专利名称：用于锂二次电池的复合材料带和使用它的锂二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料带和使用该复合材料带的锂二次电池。更具体地讲，本发明涉及一种包括有机基体和无机成分的复合材料带，并且具有提高的绝热和耐热特性。
背景技术：
与一次电池不同，二次电池是可再充电，它能够反复充电/放电地循环使用。二次电池广泛地用于先进的电子设备，例如蜂窝电话、笔记本电脑和可携式摄像机。
二次电池分类成锂二次电池、Ni-Cd电池和Ni-MH电池。特别是，锂二次电池在约3.7V的电压工作，这个工作电压是用作便携式电子设备电源的Ni-Cd电池和Ni-MH电池的工作电压的三倍。此外，锂二次电池具有高的单位重量能量密度。所以，锂离子二次电池在先进的电子技术领域中广泛地使用。
根据所使用的电解液种类可以对锂二次电池进行分类。锂离子电池使用液体电解质，锂聚合物电池使用聚合物电解质。此外，锂二次电池可以制造成各种形状，例如圆筒形和袋形。
由于锂二次电池具有比其它二次电池更高的能量密度，所以正电极与负电极的电和热绝缘是十分重要的。典型的锂二次电池的电极组件包括卷绕成胶卷(jellyroll)形式的正电极板、负电极板和隔板。隔板位于正电极板与负电极板之间，以使正电极板与负电极板绝缘。此外，连接到电极组件的电极接片连接到电极组件，并从电极组件伸出，并且包括绝缘带，以使电极接片与电极组件，罐或盖组件之间电绝缘。
在充电/放电期间，锂二次电池的高能量密度可以在锂二次电池中造成热量产生。特别是，如果锂二次电池过充电/过放电或如果电池短路时，在锂二次电池中产生热。负电极板和正电极板一般是相互隔离的，以便通过隔板在电极板之间发生电化学反应的方式。因此，电极组件产生大量的热。特别是，由于电极组件的焊接电极板和电极接片的部分接触不同的金属，造成这部分的内电阻增加，使得产生大量的热。因此，将树脂构成的绝缘带附着到电极接片和隔板之间的这部分，以防止隔板由于热而损坏。
由于锂二次电池的容量增加，所以锂二次电池的能量密度也增加。因此，在锂二次电池中可能频繁地产生热，从而造成故障，例如短路。由于为了电绝缘或绝热而使用的绝缘带或绝热带主要是由诸如PI(聚酰亚胺)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PP(聚丙烯)之类的有机材料构成的，所以，锂二次电池中产生的热可能会降低绝缘带的绝热或电绝缘特性。
发明内容
本发明的目的是要提供一种复合材料带和使用该复合材料带的锂二次电池。其中复合材料带包括有机基体和无机成分，并且具有提高的绝缘和耐热特性。
根据本发明一个实施例，提供一种用于锂二次电池的复合材料带，包括有机基体和分散在有机基体中的至少一种无机成分。该有机基体在其至少一个表面上还包括粘结层。该有机基体包括选自由PI、PET、PP、PPS、PE、PPE及其混合物组成的组中的材料。无机成分从由氧化物和氮化物组成的组中选择。其中氧化物从由Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、MnO2、MgO及其混合物组成的组中选择，氮化物从由Si3N4、BN及其混合物组成的组中选择。
无机成分具有选自由球形、晶须状和片状组成的组中的形状。当无机成分为球形或晶须状时，无机成分的直径小于复合材料带厚度的一半。当无机成分为板状时，板状无机成分的厚度小于复合材料带厚度的一半。
在一个实施例中，复合材料带包含约20至约80重量百分比的无机成分，并且包含约20至约80体积百分比的无机成分。或者，复合材料带包含约20至约50体积百分比的无机成分。该复合材料带具有约5μm至约200μm的厚度。
根据本发明的另一实施例，提供一种锂二次电池，包括包括第一和第二电极板，以及用于绝缘第一电极板和第二电极板的隔板的电极组件。该电池还包括用于覆盖连接到电极板并从电极组件伸出的至少一个电极接片的绝缘带。其中绝缘带包括具有有机基体和无机成分的复合材料带。
根据本发明的又一个方面，提供一种锂二次电池，包括包括具有第一电极集电体的第一电极板和具有第二电极集电体的第二电极板的电极组件。第一电极集电体包括涂覆区域和未涂覆区域。第二电极集电体也具有涂覆区域和未涂覆区域。该电极组件还包括用于绝缘第一电极板和第二电极板的隔板，以及分别连接到第一和第二电极板的未涂覆区域的第一和第二电极接片。此外，电极组件包括粘结到隔板的对应于第二电极集电体的未涂覆区域的绝缘带。该绝缘带还粘接到涂覆区域的毗接未涂覆区域的部分。第一电极板和第二电极板以及隔板卷绕形成电极组件。该绝缘带包括具有有机基体和无机成分的复合材料带。
