[发明专利]锂聚合物电池

说明书

参照的相关申请

该专利申请申明在韩国知识产权厅提交的韩国专利申请第2001-35509号的权益，申请日为2001年6月21日，其内容在这里引作参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及使用聚合电解质的锂聚合物电池，更具体地说，涉及一种充电/放电效率和寿命周期特性得到提高的锂聚合物电池。

相关技术的描述

充电电池是各种便携式电子设备和通讯设备的重要部件，如便携式音响设备、便携式电话、便携式摄像机和笔记本电脑等。因而对于体积小、重量轻并能充电和放电的充电电池的需求不断增加，从而通过电池向这些设备和装置供电。

目前不断被改进和使用的充电电池包括Ni-Cd电池、Ni-MH电池或锂电池。锂电池的特征在于具有下列优良的特性，如长寿命周期、高电容等，其作为下一代电源具有诱人的前景。

在大多数传统的锂充电电池中一般使用液体电解质。然而，由于电解质溶液的泄漏，液体电解质的使用常常会导致设备受损。由于溶剂挥发所述电解质泄漏会使电池的内部变干，从而在电池的两极之间产生短路。

为了解决上面所述的缺陷，人们提出使用固体电解质代替液体电解质。固体电解质一般不会发生电解液的泄漏并容易被加工。因此，对固体电解质的研究已经被积极地开展起来，尤其是对于聚合物电解质。

在锂电池充电和放电过程中聚合物电解质的离子导电性对锂电池的内阻具有很大的影响，并进一步影响电池的效率。因此，需要一种电解质既能防止电池内部的短路，同时又能通过所述电解质制造大量的电解溶液及使锂离子快速流动而维持高的离子导电性。

聚合物电解质被分为锂盐被保持在聚合物内的纯聚合物电解质，以及具有有机电解溶液和所述聚合物的聚合物凝胶电解质。人们研制所述聚合物凝胶电解质以试图得到凝胶聚合物，从而使所述有机电解溶液不流动。1990年前后，在美国专利NO.4830939及日本公开专利特开平No.Hei5-109310中介绍以聚环氧乙烷、聚丙烯腈和聚硅氧烷作为主体聚合物。然而，由这些聚合物制备的聚合物凝胶电解质就其离子导电性(即约10^-4S/cm)来说不适宜实际应用。

在1990年中期，在通过共聚反应(即通过使用偏二氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)共聚物或丙烯酰基烯丙基共聚物)降低聚合物的结晶度以制造大量电解溶液的方法中，电解溶液的离子导电性已经被实际提高到10^-3S/cm的水平。

然而到目前为止，在阴极和阳极之间使用的凝胶电解质具有同样的组成。因此，电池充电/放电效率和寿命周期特性的提高还是不令人满意的。换句话说，充电电池的充电/放电特性归因于在阴极和阳极发生的电氧化-还原反应，由于阴极和阳极使用的凝胶电解质具有同样的组成而使得反应条件不易被调节。尽管pH值被调整到最佳反应条件这种情况同样会发生。因此，电池充电/放电效率和寿命周期特性的劣化常常发生。

发明概述

为了解决上述问题和其他问题，本发明的一个目的是，通过在阴极和阳极使用具有不同组成的凝胶电解质以最佳化电极反应并控制副反应，提供充电/放电效率和寿命周期特性得到提高的锂聚合物电池。

本发明的其他目的和优点将部分地描述在下面的内容中，及部分地从说明书中明显地得出，或者由本发明的实际应用获知。

为了实现本发明上面所述的目的和其他目的，根据一个实施方案的锂聚合物电池包括阴极、阳极及分布在阴极和阳极之间的多孔分离器，分布在所述分离器第一表面与所述阴极相连的第一聚合物电解质，及分布在所述分离器第二表面与所述阳极相连的第二聚合物电解质，其中第一和第二聚合物电解质使用的主体聚合物能产生与第一和第二水溶液相对应的不同pH值，所述第一和第二水溶液是使用水从第一和第二聚合物电解质中分离出来的。

根据本发明的另一个实施方案，所述第一聚合物电解质和第二聚合物电解质被层压或涂布在所述多孔分离器的相应表面上。

根据本发明的另一个实施方案，所述第一聚合物电解质和第二聚合物电解质分别渗入相对应的一个所述阴极和阳极。

根据本发明的一个方面，所述第一和第二聚合物电解质包括有机电解溶液，并且这些聚合物电解质包括锂盐。

根据本发明的另一个方面，从第一聚合物电解质的第一主体聚合物中分离出来的第一水溶液具有比从第二主体聚合物中分离出来的第二水溶液高的pH值。

根据本发明的另一个方面，从第一主体聚合物中分离出来的第一水溶液是碱性水溶液，及从第二主体聚合物中分离出来的第二水溶液是中性水溶液。