[发明专利]锂电池

说明书

本发明涉及锂电池，更具体地说，是一种通过使用凝胶态电解质溶液而具有改进的安全性和可靠性的锂电池。

锂蓄电池通过锂离子在阴极和阳极间的往复运动而产生电流。相对于它的体积和电压，锂蓄电池具有比Ni-Cd或Ni-H电池更高的能量密度，而其重量仅约为Ni-Cd电池或Ni-H电池的一半。这样，锂蓄电池适宜用于小尺寸、轻重量、长寿命的电子装置中。如上所述，锂蓄电池比起普通的Ni-Cd电池和Ni-H电池由于其优良特性诸如高操作电压、良好的充电/放电循环特性和对环境的有益特性等而吸引了特别的关注。

然而，由于它们是高度爆炸性的，所以，为实际使用锂蓄电池，安全是关键性的问题。

锂蓄电池按照它们所用的电解质和种类来分类，可分为用液体电解质的锂离子电池和用高聚物固体电解质的锂离子高聚物电池。

这种锂离子电池一般使用圆柱形盒壳或直角形盒壳作为密封电极装置的盒壳。然而，近来已将更大的关注给予这样一种方法，其中用一种盒袋来代替盒壳，因为用盒袋可增加每单位重量或单位体积的能量密度并可以低值制成小的、重量轻的电池。

图1是一种用盒袋作容器的示例用锂离子电池的部件分解透视图。

参照图1，锂离子电池包括由阴极11、阳极12和隔膜13所组成的电极装置10以及为密封电极装置10的盒壳20。这里，电极装置10是通过把隔膜13插在阴极11和阳极12之间，并把结构卷叠而形成的。作为电极装置10和外部的通电途径的阴极分接头11′和阳极分接头12′，从阴极11和阳极12拉出，以形成电极终端接头14和14′。

图2是说明一种示例用的普通锂离子高聚物电池的部件分解透视图。

参照图2，锂离子高聚物电池包括具有阴极、阳极和隔膜的电极装置21和用来密封电极装置21的盒壳22。用作通电途径的电极终端接头(或引线)24和24′用来引导电极装置21形成的电流流向外部，它被安装以便连向阴极分接头23和阴极分接头23′，并以预先决定的长度暴露在盒壳22的外面。

如上所述，在图1所示的锂离子电池和图2所示的锂离子高聚物电池中，电极装置10和21是放在盒壳20和22中，并且把电解质溶液嵌入其中，只有电极端子14和14′以及24和24′的一部份被暴露在外面。然后对每种得到的结构加热和加压，从而使上部和下部盒壳边缘的热粘附性材料把上部和下部盒壳粘连在一起而达到密封，从而完成电池制作。

如上所述，电解质溶液是在加工步骤的较后部份才注入的。这样，在使用具有低沸点有机溶剂的情况下，电极装置或盒壳可能膨胀，这将损害电池的可靠性和安全性。

为解决这一问题，已经提出了一些方法，其中包括用紫外射线或电子束来硬化形成电极和电解质，或把凝胶态的电解质溶液涂布在电极板上，而无需分别再注入电解质溶液，如在美国专利Nos.5,972,539；5,279,910；5,437,942和5,340,368中所公开的那样。在实际应用这些提议的方法时，电极装置或盒壳的膨胀问题得到一定程度缓解，但仍然是不能令人满意的。

为解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种凝胶态的电解质溶液，它可有效地抑制由于电解质溶液所引起的膨胀，并提供一种锂电池，它能防止电池的可靠性和安全性由于电解质溶液的膨胀而降低。

为达到上述目的，本发明提供一种凝胶态电解质溶液，它是由为形成环氧树脂的预聚物和胺的交联产物、一种锂盐和一种有机溶剂组成的。

按照本发明的另一方面，是提供了一种锂电池，它包括由阴极、阳极和插在阴极和阳极之间的隔膜所组成的电极装置；一种由为形成环氧树脂的预聚物和胺的交联产物、一种锂盐和一种有机溶剂所组成的凝胶态电解质溶液；以及为适应这种电极装置和这种电解质溶液的盒壳。

这种电解质溶液可通过把为形成环氧树脂的预聚物和胺的混合物与锂盐和有机溶剂的混合物相混合、把得到的混合物注入包含电极装置的盒壳中，并使其热聚合而制得。

具体地，这种电极装置优选卷叠型式的，盒壳优选盒袋形式的。这样，每单位重量和单位体积的电池能量密度会增加。还有，这样可允许制作小尺寸、重量轻的电池。进一步，可降低盒壳原料的价格。

通过优选实施方案的详尽描述并参照所附的图，本发明的上述目的和优点将变得更明显，其中：

图1是说明示例用的普通锂离子电池的部件分解透视图；

图2是说明示例用的普通锂离子高聚物电池的部件分解透视图；

图3是显示按照本发明的一种实施方案制成的锂蓄电池的充电/放电速率特性图。