[发明专利]具有不同种类的隔板的电化学设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学设备、例如锂二次电池，更具体而言，涉 及一种具有不同种类的隔板的电化学设备。

背景技术

近来，人们对储能技术的兴趣日益增长。电池已作为能量来源而 广泛地应用于便携式电话、摄像机、笔记本电脑、PC机以及电动车辆 领域，从而导致了对其深入的研发。在这方面，电化学设备是最受关 注的主题之一。特别是，可充电二次电池的发展已成为关注的焦点。

在当前使用的二次电池中，与使用液体电解质溶液的常规电池例 如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H₂SO₄-Pb电池相比，开发于二十世纪90 年代初期的锂二次电池具有更高的驱动电压和高得多的能量密度。因 此，锂二次电池的使用具有优越性。然而，这种锂二次电池的缺点在 于，其中使用的有机电解质可能会造成安全相关问题，例如电池的着 火和爆炸，并且这种电池的制造方法复杂。近来，由于解决了锂离子 电池的上述缺点，锂离子聚合物电池被认为是新一代的电池之一。然 而，与锂离子电池相比，锂离子聚合物电池具有相对较低的电池容量， 并且其在低温下的放电容量不足，锂离子聚合物电池的这些缺点仍然 亟待解决。

所述电化学设备已被许多公司生产，并且在这些电化学设备中， 电池稳定性处于不同的状态(phase)。因此，重要的是确保电化学电 池的稳定性。首先，应考虑的是电化学设备运行过程中的错误不应对 用户造成损害。为此，安全规程(Safety Regulation)对电化学设备 中的着火和爆炸进行了严格的控制。在电化学设备的稳定性特征中， 电化学设备的过热可能会导致热失控，并且当隔板穿透时可能会发生 爆炸。特别是，通常用做电化学设备的隔板的聚烯烃多孔基底，由于 其材料和诸如拉伸等制造过程的特点，在100℃或者以上的温度下会 表现出极端的热收缩行为，从而可能使阴极和阳极之间发生电短路。

为了解决电化学设备的上述安全相关问题，韩国特开专利公布文 本10-2006-72065和10-2007-231公开了一种具有多孔涂层的隔板， 所述隔板通过使用无机粒子与粘合剂聚合物的混合物涂布具有许多孔 的多孔基底的至少一个表面而制成。在上述隔板中，形成在多孔基底 上的多孔涂层中的无机粒子充当一种能够保持多孔涂层物理形状的间 隔物(spacer)，因而所述无机粒子能够在电化学设备过热时抑制多 孔基底的热收缩，并解决阴极和阳极之间的电短路问题。另外，在无 机粒子之间存在间隙体积，由此形成小孔隙。

如上所述，形成在多孔基底上的多孔涂层有助于提高安全性。换 言之，在温度因过度过充电而迅速升高的情况下，具有多孔涂层的聚 烯烃多孔基底(熔点通常为100至160℃)有助于电池的安全性，因 为其上的孔会事先闭合。然而，如果电池的温度升得更高，聚烯烃多 孔基底可能完全熔化，这可能会导致电池的爆炸或者着火。另外，尽 管与聚烯烃基底相比，多孔基底由具有更高熔点的耐热性材料制成， 但在过度过充电的情况下，温度可能会迅速升高而使该耐热性基底完 全熔化，这也可能会导致电池的爆炸或者着火。

同时，韩国特开专利公布文本10-2005-66652公开了一种具有不 同种类的隔板的锂二次电池结构。在该文件中，锂离子二次电池是一 种电化学设备，其包括：多个单元电池，每个单元电池具有一个第一 隔板和位于该第一隔板两侧的阴极和阳极；以及一个单一连续的第二 隔板，该第二隔板以层叠方式插入在彼此一致的相邻单元电池之间， 并且被配置为围绕每个单元电池。这里，第一隔板和第二隔板使用由 具有不同熔点的材料制成的多孔基底。根据这种技术，即使熔点较低 的第一隔板热收缩，熔点较高的第二隔板也几乎不会热收缩，从而能 够防止内部短路。然而，上述的锂二次电池不能防止由于第一隔板的 热收缩而在单元电池中发生的短路。另外，在由于过度过充电而使温 度很高，以致第二隔板热收缩的情况下，电池也可能会爆炸或者着火。

发明内容

技术问题

本发明为解决现有技术的问题而设计，因此，本发明的一个目的 是提供一种具有不同种类的隔板的电化学设备，其首先可通过抑制隔 板的多孔基底的热收缩并防止阴极和阳极之间的接触，来解决阴极和 阳极之间的短路问题；其次，还可通过降低温度的升高速率来防止所 述电化学设备的爆炸或着火，即使在由于过度过充电而发生迅速升温 时也是如此。

技术方案