包含气体透过膜的锂二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包含气体透过膜的锂二次电池。
【背景技术】
[0002] 随着移动装置技术持续发展和其需求不断增加，对作为能源的二次电池的需求正 在快速增加。在这些二次电池中，对显示高能量密度和放电电压的锂二次电池的研究正在 进行且这样的锂二次电池是市售并且广泛使用的。
[0003] 通常，二次电池具有如下结构：其中将包含正极、负极和置于其间的隔膜的电极组 件以层压或卷绕的形式容纳在由金属罐或层压片制成的电池壳中且将电解质注入其中或 者用电解质浸渍电极组件。
[0004] 这种二次电池中由高电压电池单元构成的袋型二次电池的主要研究主题之一是 防止由于在对电池进行活化和使用电池时的气体泄漏而导致电池的性能劣化。例如，在活 化期间，二次电池生成大量气体，生成的气体损坏电池壳的密封部并且泄漏到外部。随后， 电解质泄漏至损坏的密封部，从而使电池的性能劣化。此外，在使用期间，当电解质由于异 常的电池运行状态如超过允许的电流和电压的过充、暴露于高温等而分解且生成气体时， 电池如上所述被损坏。
[0005] 因此，对于开发解决上述问题的新型锂二次电池存在迫切需求。
【发明内容】
[0006] 技术问题
[0007] 因此，已经完成了本发明以解决以上问题和尚未解决的其它技术问题。
[0008] 本发明旨在提供一种锂二次电池以将在对电池进行活化和使用时生成的气体排 放到电池的外部、且防止电解质泄漏。
[0009] 技术方案
[0010] 根据本发明的一方面，提供锂二次电池，其包含：
[0011] 电解质；
[0012] 电极层压体；
[0013] 电池壳，所述电池壳包含其中内置有电解质和电极层压体的空间部和包围所述空 间部的密封部；以及
[0014] 气体透过膜。
[0015] 即，根据本发明的锂二次电池包含气体透过膜，从而在对电池进行活化和使用时， 将生成的气体排放到外部、且防止电解质泄漏。
[0016] 可以将气体透过膜设置在所述空间部中。
[0017] 所述气体透过膜可以为液体非透过性的。由此，可以防止电解质的泄漏。
[0018] 气体透过膜的孔径可以为2.0埃~10埃。当孔径小于2.0埃时，可能不会充分地 将气体排放到外部。另一方面，当孔径大于10埃时，电解质可能会泄漏。因此，气体透过膜 的合适孔径可以在上述范围内。
[0019] 所述气体透过膜可以为选择性地透过氧气（O2)和二氧化碳（CO2)的选择性气体透 过膜。
[0020] 所述选择性气体透过膜的孔径可以为2. 0埃~10埃。当孔径小于2. 0埃时，可能 不会充分地将氧气和二氧化碳排放到外部。另一方面，当孔径大于10埃时，除氧气和二氧 化碳外，电解质可能会泄漏。因此，选择性气体透过膜的合适孔径可以在上述范围内。
[0021] 气体透过膜可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)构成，但本发明不限于此。
[0022] 气体透过膜可以在垂直剖面中设置于电极层压体与密封部之间。
[0023] 气体透过膜可以在垂直剖面中分割空间部。
[0024] 气体透过膜可以贯通所述密封部。
[0025] 电池壳可以包含第一壳和通过结合至第一壳而密封电池壳的第二壳，且气体透过 膜可以置于第一壳与第二壳之间的界面上。
[0026] 根据本发明的一方面，提供电池壳，所述电池壳包含第一壳和通过结合至第一壳 而密封电池壳的第二壳，其中第一壳和第二壳由包含内部密封层、阻挡层和外部涂层的层 压片构成，并且第一壳和第二壳中的至少一者全部或部分地由多孔层压片构成。
[0027] 多孔层压片可以包含内部多孔密封层、多孔阻挡层和外部多孔涂层，且可以具有 2. 0埃~10埃的孔径。
[0028] 内部密封层可以由无取向的聚丙烯构成，阻挡层可以由金属构成，且外部涂层可 以由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成，但本发明不限于此。
[0029] 内部多孔密封层可以由无取向的多孔聚丙烯构成，多孔阻挡层可以由多孔金属构 成，且外部多孔涂层可以由多孔聚对苯二甲酸乙二醇酯构成，但本发明不限于此。
[0030] 第二壳可以从第一壳的一部分延伸。
[0031] 第一壳和第二壳可以为分离的独立构件。
[0032] 根据本发明的一方面，提供锂二次电池，其包含：
[0033] 电池壳；
[0034] 电极层压体，其包含至少一个正极、至少一个负极和层压在所述至少一个正极与 所述至少一个负极之间的至少一个隔膜；和
[0035] 电解质。