锂二次电池进一步包括粘结到隔板的对应于第一电极集电体的未涂覆区域的部分的绝缘带。该绝缘带还粘结到涂覆区域毗接未涂覆区域的部分。该绝缘带粘结到隔板的不与第二电极集电体的未涂覆区域接触的部分。
根据本发明的再一个方面，提供一种袋型二次电池，包括袋、容纳在袋中的电极组件、和从电极组件伸出到袋外的第一和第二电极接片。保护电路模块电连接到该电极组件，并且邻接第一和第二电极接片排列。具有预定尺寸和厚度的绝热带连接在电极组件与保护电路模块之间，以将保护电路模块固定到电极组件。该绝热带包括具有有机基体和无机成分的复合材料带。
根据本发明的再一个方面，提供一种包型(pack type)二次电池，包括罐和容纳在罐中的电极组件。该电极组件具有正电极板、负电极板和隔板。电解液注入到罐中。保护电路模块电连接到电极组件。该电池还包括容纳罐的容器，该容器包括第一和第二壳体。粘结带位于罐与第一或第二壳体之间，以将罐固定到容器的内表面。该粘结带包括如上所述的复合材料带，并且包括Al2O3作为无机成分。
从以下结合附图的详细说明中，可以对本发明的上述和其它特征以及优点有更清楚的了解。
图1是显示根据本发明一个实施例的复合材料带的横截面图；图2是显示根据本发明一个实施例的罐型锂二次电池的示意性透视图；图3a是显示一根据本发明一个实施例的未卷绕的电极组件的侧视图；图3b是图3a中所示的电极组件的第一电极板的底视图；图4是显示图3a中所示的卷绕后的电极组件的平面图；图5是显示根据本发明另一实施例的卷绕的电极组件的平面图；图6是显示根据本发明另一实施例的未卷绕的电极组件的侧视图；图7a显示根据本发明一个实施例的第一电极板的侧视图；图7b是图7a中第一电极板的平面图；图8是显示根据本发明另一个实施例的未卷绕的电极组件的侧视图；图9a是根据本发明一个实施例的袋型锂二次电池的示意性透视图；图9b是袋型锂二次电池的横截面图；图9c是图9a的区域A的近视图；图10a是根据本发明一个实施例的袋型锂二次电池的透视图；图10b是图10a中袋型锂二次电池的局部横截面视图；和图11是根据本发明一个实施例的包型锂二次电池的分解透视图。
具体实施例方式
以下参考
本发明的示例性实施例。在以下的说明和附图中，为避免相同和类似部件的重复说明，用相同的参考号代表相同或类似的部件。
图1是根据本发明一个实施例的复合材料带10的横截面图。如图所示，复合材料带10包括有机基体12，和分散在有机基体12中的多个板状的无机成分14。复合材料带10是通过将具有相对低熔点的有机基体12与具有相对高熔点的无机成分14混合制造的。具有这种组成的复合材料带在高温条件下可保持其绝缘和绝热特性以及其形状。这是因为即使有机基体12熔化，无机成分14也能保持完好。因此，与仅由有机基体组成的带相比，复合材料带10在高温条件下，可以表现出提高的绝缘和绝热特性。
此外，复合材料带10在其至少一个表面上包括粘结层16。粘结层16是通过将粘结剂施加到复合材料带10的所需表面上而形成的。粘结层16允许把复合材料带10粘结到需要的地方。可以省略粘结层，因为一般需要对其加压和加热来把复合材料带粘结到需要的地方。但是，当不能加压和加热时，则在复合材料带10的至少一个表面上形成粘结层。
复合材料带10通常是板形的，并且根据复合材料带10所需的功能，可以将其制造成各种不同厚度和尺寸。例如，可以将复合材料带10用作绝缘带并连接到焊接于电极板的未涂覆区域以防止热传输到隔板的电极接片上。当复合材料带10以这种方式使用时，它的厚度为约5μm至约200μm。如果复合材料带10的厚度小于5μm，那么复合材料带10的绝缘和绝热特性减低。此外，如果复合材料带10的厚度超过200μm，那么复合材料带附着到电极组件的部分的厚度增大。
在一个实施例中，复合材料带10包含约20至约80重量百分比的无机成分14。如果复合材料带10包含小于20重量百分比的无机成分14，那么在有机基体12熔化时，无机成分14不能支撑复合材料带10的结构。此外，如果复合材料带10包含超过80重量百分比的无机成分14，那么无机成分14的颗粒会从复合材料带10的表面突出，从而使复合材料带10的形状不均匀，并且使得复合材料带的强度降低。
此外，复合材料带10包含约20至约80体积百分比的无机成分14。可替换地，复合材料带10包含约20至约50体积百分比的无机成分14。如果复合材料带10包含小于20体积百分比的无机成分14，那么在有机基体12熔化时，无机成分14不能支撑复合材料带10的结构。此外，如果复合材料带10包含超过80体积百分比的无机成分14，那么复合材料带10形成不均匀的形状。
