[发明专利]包含用于提高安全性的隔膜的电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明要求2011年7月29日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请10-2011-0076233号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。

本发明涉及包含用于提高安全性的隔膜的电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池，更特别地，涉及包含正极、负极和隔膜的电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池，所述电极组件包含涂布在所述隔膜的表面上并在一定的电压下电解而产生气体的气化材料。

背景技术

由于便携式无线装置如摄像机、便携式电话、便携式计算机等减轻重量并变得高度功能化，所以已经对用作它们的驱动电源的二次电池进行了大量研究。二次电池包含例如镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。在所述电池中，锂二次电池可再充电，尺寸小且容量大，运行电压高且每单位重量的能量密度高。由此，将锂二次电池广泛用于高技术电子装置领域中。

通常用作二次电池用材料的锂具有小的原子量，并对制造每单位重量具有大电容的电池是合适的材料。同时，由于锂与水剧烈反应，所以将非水电解质用于锂基电池中。在此情况中，在不受水的电解电压的影响下，在锂基电池中可以产生约3V～4V的电动势。

锂二次电池主要使用锂基氧化物作为正极活性材料，并使用碳基材料作为负极活性材料。通常，根据电解质的类型将锂二次电池分为液体电解质电池和聚合物电解质电池。将使用液体电解质的电池称作锂离子电池，并将使用聚合物电解质的电池称作锂聚合物电池。另外，锂二次电池以各种形状制造，并典型地包括圆柱形、多边形和袋形。

通常，锂二次电池包含电极组件、用于接收电极组件的壳和注入所述壳中以使得锂离子迁移的电解质，所述电极组件包含涂布有正极活性材料的正极、涂布有负极活性材料的负极和设置在所述正极与所述负极之间以防止短路并使得锂离子迁移的隔膜的卷绕结构。

在锂二次电池中，在充放电期间在电极之间易于发生短路，且因过充和过放而易于发生气压升高或电极劣化的现象。这些是威胁锂二次电池安全性的因素。

当锂二次电池发生过充时，电解质会从电极组件上部周围蒸发而提高电池电阻。另外，电极组件会从其中心部分周围开始发生变形而沉淀出锂。当然，会随电极组件上部处电阻的增大而开始局部发热，且电池的温度会快速升高。在此状态下，内部压力会因电解质添加剂如环己苯(CHB)和联苯(BP)而快速升高，所述电解质添加剂在过充期间通常会分解并产生气体。当电解质添加剂如环己苯(CHB)和联苯(BP)的量增大时，在过充期间产生的气体的量会增大。然而，在此情况中，电池的容量或品质会劣化，且电池的寿命会缩短。

为了克服上述缺陷，可以在电极活性材料中包含能在过充期间在一定的电压下电解并产生气体的材料，在与包含电解质添加剂的电池进行比较时，这会提高电池的安全性并使得电池纤细。然而，当在正极活性材料中添加在过充期间快速耗尽大量气体的材料时，正极活性材料的量会相对下降。在此情况中，电池容量会下降，电阻会增大，且电池的寿命会因重复充放电而缩短。

因此，需要对锂二次电池进行研究，以防止在过充期间爆炸的危险、正极活性材料在充电期间具有更高的安全性以满足高容量和纤细结构、在适当时机运行安全装置如安全阀和PTC装置、以及具有最小的电池容量劣化。

发明内容

技术问题

根据本发明的实施方案，提供一种电极组件，所述电极组件包含正极、负极和隔膜，还包含涂布在隔膜表面上并能在一定的电压下电解而产生气体的气化材料。

然而，本发明的技术缺陷不能限制为上述缺陷，而且，本领域技术人员根据如下说明可以清楚地理解其他未提及的缺陷。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种包含电极组件的锂二次电池，所述电极组件包含包括正极、负极和隔膜，其中所述电极组件还包含涂布在隔膜上并能在一定的电压下电解而产生气体的气化材料。

根据本发明的另一个方面，提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含当在一定的电压下电池内部压力升高时启动以断开电流的电流中断装置(CID)，其中所述电池包含所述电极组件。

根据本发明的还一个方面，提供一种包含多个电连接的锂二次电池的中型到大型电池模块或电池组。

有益效果

根据本发明的包含用于提高安全性的隔膜的电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池，通过包含能在过充阶段电解以产生气体的气化材料而提高电池的安全性。另外，由于气化材料不是涂布在电极上而是涂布在隔膜表面上以限制电阻的增大并大大降低电池容量的下降。由此，电池寿命良好。

附图说明