[0036] 锂二次电池可以包含选自由下式（1)表示的化合物和由下式（2)表示的化合物中 的至少一种锂过渡金属氧化物作为正极活性材料。
[0037] LixMyMn2 y04 ZAZ (I)
[0038] 其中 0· 9 彡 x 彡 I. 2,0〈y〈2 且 0 彡 ζ〈0· 2 ;
[0039] M 为选自如下的至少一种元素：A1、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、 Mo、Sr、Sb、W、Ti 和 Bi ;且
[0040] A为至少一种一价或二价阴离子。
[0041] (1-x) LiM' O2 yAy · XLi2MnO3 y，Ay， (2)
[0042] 其中 Μ' 为 MnaMb;
[0043] M为选自如下的至少一种：Ni、Ti、Co、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zr、Zn和第II周期过 渡金属；
[0044] A为选自如P04、B03、C03、F和NO3的阴离子中的至少一种；
[0045] 0〈x〈l ;0〈y 彡 0· 02 ;0〈y' 彡 0· 02 ;0· 5 彡 a 彡 I. 0 ;0 彡 b 彡 0· 5 ;且 a+b = 1。
[0046] 锂二次电池可以包含碳系材料和/或Si作为负极活性材料。
[0047] 锂二次电池可以为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池。
[0048] 电极可以为正极或负极且可以使用包括以下过程的制造方法制作。
[0049] 所述制造电极的方法包括：
[0050] 通过将粘合剂分散或溶解在溶剂中制备粘合剂溶液，
[0051 ] 通过将粘合剂溶液与电极活性材料以及导电材料混合制备电极浆料，
[0052] 将电极浆料涂布在集电器上，
[0053] 对电极进行干燥；和
[0054] 将电极压缩至特定的厚度。
[0055] 在某些情况下，所述方法可以还包括对压缩的电极进行干燥。
[0056] 粘合剂溶液的制备为通过将粘合剂分散或溶解在溶剂中而制备粘合剂溶液的过 程。
[0057] 粘合剂可以为在本领域中已知的所有粘合剂，特别地，可以为选自如下的一种：氟 树脂系粘合剂，包括聚偏二氟乙烯（PVdF)或聚四氟乙烯（PTFE);橡胶系粘合剂，包括丁苯 橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶或苯乙烯-异戊二烯橡胶；纤维素系粘合剂，包括羧甲基纤维素 (CMC)、淀粉、羟丙基纤维素或再生纤维素；多元醇系粘合剂；聚烯烃系粘合剂，包括聚乙烯 或聚丙烯；聚酰亚胺系粘合剂；聚酯系粘合剂；贻贝（mussel)粘合剂和硅烷系粘合剂，或者 以上列出的粘合剂中的至少两种的混合物或共聚物。
[0058] 可以根据粘合剂的种类选择性地使用溶剂，例如有机溶剂如异丙醇、N-甲基吡咯 烷酮（NMP)、丙酮等，水等。
[0059] 在本发明的【具体实施方式】中，通过将PVdF分散或溶解在N-甲基吡咯烷酮（NMP) 中可以制备正极用粘合剂溶液，且通过将丁苯橡胶（SBR)/羧甲基纤维素（CMC)分散或溶解 在水中可以制备负极用粘合剂溶液。
[0060] 通过将电极活性材料和导电材料混合/分散在粘合剂溶液中可以制备电极浆料。 在涂布过程中使用之前，可以将制备的电极浆料转移至储存罐并进行储存。为了防止电极 浆料变硬，可以在储存罐中对电极浆料持续地进行搅拌。
[0061] 电极活性材料可以为正极活性材料或负极活性材料。
[0062] 特别地，正极活性材料可以为层状化合物如锂钴氧化物（LiCoO2)和锂镍氧化物 (LiNiO 2)或者被一种以上过渡金属置换的化合物；由LiuyMn2 y04(其中0彡y彡0. 33)表 示的锂猛氧化物如LiMn03、LiMn2<VFP LiMnO2;锂铜氧化物（Li 2Cu02) 凡氧化物如LiV30s、 LiV304、V2O5和 Cu 2V207;具有式 LiNi I yMy02(其中 M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B 或 Ga 且 0· 01彡y彡0· 3)的Ni位点型锂镍氧化物；具有式LiMn2 yMy02(M = Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta， 且0. 01彡y彡0. 1)或式Li2Mn3MO8 (Μ = Fe、Co、Ni、Cu或Zn)的锂锰复合氧化物；其中一 些Li原子被碱土金属离子置换的LiMn2O 4;二硫化合物；Fe 2 (MoO4) 3等，但本发明的实施方式 不限于此。
[0063] 在非限制性实施方式中