无机成分与有机基体的比率可以根据所需的复合材料带10的应用和功能有所改变。
复合材料带10的有机基体12决定复合材料带10的抗张强度、延展性和机械特性。此外，有机基体12决定有机基体12不会熔化的相对低的温度下的复合材料带10的绝热和耐热特性。因此，有机基体12包括具有适于所需的复合材料带10应用的基本物理特性的材料。此外，由于有机基体12接触二次电池中的电解液，所以有机基体12包括具有优良耐电解液性能的材料。例如，有机基体12可以包括选自由PI(聚酰亚胺)，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)，PPS(聚苯硫醚)，PE(聚乙烯)，PPE(聚苯醚)及其混合物组成的组中的材料。
无机成分14形成为粉末，并且分散在复合材料带10的有机基体12中。无机成分粉末保持复合材料带10在高温条件下的的绝缘和绝热特性。
此外，无机成分14包括具有高熔点的非传导性材料，比如非金属材料。例如，无机成分14可以包括选自由Al2O3，TiO2，ZrO2，SiO2，MnO2，MgO及其混合物组成的组中的氧化物，或者包括选自由Si3N4，BN及其混合物组成的组中的氮化物。无机成分14包括具有适于所需的复合材料带10功能和应用的材料。例如，复合材料带10可以用作连接到从袋型二次电池的袋伸出的电极接片上的绝缘带。当用在这种方式中时，带10使电极接片与袋绝缘，并且无机成分14包括具有良好热传导和绝缘特性的Al2O3。
分散在有机基体12中的无机成分粉末颗粒可以制造成各种形状，例如球形、晶须状或片状。此外，无机成分14形成对应于复合材料带10厚度的尺寸。例如，当无机成分14形状为球形时，无机成分14具有小于复合材料带10厚度的一半的直径。在另一实施例中，球形的无机成分14具有小于复合材料带10厚度的1/10的直径。此外，当无机成分14的形状为片状或晶须状时，无机成分14具有小于复合材料带10厚度的一半的厚度。在另一实施例中，片状和晶须状的无机成分14具有小于复合材料带10厚度的1/10的厚度。如果无机成分14的直径或厚度大于复合材料带10厚度的一半，那么复合材料带10具有不规则的表面，从而使复合材料带10的粘着力降低。如果无机成分14的半径或厚度大于复合材料带10厚度的一半，那么无机成分14必须在有机基体12中排成列，以防止从复合材料带10的表面突出。如果复合材料带10的粘着力由于不规则表面而降低，那么复合材料带10会在锂二次电池的充电/放电过程中反复地收缩和膨胀。这可能使得复合材料带10从希望的位置分离。此外，如果具有不规则表面的复合材料带10用在袋型锂二次电池的电极接片和袋之间，那么复合材料带10的密封力减小。
相对于在不同锂二次电池中的用途，现在将说明根据本发明的复合材料带的应用。例如，在罐型锂二次电池中，可以将复合材料带附着到电极接片并连接到电极组件上。可替换地，带可以应用于电极组件的电极板的涂覆区域的一部分。在另一替换中，带可以应用于电极组件的隔板的两端。
类似地，在袋型锂二次电池中，可以将复合材料带附着到从袋伸出的电极接片的一部分上。可替换地，带可以附着在袋与保护电路模块之间。
如图2所示，锂二次电池包括电极组件100，容纳电极组件100的罐160，和用于密封罐160的开口160a的盖组件170。罐160包括金属材料，并且具有矩形或方形形状。在一个实施例中，罐160包括轻重量的、具有良好耐腐蚀性的金属。这种金属的一个非限制性实例是铝。罐160包括开口160a，通过开口160a将电极组件100插入罐160中。盖组件170密封罐160的开口160a。在把电解液注入到罐160中之后，密封罐160的开口160a。罐160充当端子，并且通过盖组件170电连接到电极组件100的正电极接片或负电极接片。
盖组件170包括盖板171，绝缘板172，端子板173和电极端子174。盖组件170与单独的绝缘壳179连接，并且装配在罐160的开口160a上面，以密封罐160。电极端子174连接到电极组件100的第一电极接片146。但是，取决于锂二次电池的结构，可以将电极端子174连接到第二电极接片136，而不是第一电极接片146。
如图3a，3b和4所示，电极组件100包括第一电极板140，第二电极板130，以及位于第一和第二电极板140和130之间的隔板150。第一和第二电极板140和130，以及隔板卷绕形成胶卷型电极组件。如前所述，第一电极板140是负电极板，第二电极板130是正电极板。但是，第一电极板140也可以是正电极板，而第二电极板130是负电极板。
