[发明专利]锂二次电池的电极组件

说明书

【技术领域】

本发明关于锂电池的电极组件，更特别地关于其采用的隔热涂层。

【背景技术】

传统锂电池发生内短路时，因为短时间释放大量热量，会使得结构中聚烯烃材质的隔离膜无法耐受高温而熔融变形。若无法阻隔局部热累积或中止内短路，则锂电池的活性物质将分解形成高压气体，甚至产生爆炸等危害。有鉴于此，国际各锂电池制造大厂无不投入大量资源，研究如何有效改善锂电池内短路的安全问题。日本电芯厂Panasonic开发的热阻隔材料Heat-Resistant Layer(HRL)可导入锂电池内部，藉由强化隔离膜的机械性质，避免电池因受热导致正负极直接接触产生内短路现象，进而提升电池安全性。然而热阻隔材料主要是由高含量的无机粒子(如Al₂O₃)及低含量的有机高分子黏着剂组成，易造成电池内电阻上升。此外，无机粒子在使用过程中易剥落而失去其保护功能。

综上所述，目前仍需新的材料组成改善目前市售含热阻隔层之电池阻抗，并维持其安全性。

【发明内容】

本发明的实施方式提供一种锂二次电池的电极组件，包括阳极板；阴极板；隔离膜，用以传导电解质中的锂离子并隔离阳极板与阴极板；以及复合涂层，位于阳极板与隔离膜之间及/或阴极板与隔离膜之间，其中复合涂层包括：5至90重量份的无机黏土材料；以及95至10重量份的有机高分子黏着剂。

【附图说明】

图1-3是本发明实施例中电极组件的示意图；

图4是本发明的实施例与比较例的电池的循环寿命测试；以及

图5是本发明的实施例与比较例的充放电速率测试。

【主要元件符号说明】

10、20～电极组件；

11～阳极板；

12～复合涂层；

13～隔离膜；

15～阴极板。

【具体实施方式】

如图1所示，本发明的一种实施方式中锂二次电池的电极组件10，依序为阳极板11、复合涂层12、隔离膜13、及阴极板15。阳极板11可为集电材如铜箔、镍箔与电极活性物质颗粒如天然石墨、人工石墨、锂金属、或锂金属合金之层状组合物。电极活性物质颗粒的粒径约介于5μm至25μm之间。若电极活性物质颗粒的粒径过大，则易造成电池电容量差异过大而导致平均电容量下降。若电极活性物质颗粒的粒径过小，则会降低电池充放电循环寿命以及增加电池电容量差异。

阴极板15可为集电材如铝箔与电极活性物质颗粒如钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、钒酸锂或锂镍钴锰氧化物的层状组合物。电极活性物质颗粒的粒径约介于1μm至40μm之间。若电极活性物质颗粒的粒径过大，则易造成电池电容量差异过大而导致平均电容量下降。若电极活性物质颗粒的粒径过小，则会降低电池充放电循环寿命以及增加电池电容量差异。

隔离膜13用以传导电解质中的锂离子并隔离阳极板11与阴极板15。在本发明的一实施方式中，隔离膜13可为聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、或上述之共聚物。适于作为隔离膜13的聚烯烃的孔隙率约介于40％至95％。若聚烯烃的孔隙率过高，则膜在高温下尺寸易产生严重收缩而造成电池内短路现象发生。若聚烯烃的孔隙率过低，则会阻碍锂离子的传导，因此增加电池的内部阻抗。聚烯烃的重均分子量约介于100,000至5,000,000之间。若聚烯烃的重均分子量过低，则隔离膜由于机械强度不足，无法有效提供隔绝正负极的功能。若聚烯烃的重均分子量过高，则当电池温度上升时，隔离膜微孔无法有效熔融闭合以阻断锂离子的传导。此外，隔离膜13的厚度约介于0.1μm至25μm之间。若隔离膜13的厚度过薄，则会降低隔离膜的机械强度而易造成电池内短路。若隔离膜13的厚度过厚，则会降低电池体积能量密度以及增加电池内部阻抗。