[发明专利]具有改善的安全性的正极和包含所述正极的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种包含正极活性材料和聚(酰胺酸)的正极。当包含所述正极的锂二次电池处于160℃以上的异常操作范围内时，发生聚(酰胺酸)的缩合反应以形成聚酰亚胺。聚酰亚胺以涂膜的形式围绕正极活性材料粒子，并防止锂离子和电子的传输以中断电流，并抑制由附加反应引起的异常发热和热失控或燃烧。

技术领域

本申请要求于2016年3月31日在韩国提交的韩国专利申请10-2016-0039238号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。

本发明涉及具有改善的安全性的正极和包含所述正极的锂二次电池。

背景技术

随着技术发展和对移动仪器的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加，并且已经对满足各种需求的电池进行了许多研究。特别地，越来越需要具有高的能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池，例如锂离子电池和锂离子聚合物电池。

当锂二次电池经受诸如钉刺、过充电、外部短路和挤压的异常环境时，由于内部短路和各种化学反应引起的放热反应而导致电池的温度升高，且温度升高会加速这种放热反应，导致电池着火。

为了解决该问题，在电池具有具有预定体积的电池壳体如圆柱形或棱柱形电池壳体的情况下，在电池中提供电路中断装置(CID)元件以在滥用的状况下产生气体，从而在热失控之前通过使得CID元件运行，可以增加电池的内部压力以防止电池着火和爆裂。另外，正温度系数(PTC)元件是在特定温度下具有相当高的电阻值的热活性导体，并且是一种自动中断短路电流和过充电电流的过电流保护装置。特别地，这种PTC元件是一种在特定温度下经历电阻快速增加以中断供应给电池的电流、并且当温度降低时经历电阻减小以向电池供应电流的电装置，并且被应用到圆柱形电池。

然而，难以应用具有袋型电池壳体的常规CID和PTC元件。因此，需要一种即使在电池的异常环境下也能确保安全性的根本解决方案。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决上述公开的问题，并解决过去需要解决的技术问题。

本发明的一个方面旨在提供一种正极，当电池在异常环境下遭受滥用的状况时，所述正极使得电流中断并防止由附加反应引起的散热。

本发明的另一方面旨在提供一种包含所述正极的锂二次电池。

技术方案

在本发明的一个方面，提供一种正极，所述正极包含正极活性材料和由如下化学式1a表示的聚(酰胺酸)：

[化学式1a]

其中R可以独立地代表C1～C12烯基或C6～C12芳环，并且所述烯基或芳环的碳原子或氢原子可以是未替代的或可以根据原子价被氧、硫或卤素原子替代；且

A独立地代表键、C1～C12烯基或C6～C12芳环，并且所述烯基或芳环的碳原子或氢原子可以是未替代的或可以根据原子价被氧、硫或卤素原子替代。

聚(酰胺酸)可以在160℃以上的温度下转化为聚酰亚胺。

聚(酰胺酸)可由如下化学式2a表示：

[化学式2a]

基于100重量份的正极活性材料，所述聚(酰胺酸)的用量可以为0.5～5重量份。

在本发明的正极的实施方案中，由上述化学式1a代表的聚(酰胺酸)可以单独用作粘合剂聚合物。

所述聚(酰胺酸)可具有5,000～200,000的分子量。

所述正极可还包含微胶囊，所述微胶囊包含：具有160℃的玻璃化转变温度或熔点的壳；和存在于所述壳内的吡啶和二乙酸酐。