此外，第一电极接片146在电极组件100的内周边的位置焊接到第一电极板140，并且从电极组件100伸出。第二电极接片136在电极组件100的外周边的位置焊接到第二电极板130，并且从电极组件100伸出。如所使用的那样，电极组件100的内周边部分位于卷绕的电极组件100的中心附近，电极组件100的外周边位于卷绕的电极组件100的边缘附近。
第一电极板140包括第一电极集电体142，涂覆区域144和第一电极接片146。第一电极板140还包括由复合材料带10构成的第一绝热板120。
第一电极集电体142由薄铜箔构成，并且涂覆区域144包括涂覆在第一电极集电体142的两侧的碳材料。此外，第一电极集电体具有在第一电极集电体142没有涂覆碳材料的未涂覆区域143。
第一电极接片146可以包含镍或镍合金。第一电极接片146通过超声波焊接固定到第一电极集电体142的未涂覆区域143，使得第一电极接片146位于卷绕的电极组件100的内周边。第一电极接片146从第一电极集电体142伸出，使得其伸出到电极组件100的外部。
第一绝热板20附着到第一电极集电体142的未涂覆区域143，并且附着到该集电体的与焊接第一电极接片146的一侧相反的一侧。第一绝热板接触第一电极集电体142的面积大于电极接片146接触该集电体的面积。
第一绝热板120由上述的复合材料带10构成，并且具有良好的绝热和耐热特性。第一绝热板120位于第一电极集电体142的未涂覆区域143上与焊接第一电极接片146的一侧相反的一侧，从而屏蔽由第一电极接片146产生的热。从第一电极接片146产生的热因而不会传递到隔板150和第二电极板130。通常会从电极板的焊接有电极接片的部分产生大量的热。特别是，第一电极接片146与作为负电极板的第一电极板140之间的部分会在电极组件100中产生大量的热。由于第一绝热板120位于电极组件100的内周边中，相当大的热量作用在第一绝热板120上。因此，第一绝热板120含有大量无机材料，以便在高温条件下保持所需的特性。
第一绝热板120由复合材料带10构成，所以即使有机基体12由于第一电极接片146产生的热而熔化，第一绝热板20也能保持其形状。因此，第一绝热板120可以通过防止热传递到隔板150的热而执行绝热功能。
第二电极板130包括包含涂覆区域134的第二电极集电体132，和第二电极接片136。第二电极集电体132包含铝箔，并且在涂覆区域134的两侧涂有锂基氧化物。此外，第二电极集电体132包括其上没有涂覆锂基氧化物的未涂覆区域133。
第二电极接片136通过超声波焊接或激光焊接固定在位于第二电极集电体132一端上的未涂覆区域133上。第二电极接片136从第二电极集电体132伸出。第二电极接片136包含镍或镍合金。
图5显示可替换的电极组件。如图5所示，电极组件400包括第一电极板440，第二电极板430和位于第一电极板440和第二电极板430之间的隔板450。第一电极板440和第二电极板430以及隔板450被卷绕形成胶卷型的电极组件。第一电极板440和第二电极板430分别包括第一和第二绝热板420和422。第一绝热板420和第二绝热板422分别附着到集电体的与焊接有电极接片的一侧相反的一面上。
第二电极接片136位于卷绕的电极组件400的外周边，使得电极组件400中产生的热向罐传递。但是，如果在电极组件400中快速产生热，那么一部分热可能向隔板450和第一电极板440传递，从而造成对隔板450的损坏。提供第二绝热板422来防止隔板450损坏。第二电极接片436位于卷绕的电极组件400的外周边，并且产生较小量的、易于释放的热。因此，第二绝热板422可以比第一绝热板420薄。
图6显示本发明的另一实施例。如图6所示，电极组件500包括第一电极板540，第二电极板530和位于第一和第二电极板540和530之间的隔板550。第一电极板540和第二电极板530分别包括附着到第一和第二电极接片546和536的第一和第二绝缘板525和527。第一和第二绝缘板525和527每个都由上述的复合材料带10构成。第一绝缘板525位于覆盖第一电极接片546的第一电极板540上。类似地，第二绝缘板527位于覆盖第二电极接片536的第二电极板530上。
第一和第二电极接片546和536是通过利用压力机切割金属板制造的。所以可能沿金属板的边缘形成毛刺。这些毛刺在焊接过程中可能损坏隔板550。此外，毛刺可能刺穿隔板550，从而造成第一和第二电极板540和530之间的短路。因此，将第一和第二绝缘板525和527附着在第一和第二电极接片546和536上面，从而防止毛刺暴露并防止损坏隔板150。此外，第一和第二绝缘板525和527可以防止热传递到隔板550，从而防止隔板550熔化或皱缩。
