[发明专利]用于诱发内部短路的电化学元件和用于使用该电化学元件来评价安全性的方法

说明书

本发明涉及：一种电化学元件，该电化学元件包括具有形成在其中的通孔的分隔件、通孔覆盖材料以及间隔件；和一种用于使用该电化学元件而借助于内部短路来评价能量存储装置的安全性的方法。包括根据本发明的电化学元件的能量存储装置的特征在于：在内部短路评价测试之后，所述能量存储装置能够被恢复到未发生短路的状态；并且能够在不拆解和重新组装的情况下执行反复的测试和评价。

技术领域

本发明涉及一种包括具有通孔的分隔件、通孔覆盖材料和间隔件的电化学装置和一种用于使用该电化学装置来评价由于内部短路引起的能量存储装置的安全性的方法。

该申请要求基于2019年8月7日提交的韩国专利申请10-2019-0096020号的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

随着由于化石燃料枯竭而导致能源价格上涨以及对环境污染的关注增加，对环境友好的可替代能源的需求成为未来生活不可或缺的因素。特别地，随着移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正在快速增加。

通常，在电池的形状方面，对能够应用于诸如移动电话这样的、厚度较小的产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池有很大需求。在材料方面，对具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池(诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池)有很大需求。

通常，为了制备二次电池，首先，通过将包含电极活性材料的电极混合物施加到集电器的表面来形成正电极和负电极，然后将分隔件置于正电极和负电极之间，由此制成电极组件，然后该电极组件被安装在圆柱形或方形金属罐中或铝层压片的袋型壳体的内部，并且液体电解质被注入或浸渍到电极组件或固体电解质中，以制备二次电池。

此外，二次电池根据具有正电极/分隔件/负电极结构的电极组件的结构进行分类。其代表性示例包括：果冻卷(卷绕)电极组件，在该果冻卷(卷绕)电极组件中，长片型正电极和负电极在分隔件被置于其间的情况下被卷绕；堆叠电极组件，在该堆叠电极组件中，被切割成预定尺寸单元的多个正电极和负电极在分隔件被置于其间的情况下被依次地堆叠；和堆叠/可折叠电极组件，在该堆叠/可折叠电极组件中，双电池单体或全电池单体与分隔件片一起卷绕，在所述双电池单体或全电池单体中，预定单元的正电极和负电极在分隔件被置于其间的情况下被堆叠。

另一方面，所述电极通过离子交换而产生电流，并且构成所述电极的正电极和负电极具有电极活性材料被施加到由金属制成的电极集电器的结构。

通常，负电极具有碳类活性材料被涂覆在由铜或铝制成的电极板上的结构，正电极具有由LiCoO₂,、LiMnO₂,、LiNiO₂等制成的活性材料被涂覆在由铝等制成的电极板上的结构。

为了制造正电极或负电极，包括电极活性材料的电极混合物被沿着一个方向涂覆在由长金属片制成的电极集电器上。

所述分隔件位于所述电池的正电极和负电极之间，以进行绝缘并且维持电解质，以提供用于离子传导的通道。

所述二次电池是使用能够重复在电流和材料之间进行多个氧化还原过程的材料制造的可再充电电池。当通过电流在材料上进行还原反应时，从而进行充电，当在材料上进行氧化反应时，进行放电。这里，随着反复地进行充电和放电，从而产生电力。

虽然锂二次电池具有优异的电特性，但其存在安全性低的问题。例如，在诸如过度充电、过度放电、暴露于高温下这样的异常操作条件下，由于作为电池成分的活性材料和电解质的分解反应，从而锂二次电池产生热量和气体，并且所导致的高温和高压条件进一步促进分解反应，并且有时引起火灾或爆炸。