[发明专利]二次电池

说明书

本申请要求于2011年06月23日提交的欧洲申请号11305799.6的优先权，出于所有的目的将这个申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及一种包含偏二氟乙烯聚合物分隔体(separator)的二次电池(secondary battery)。更特别地，本发明涉及包含偏二氟乙烯聚合物分隔体的锂离子二次电池。

背景技术

由于便携式电子设备及电信设备(如手机、个人数字助理(PDA’s))、笔记本电脑以及其他无线电子产品的广泛使用，电池行业在过去几年在可充电二次电池中有了巨大的增长。

特别地，锂离子电池市场的持续增长导致了对电池分隔体的强烈需求。多种分隔体已被用于电池多年。它们的主要功能是防止电接触，同时使电化学电池的正极和负极之间能够进行离子传输。

虽然电池分隔体的材料是惰性的并且不影响电能存储或输出，它的物理特性极大地影响了电池的性能和安全性。

最常用的二次电池的分隔体是由微孔聚合物膜或非织造物制成的多孔分隔体，或者是由聚合物电解质制成的致密(dense)分隔体。

用于二次电池的微孔分隔体通常是由聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯及其层压体)与聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的聚合物薄膜制造的。

值得注意地，典型地在非织造物中使用的材料包括聚烯烃类，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯以及聚偏二氟乙烯(PVDF)。

在特别适合在二次电池中使用的聚合物电解质中，已经提出如下的电解质，其中聚合物基质使用液体电解质溶胀。

例如，US2002/0197536(三星SDI有限公司(SAMSUNG SDI CO.LTD.))2002年12月26日披露了一种用于在锂电池中使用的聚合物电解质，这种聚合物电解质包括一种偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物或一种进一步包括选自由丙烯酸和马来酸单烷基酯组成的组的至少一种化合物的重复单元的共聚物。

然而，由于对符合巨大性能和安全要求的二次电池的需求不断增加，二次电池需要被设计和构造为耐受典型的损伤状况(如内部短路、过量充电、过量放电、振动、冲击以及温度变化)。

电池温度的异常增加可能由于电损伤(如过量充电或短路)或机械损伤(如钉子穿透或压碎)所引起的内部加热而发生，或者也可能是外部加热的结果。

分隔体高于约130℃的机械完整性越大，分隔体可以提供的安全系数越大。如果分隔体失去其机械完整性，那么电极会直接接触，发生化学反应并导致热失控。分隔体的高温熔融完整性在长期过量充电过程中或在长期暴露于更高温度下的过程中的确是保持电池安全性的非常重要的特性。

因而，在本领域中对于适合于制造二次电池的赋予了出色的热稳定特性同时保持良好的离子传导率值的分隔体仍然存在一种需要。

发明概述

因此，本发明的一个目的是一种包括至少一个分隔体的二次电池，所述分隔体包括至少一种氟化聚合物[聚合物(F)]，所述聚合物(F)包括衍生自偏二氟乙烯(VDF)、六氟丙烯(HFP)以及至少一种具有以下化学式(I)的(甲基)丙烯酸系单体(MA)的重复单元：

其中：

-R₁、R₂和R₃彼此相同或不同、独立地选自一个氢原子和一个C₁-C₃烃基，并且

-R_OH是包括至少一个羟基的一个C₁-C₅烃基团。

本申请人已经出人意料地发现，通过适当地选择偏二氟乙烯(VDF)聚合物，可以有利地获得成功地呈现出出色的热稳定特性同时保持良好的离子传导率值的分隔体，以便能够制造符合性能和安全要求的二次电池。

本发明的二次电池典型地进一步包括以下组件：

-一个包括至少一种金属的负极；

-一种携带电荷的电解质，包括一种携带电荷的介质以及至少一种金属盐；以及

-一个正极。

根据本发明的分隔体通常位于二次电池的正极与负极之间。

为了本发明的目的，术语“分隔体”旨在指代一种离散的、总体上薄的界面，该界面减轻了与它接触的化学物种的渗透。这个界面可以是均匀的，即，在结构上完全均一(致密分隔体)，或它可以是化学或物理上非均匀的，例如含有多个有限尺寸的空隙、孔或洞(多孔分隔体)。术语“孔”、“空隙”以及“洞”在本发明的上下文中将被用作同义词。