图7a和图7b显示本发明的另一实施例。尽管图7a和7b仅示出了第一电极板，但是应该理解，绝缘层可以形成在第一和第二电极板二者上。
第一电极板640包括第一电极集电体642，其包括在电极集电体642的至少一个表面上的涂覆区域644，和在第一电极集电体642上的未涂覆区域643，和附着到涂覆区域644的突起645的绝缘带625。此外，第一电极接片646位于未涂覆区域643的一侧。尽管图7a和7b显示涂覆区域644仅在第一电极集电体642的一个表面上，但是，应该理解涂覆区域644也可以在第一电极集电体642的两个表面上。
绝缘带625由上述复合材料带10构成。由于绝缘带625应该在高温条件下表现出改进的绝缘特性，因此增加无机成分对有机基体的重量比率。绝缘带625形成对应于突起645尺寸和形状的尺寸和形状。在一个实施例中，例如绝缘带625覆盖突起645的整个区域。绝缘带625附着到突起645，以防止在卷绕电极组件时突起645损坏隔板。
当把碳材料涂覆在第一电极电体642上以形成涂覆区域644时形成突起645。突起645会由于浆料结块而形成在第一电极集电体642的涂覆区域644的两端。当在电极组件的卷绕过程中将压力施加到电极组件时，压力局部地集中在突起645上。结果，突起645可能损坏隔板。因此，将绝缘带625覆盖突起645，以便防止突起645与隔板接触。
图8显示本发明的另一个实施例。如图8所示，电极组件700包括第一电极板740，第二电极板730和隔板750。绝缘带725附着到隔板750的一部分上。
绝缘带725的厚度对应于第一电极板740的厚度，并且其宽度足以覆盖第一电极集电体742的未涂覆区域743的一部分。绝缘带725由上述的复合材料带10构成。绝缘带725应该在高温条件下保持其形状以防止隔板750收缩。所以增加有机基体对无机成分的重量比率。绝缘带725附着到隔板750的一部分上，使得当卷绕电极组件时，绝缘带725接触第一电极集电体742的未涂覆区域743的一端。由于隔板750分别位于第一和第二电极板740和730的两侧上，所以将绝缘带725附着到每个隔板750的一侧。绝缘带725可以支撑隔板750，使得隔板750在受热时不容易皱缩。因此，隔板750和绝缘带725可以稳定地使第一电极板740与第二电极板730绝缘。
当第一电极板140用作负电极板时，第一电极接片146是负电极接片。该负电极接片附着在电极组件的内周边，并且负电极接片146的焊接到负电极板740的部分在电极组件700中产生最大量的热。因此，将绝缘带725附着到隔板150的对应于第一电极集电体142的未涂覆区域743的一端。在此位置定位绝热板可以有效地防止隔板750皱缩。
在一个实施例中，绝缘带725粘结到隔板750的不与第二电极集电体732的未涂覆区域733接触的部分。但是，在隔板750对应于负电极接片746的部分会产生皱缩。因此，将绝缘带725附着到隔板750与第一电极集电体742的未涂覆区域743接触的区域，以防止隔板750与连接有第一电极接片746的未涂覆区域743直接接触。因此，绝缘带725可以有效地防止热传递到隔板750，从而防止隔板750皱缩。此外，也可以将绝缘带725附着到隔板750与第二电极集电体732的未涂覆区域733接触的部分。
图9a和9b显示根据本发明一个实施例的袋型锂二次电池200。如图9a和9b所示，袋型锂二次电池200包括袋210和包含在袋210中的电极组件230。
袋210包括第一区域212和第二区域213。第一区域212是矩形形状的，并且可相对于第二区域213折叠。此外，第二区域213具有用于包含电极组件230的空腔216。空腔216可以通过冲压等形成。袋210一般包括金属箔214，其具有叠层在金属箔214两个表面上的聚合物膜215。因此，在对袋210进行加压和加热时，聚合物层215熔化，从而使第一和第二区域212和213粘结在一起。
电极组件230具有一种包括正电极板231，隔板233和负电极板235的多层结构。正电极板231和负电极板235，以及隔板233卷绕形成胶卷型的电极组件。电极组件230包含在袋210的空腔216中。在把电极组件230放置在袋210的空腔216中之后，第一和第二区域212和213密封在一起。
