开口并且两端密封的中空圆柱形管；和一个用于 密封所述开口的聚合物部件，该结构在其中空区域中还含有一种通过热 分解产生气体的材料此外，本专利技术提供了一种电化学装置，该装置含有一个阴极、 一个 阳极、 一个隔膜、 一种电解质、 一个盒，和选自上述三种类型结构中的 任何一种结构。所述用于电化学装置的结构为一种其中具有一个中空区域的被密封 的结构，该结构含有一种通过热分解产生气体以改进中空区域内使用所述结构的电化学装置的安全性的材料，并且该结构使得容易控制中空区 域中所含材料的量。此外，当电化学装置处于正常温;l/电压条件时，本专利技术的结构对电 化学装置无影响。但是，当该装置的内部温度不正常增加时或该装置由 于过度充电处于一种过电压状态时，该结构的一个预设部分一一优选由 聚合物组分形成的一个部分_一可以熔化。所述该结构的一部分的熔化 使得该结构的内部暴露于外面。此时，该结构中空区域中所含的材料， 即能够通过热分解产生气体的材料，可以在其热分解产生气体之前被排 出至该结构的外部。另外，该材料也可以在其被排出至该结构外部之前 通过热分解产生气体。在该结构外部产生的或被排出至该结构外部的气 体(二氧化碳和/或氮气)可有助于该装置安全性的改进。所述通过热分解 产生的气体包括大量的惰性气体，所述惰性气体可以中断装置内部能排 放热量的材料与氧气的接触，并可以改进装置的安全性。此外，含有本专利技术所述结构的电化学装置可以具有一个压敏装置，例如CID(电流中断装置)，其通过检测压力的变化而中断装置的充电或 将充电状态转化为放电状态；或者可具有一个压力调节阀，例如一种通 过检测压力的变化将装置内的热量或气体排放至外部的排气口。在此情 况下，被排出至该结构外部的气体或由被排出至该结构外部的材料通过 热分解产生的气体使得压敏装置或压力调节阀运转，从而改进装置的安 全性。附图说明本专利技术的上述及其他目标、特征和优点将从以下结合附图的详细描 述中变得更加明显，其中图l至7中每一个均为说明本专利技术的用于电化学装置的结构的优选 实施方案的平面图。图8为展示实施例3的电池中作为时间的函数的温度和电压以及 CID(电流中断装置)发生短路所需时间的图；和图9为展示对照实施例1的电池中作为时间的函数的温度和电压以 及CID(电流中断装置)发生短路所需时间的图。具体实施例方式下文中，将对本专利技术进行更详细的说明。本专利技术所述结构的中空区域中所含的材料包括通过热分解产生气体 的材料，即通过热而自身分解以产生气体的材料，所述气体例如二氧化 碳或氮气。所述材料的非限制性实例包括有机过氧化物、碳酸盐化合物、 偶氮化合物、酰肼化合物、卡巴肼化合物等。所述化合物在本专利技术所述 用于电化学装置的结构中可以单独使用或结合使用。如果所述通过热分解产生气体的材料不是被包括本专利技术的所述结构中，而是直接被包括进电化学装置中，则它在0~3￥和3.5￥~4.5￥的电压 范围内反应，导致电化学装置品质的降低。因此，需要将所述产生气体 的化合物包括进所述用于电化学装置的结构内的中空区域中，从而解决上述问题。有机过氧化物的非限制性实例包括过氧化二苯曱酰、二-(过氧化2，4-二氯苯曱酰)、过氧化二碳酸二(3-曱基-3-曱氧基丁基)酯、过氧化新癸酸 叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化二月桂酰、过氧化二硬脂酰、过 氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基碳酸 叔丁酯、过氧化苯曱酸叔丁酯、过氧化苯曱酸叔己酯、过氧化二枯基、 过氧化叔丁基枯基、过氧化二叔丁基、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己 烷等。以上有机过氧化物可以单独使用或结合使用。碳酸盐化合物的非限制性实例包括碳酸氢钠(NaHCOs)。 