[发明专利]具有改善的安全性的电极和包含该电极的二次电池

说明书

本发明涉及具有改善的安全性的电极以及包含该电极的二次电池。通过将正极的伸长率控制为0.6％～1.5％可以防止或显著减少由钉子穿透而引起的正极集电器与负极集电器之间的内部短路以及正极集电器与负极活性材料层之间的内部短路。

技术领域

本申请要求于2015年9月21日在韩国提交的韩国专利申请第10-2015-0133020号的优先权，并通过引用的方式将其全部公开内容并入本文中。

本公开涉及具有改善的安全性的电极和包含该电极的二次电池。更具体地，本公开涉及具有增加的耐钉子的穿透性且由此确保二次电池耐受内部短路的安全性的正极。

背景技术

电池的能量与能量密度成比例地增加。此外，随着二次电池转化成具有更高能量的二次电池，电池的安全性受到威胁。在正常状态下，储存在正极中的电能和负极中的电能由隔膜分隔并安全地保持。然而，各种因素可以导致正极与负极之间的短路并在短时间内释放大量储存的电能，从而导致放热/起火或热失控现象。具体地，在锂二次电池的情况下，当由于钉子穿透导致的内部短路而在短时间内在电池中有大的电流流动时，电池被放出的热加热并存在起火/爆炸的危险。

因此，作为用于确保耐受钉子穿透的安全性的尝试的一部分，主要研究和使用了使用安装在电池外部的器件的方法和在电池内部使用材料的方法。利用温度变化的正温度系数(PTC)器件、利用电压变化的保护电路和利用电池内部压力变化的安全阀对应于前者，而添加能够根据电池中温度或电压变化而物理地、化学地或电化学地进行变化的材料对应于后者。

由于安装在电池外部的器件利用温度、电压和内部压力，因此它们能够产生可信的中断(破坏)但是需要额外的安装工序和安装空间。此外，已知当需要快速响应时间时，例如在内部短路、钉子穿透、局部损坏等的情况下，这样的器件不能够充分地表现保护功能。

作为在电池中使用材料的方法，已经进行了关于向电解质或电极添加化学安全机构包括能够改善安全性的添加剂的研究。这样的方法的有利之处在于其不需要空间并且能够应用于任何类型的电池。然而，据报道，当温度升高时，产生在电极上形成钝化膜的材料或发生体积膨胀，从而增加了电极的电阻。在各个情况下，存在的问题是，在形成钝化膜时产生副产物并且电池性能下降，或者电池中由所述材料占据的体积大而导致电池容量下降。

因此，仍然需要开发用于防止由钉子穿透而造成的放热或起火的技术。

发明内容

技术问题

本公开旨在解决相关领域的问题，因此本公开的目的在于提供通过控制正极的机械性质并且由此控制对由钉子穿透而引起的内部短路的耐受性而能够解决由短路引起的放热/起火的问题的电极，以及包含所述电极的二次电极。

技术方案

在本公开的一方面，提供二次电池用正极，其包含正极集电器和设置在所述正极集电器的至少一个表面上的正极活性材料层并且具有0.6％～1.5％的伸长率。

所述正极集电器可以具有6μm～20μm的厚度。

所述正极集电器可以为铝箔。

所述正极活性材料可以具有4μm～12μm的平均粒径。

所述正极活性材料层在辊压之后可以具有23％～35％的孔隙率。

在本公开的另一方面，还提供包含上述正极、负极和置于所述正极与所述负极之间的隔膜的二次电极。

有益效果