正电极接片237连接到正电极板231，负电极接片238连接到负电极板235。正电极接片237和负电极接片238伸出到袋210的外部，并且与外部设备电连接。正电极接片237和负电极接片238沿垂直于电极组件230卷绕方向的方向从电极组件伸出。
绝缘带225附着到正和负电极接片237和238的与袋210接触的部分。绝缘带225分别附着到正和负电极接片237和238的外表面。当袋210受热时，绝缘带50也被加热，从而使绝缘带225熔化并且叠层在正和负电极接片237和238的外表面上。因此，绝缘带225与伸出到袋210外部的正和负电极接片237和238绝缘。绝缘带225由上述的复合材料带10构成。由于对袋210进行加热加压而密封袋210，所以绝缘带225应该具有在高温条件下的优良绝缘特性。为此，增加无机成分对有机基体的重量比。因此，带中的无机成分能够使绝缘带225在高温条件下保持绝缘特性。在对袋210加热加压之后，正和负电极接片237和238的与袋接触的部分受到相对高的压力，致使袋210的聚合物膜215变形，造成金属箔214暴露。因此，绝缘带225使金属箔214与正和负电极接片237和238绝缘。
图10a和10b显示根据本发明另一实施例的袋型锂二次电池800。如图10a和10b所示，袋型锂二次电池800包括包含在袋810中的电极组件，分别从袋810伸出的第一和第二电极接片837和838，电连接到电极接片837和838的保护电路模块850，和连接在袋810与保护电路模块850之间的绝热带860。
保护电路模块850稳定地安装在袋810的一部分上，并且连接到第一和第二电极接片237和238。绝热带60是板形的，并且连接在袋810与保护电路模块850之间，以便将保护电路模块850固定到袋810。此外，绝热带860防止热传递到保护电路模块850。绝热带860形成对应于保护电路模块850尺寸和形状的尺寸和形状。由于绝热带860防止热传递到保护电路模块850，所以保护电路模块850可以在相对较低的温度条件下正常工作。绝热带860由上述的复合材料带10构成。在绝热带860的两侧表面上形成粘结层。此外，当绝热带860附着到具有相对较低温度的袋810的一部分上时，应该增加有机基体对无机成分的重量比率。
图11是显示根据本发明一个实施例的包型锂二次电池。如图11所示，包型锂二次电池300包括包310，保护电路模块320，容器330和粘结带370。
包310包括罐，并且容纳包括正电极板、负电极板和隔板的电极组件。此外，在把电解液注入到罐中之后，密封包310。正电极板和负电极板分别通过引线板312和314电连接到保护电路模块320。保护电路模块320包括用于将保护电路模块连接到外部设备的连接端子322。
容器330包括第一壳体332和第二壳体334。当第一和第二壳体结合时，它们形成一个空腔。此外，在第一壳体332或第二壳体334中形成有端子连接狭槽336，以暴露连接端子322。包310和保护电路模块320稳定地包含在容器330中。第一壳体332与第二壳体334通过热的方式连接，从而密封容器330。
粘结带370位于第二壳体334与包310之间。可替换的是，粘结带370位于第一壳体332与包310之间。粘结带370由上述的复合材料带10构成。在粘结带370的两侧表面上包括粘结层。此外，粘结带370迅速地将包310产生的热传递到容器330，从而防止锂二次电池的温度过度升高。
粘结带370的无机成分包括具有优良热传导性的Al2O3。此外，由于粘结带370包括粘结层，所以有机基体的主要功能是对于粘结带370的形状的支撑，而不是充当粘结剂。因此，应该增加无机成分对有机基体的重量比率。
应该理解本发明并不局限于所描述的示例性实施例，而是包括执行绝缘和绝热功能的各种带。此外，本发明的复合材料带不仅可以用于所描述的方性和袋型锂二次电池，而且也可以用于圆柱形和纽扣型锂二次电池和一次电池。
如上所述，根据本发明的复合材料带的绝缘和绝热特性不会由于锂二次电池产生的热而降低。因此，可以显著提高锂二次电池的安全性。此外，即使在充电/放电操作过程中或电极短路而造成有机基体熔化的情况下，由于带中的无机成分保持不变，所以也能稳定地保持复合材料带的绝缘特性或绝热特性。因此，本发明的复合材料带可以防止额外的短路。
尽管为了举例说明的目的，仅说明了本发明的示例性实施例，但是，本领域技术人员应当知道，在不脱离附属权利要求中提出的本发明的范围和精神的情况下，可以对其进行各种修改、增加和替代。
权利要求
1.一种用于锂二次电池的复合材料带，该复合材料带包括有机基体；和分散在该有机基体中的至少一种无机成分。
2.根据权利要求1所述的复合材料带，还包括至少一个粘结层。
