[发明专利]锂二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年5月29日提交于韩国知识产权局(KIPO)的韩国专利申请No.2007-0052175的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用被并入本文。

技术领域

本发明涉及锂二次电池，更具体地，涉及一种通过防止内短路而改善安全性的锂二次电池。

背景技术

通常，二次电池能够重复充电，在尺寸上小型化，并在容量上最大化。近来，随着便携式电子设备(例如，可便携式摄像机，笔记本电脑，和移动电话)需求增加，改进的二次电池(例如，锂离子电池，锂聚合物电池，和Ni-MH电池)作为电源得到了广泛的发展。

由于锂的原子量低，锂适合于大电容量电池，并因此经常用作二次电池的组件。进一步地，由于锂与水反应剧烈，因而非水电解质也用在锂类电池中。这样，锂不受水的电解电压的影响，因此，锂类电池具有的优点在于，能够产生大约3至4伏的电动势。

用在锂离子电池中的非水电解质分为液体电解质和固体电解质。液体电解质是使锂盐在其中解离至有机溶剂中的电解质。乙烯、碳酸盐、丙烯碳酸盐、或包括烷基的其他碳酸盐或类似的有机化合物可用作有机溶剂。

锂离子二次电池中的电解质的离子传导性较低。然而，这种缺陷可通过增加电极的活性材料区域和两电极相对区域的尺寸来进行一定程度的补偿。然而，增加两电极相对区域的尺寸由于各种限制性因素而被限制。归根结底，电解质的低离子传导性总体上使电池内阻较大，从而总体上使内压降较大。特别地，正因为如此，使得当需要大电流放电时限制了电池电流，并因此限制了输出。

另外，位于两电极之间的膜是限制锂离子运动的又一原因。换句话说，当膜不具有充分的电解质渗透性和润湿性的情况下，该膜限制锂离子在两电极之间移动，结果，电池的电特性恶化。

因此，膜在电池效率方面的特征，不仅可通过膜的耐热性/耐化学性和机械强度来表征，而且可通过电解质的润湿性和气-隙比率(air-gap ratio)(空隙含量)表征。气-隙比率指的是膜的单位可选截面积中的空的空间的比例。

同时，锂离子电池的膜还是防止电池过热的安全装置。在此，如果温度由于电池的异常而上升，则作为普通膜材料的聚烯烃微孔膜在特定的温度下软化并部分地熔融。因此，作为电解质和锂离子的通道的微孔膜的微小通孔因而被阻塞。结果，锂离子的运动停止，并且，电池的内电流和外电流停止。因此，温度的上升也被停止。

然而，当电池温度上升时，即使微小通孔被阻塞，膜也可能会损坏。也就是说，由于膜部分地熔融，因而电池的两电极可在其上彼此接触，而导致内短路。当膜收缩使得电池的两电极在其上彼此接触时，也可发生内短路。

此外，当电池的容量已最大化，并且过电流在二次电池中流动时，尽管膜的微小通孔被阻塞，但更可能由于膜的损坏而发生内短路。因为膜由于所产生的热而连续熔融，可能损坏膜，而并非通过阻隔电流降低电池温度。

因此，尽管通过关闭膜的微孔来阻隔电流很重要，但解决由电池过热所导致的膜的熔融或收缩问题可能更重要。

为了处理上述问题，已使用陶瓷膜(即，陶瓷膜)，用于防止电极间的内短路。陶瓷膜的一般制造方法如下：首先，制备多孔液体，其中陶瓷微粒均匀分散在粘合剂和溶剂的混合溶液中；然后，作为涂覆以活性材料的电极集电体的电极板浸入多孔液体中。这种陶瓷膜实现功能膜的作用，并当应用在正电极板和负电极板彼此接触的表面上时用于防止正电极板和负电极板的短路。

然而，使用陶瓷膜的二次电池的电极板的两端在制造电极板时被切断。电极板的切断部分未涂覆以多孔液体。如果电极板的未被膜涂覆的切断表面暴露于外，则具有不同极性的电极板彼此接触，并因此在电极被层叠或螺旋卷绕时造成短路。

发明内容

本发明的各方面通过重整使用陶瓷膜的电极的卷绕形状而改进电池的安全性。

根据本发明的一方面，提供一种电池，其包括：电极组件，所述电极组件包括具有第一极性的第一电极板，具有不同于第一极性的第二极性的第二电极板，和设置在所述第一电极板上的陶瓷膜；盒，所述盒容纳所述电极组件和电解质；和盖组件，所述盖组件密封所述盒的开口，其中，当两电极板被层叠和/或螺旋卷绕时，所述第一电极板具有位于所述第二电极板的前边缘之前的前边缘，和/或位于所述第二电极板的后边缘之后的后边缘。

所述陶瓷膜为包括陶瓷材料和粘合剂的组合的多孔膜。