偶氮化合物的非限制性实例包括2，2，-偶氮二异丁腈、2，2，-偶氮二(2画 曱基丁腈)、2，2，-偶氮二(2-甲基戊腈)、2，2，-偶氮二(2，3-二曱基丁腈)、2，2，-偶氮二(2-曱基己腈)、2,2，-偶氮二(2,4-二曱基戊腈)、l，l，-偶氮二(l-环己基 氰化物)，2,2，-二曱氧基-2，2，-偶氮丙烷、2，2，-二乙氧基-2，2，-偶氮丙烷、2，2，-二丙氧基-2，2，-偶氮丙烷、2，2，-二异丙氧基-2,2，-偶氮丙烷、2，2，-二丁氧基 -2,2，-偶氮丙烷、2，2，-二异丁氧基-2，2，-偶氮丙烷、2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电化学装置的结构，该结构含有：　一个中空圆柱形管；　由聚合物形成并且密封该中空圆柱形管的一端的第一部件；和　由聚合物或金属形成并且密封该中空圆柱形管的另一端的第二部件，　该结构在其中空区域中还含有一种通过热分 解产生气体的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2006-8-25 10-2006-00813471. 一种用于电化学装置的结构，该结构含有一个中空圆柱形管；由聚合物形成并且密封该中空圆柱形管的一端的第一部件；和由聚合物或金属形成并且密封该中空圆柱形管的另一端的第二部件，该结构在其中空区域中还含有一种通过热分解产生气体的材料。2. 权利要求l要求保护的结构，其中所述第一部件和第二部件中的 一个或两者在高于所述装置正常驱动温度的温度下或在高于4.3 V的电 压下熔化。3. 权利要求l要求保护的结构，其中所述通过热分解产生气体的材 料为选自有机过氧化物、碳酸盐化合物、偶氮化合物、酰肼化合物和卡 巴肼化合物的至少 一种化合物。4. 权利要求l要求保护的结构，其中形成第一部件的聚合物和形成 第二部件的聚合物各自为独立地选自有机硅树脂类、丙烯酸树脂类、聚氨酯树脂类、环氧树脂类、橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙醛、 聚曱醛、聚环氧丙烷、聚曱基丙烯酸曱酯、聚偏l，l-二氯乙烯、聚氟乙 烯和聚偏l，l-二氟乙烯的至少一种聚合物。5. 权利要求l要求保护的结构，其中所述中空圆柱形管由聚合物或 金属形成。6. —种用于电化学装置的结构，该结构含有一个具有两个或多个通过聚合物相互纵向连接的中空圆柱形管的管；用于密封该管的一端的第三部件；和 用于密封该管的另一端的第四部件，该结构在其中空区域中还含有一种通过热分解产生气体的材料。7. 权利要求6要求保护的结构，其中连接所述两个或多个中空圆柱 形管的聚合物在高于所述装置正常驱动温度的温度下或在高于4.3 V的 电压下熔化。8. 权利要求6要求保护的结构，其中所述通过热分解产生气体的材 料为选自有机过氧化物、碳酸盐化合物、偶氮化合物、酰肼化合物和卡 巴肼化合物的至少 一种化合物。9. 权利要求6要求保护的结构，其中连接所述两个或多个中空圆柱 形管的聚合物为选自有机硅树脂类、丙烯酸树脂类、聚氨酯树脂类、环 氧树脂类、橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙醛、聚甲醛、聚环氧 丙烷、聚甲基丙烯酸曱酯、聚偏l，l-二氯乙烯、聚氟乙烯和聚偏l，l-二氟 乙烯的至少一种聚合物。10. 权利要求6要求保护的结构，其中所述中空圆柱形管、第三部 件和第四部件中的每一个均独立地由聚合物或金属形成。11. 一种用于电化学装置的结构，该结构含有 一个在表面具有至少一个开口并且两端密封的中空圆柱形管；和一个用于密封该开口的聚合物部件，该结构在其中空区域中还含有一种通过热分解产生气体的材料。12. 权利要求ll要求保护的结构，其中所述聚合物部件在高于所述 装置正常驱动温度的温度下或在高于4.3￥的电压下熔化。13. 权利要求ll要求保护的结构，其中所述通过热分解产生气体的 材料为选...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴永善，李明训，朴必圭，康银珠，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]