3.根据权利要求1所述的复合材料带，其中所述有机基体包括选自由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)和聚苯醚(PPE)组成的组中的材料。
4.根据权利要求1所述的复合材料带，其中所述无机成分包括选自由氧化物和氮化物组成的组中的材料，其中所述氧化物从由Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、MnO2、MgO及其混合物组成的组中选择，所述氮化物从由Si3N4、BN及其混合物组成的组中选择。
5.根据权利要求1所述的复合材料带，其中所述无机成分具有选自由球形、晶须状和片状组成的组中的形状。
6.根据权利要求5所述的复合材料带，其中球形无机成分的直径小于复合材料带厚度的一半，并且晶须状或片状无机成分的厚度小于复合材料带厚度的一半。
7.根据权利要求1所述的复合材料带，其中该复合材料带包含约20至约80重量百分比的无机成分。
8.根据权利要求1所述的复合材料带，其中该复合材料带包含约20至约80体积百分比的无机成分。
9.根据权利要求8所述的复合材料带，其中该复合材料带包含约20至约50体积百分比的无机成分。
10.根据权利要求1所述的复合材料带，其中该复合材料带具有约5μm至约200μm的厚度。
11.一种锂二次电池，包括电极组件，包括具有第一电极集电体的第一电极板，该第一电极集电体包括涂覆区域和未涂覆区域；具有第二电极集电体的第二电极板，该第二电极集电体包括涂覆区域和未涂覆区域；和位于第一与第二电极板之间的隔板；连接到第一电极集电体的未涂覆区域的第一表面的第一电极接片；连接到第二电极集电体的未涂覆区域的第二表面的第二电极接片；连接到第一电极集电体的未涂覆区域的第二表面的第一绝热板，其中该第一绝热板包括有机基体和分散在该有机基体中的至少一种无机成分。
12.根据权利要求11所述的锂二次电池，还包括连接到第二电极集电体的未涂覆区域的第二表面的第二绝热板，其中该第二绝热板包括有机基体和分散在该有机基体中的至少一种无机成分。
13.根据权利要求12所述的锂二次电池，其中该第一和第二绝热板每个都包括根据权利要求2的复合材料带。
14.根据权利要求13所述的锂二次电池，其中该复合材料带的有机基体包括选自由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)和聚苯醚(PPE)组成的组中的材料。
15.根据权利要求13所述的锂二次电池，其中该复合材料带的无机成分包括选自由氧化物和氮化物组成的组中的材料，其中所述氧化物从由Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、MnO2、MgO及其混合物组成的组中选择，所述氮化物从由Si3N4、BN及其混合物组成的组中选择。
16.根据权利要求13所述的锂二次电池，其中该复合材料带包含约20至约80重量百分比的无机成分
17.根据权利要求13所述的锂二次电池，其中该复合材料带包含约20至约80体积百分比的无机成分。
18.根据权利要求12所述的锂二次电池，其中该第二绝热板的厚度小于第一绝热板的厚度。
19.根据权利要求11所述的锂二次电池，还包括覆盖正电极接片的第一绝缘层和覆盖负电极接片的第二绝缘层。
20.一种锂二次电池，包括电极组件，包括具有涂覆区域的第一电极板，该涂覆区域具有至少一个突起，具有涂覆区域的第二电极板，该涂覆区域具有至少一个突起，和位于该第一与第二电极板之间的隔板；以及用于覆盖第一和第二电极板的涂覆区域上的所述至少一个突起的绝缘带，其中该绝缘带包括具有有机基体和分散在该有机基体中的无机成分的复合材料带。
21.根据权利要求20所述的锂二次电池，其中该绝缘带包括根据权利要求2的复合材料带。
22.根据权利要求21所述的锂二次电池，其中该复合材料带的有机基体包括选自由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)和聚苯醚(PPE)组成的组中的材料。
23.根据权利要求21所述的锂二次电池，其中该复合材料带的无机成分包括选自由氧化物和氮化物组成的组中的材料，其中所述氧化物从由Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、MnO2、MgO及其混合物组成的组中选择，所述氮化物从由Si3N4、BN及其混合物组成的组中选择。
24.根据权利要求21所述的锂二次电池，其中该复合材料带包含约20至约80重量百分比的无机成分
25.根据权利要求21所述的锂二次电池，其中该复合材料带包含约20至约80体积百分比的无机成分。
26.一种锂二次电池，包括卷绕的电极组件，包括具有第一电极集电体的第一电极板，该第一电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，具有第二电极集电体的第二电极板，该第二电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，和位于第一和第二电极板之间的隔板；连接到第一电极集电体的未涂覆区域的第一电极接片；连接到第二电极集电体的未涂覆区域的第二电极接片；和连接到隔板的对应于第二电极集电体的未涂覆区域的位置处的第一绝缘带，该绝缘带位于卷绕的电极组件的内周边，其中该绝缘带包括具有有机基体和分散在该有机基体中的至少一种无机成分的复合材料带。
27.根据权利要求26所述的锂二次电池，其中该第一绝缘带包括根据权利要求2的复合材料带。
28.根据权利要求26所述的锂二次电池，其中该第一绝缘带连接到隔板的不与第二电极集电体的未涂覆区域接触的区域。
29.根据权利要求26所述的锂二次电池，进一步包括连接到隔板的对应于第一电极集电体的未涂覆区域的区域上的第二绝缘带，该第二绝缘带的一部分被连接到第一电极集电体的涂覆区域的一部分上，该第二绝缘带位于卷绕的电极组件的外周边。
30.一种袋型二次电池，包括卷绕的电极组件，包括具有第一电极集电体的第一电极板，该第一电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，具有第二电极集电体的第二电极板，该第二电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，和位于第一和第二电极板之间的隔板；连接到第一电极集电体的未涂覆区域的第一电极接片；连接到第二电极集电体的未涂覆区域的第二电极接片；用于包含卷绕的电极组件的袋，其中第一和第二电极接片每个的一部分从袋伸出；和连接到第一电极接片与袋接触的部分的第一绝缘带，其中该第一绝缘带包括具有有机基体和分散在该有机基体中的至少一种无机成分的复合材料带。
31.根据权利要求30所述的袋型二次电池，其中该第一绝缘带包括权利要求2的复合材料带。
32.根据权利要求30所述的袋型二次电池，进一步包括连接到第二电极接片与袋接触的部分的第二绝缘带，其中该第二绝缘带包括权利要求2的复合材料带。
33.一种袋型二次电池，包括卷绕的电极组件，包括具有第一电极集电体的第一电极板，该第一电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，具有第二电极集电体的第二电极板，该第二电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，和位于第一和第二电极板之间的隔板；连接到第一电极集电体的未涂覆区域的第一电极接片；连接到第二电极集电体的未涂覆区域的第二电极接片；电连接到该电极组件的保护电路模块；和位于电极组件和保护电路模块之间的第一绝热带，其中该绝热带包括具有有机基体和分散在该有机基体中的至少一种无机成分的复合材料带。
34.根据权利要求33所述的袋型二次电池，其中该绝热带包括权利要求2的复合材料带。
35.一种包型二次电池，包括卷绕的电极组件，包括具有第一电极集电体的第一电极板，该第一电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，具有第二电极集电体的第二电极板，该第二电极集电体具有涂覆区域和未涂覆区域，和位于第一和第二电极板之间的隔板；连接到第一电极集电体的未涂覆区域的第一电极接片；连接到第二电极集电体的未涂覆区域的第二电极接片；电连接到该电极组件的保护电路模块；用于包含电极组件和保护电路模块的容器，该容器包括第一和第二壳体；和位于电极组件与第一或第二壳体之间的粘结带，其中该粘结带包括权利要求2的复合材料带。
36.根据权利要求35所述的包型二次电池，其中该粘结带的无机成分包括Al2O3。
全文摘要
本发明提供了一种复合材料带以及使用这种复合材料带的锂二次电池。该复合材料带包括有机基体和分散在有机基体中的至少一种无机成分。本发明的复合材料带可呈现提高的绝缘和耐热特性。
文档编号C08L71/00GK1753204SQ20051010498
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者金川洙, 林鸿燮, 李相沅 申请人:三星Sdi株式会社