可再充电锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开的实施例的多个方面针对一种可再充电锂电池。
【背景技术】
[0002]可再充电锂电池包括正极、负极以及位于正极和负极之间的隔板。
[0003]隔板包括微孔，锂离子穿过微孔移动，隔板将正极和负极彼此电绝缘。当电池温度在预定的(或设定的)温度以上时，隔板通过切断(shut-down)功能来防止(或减小)电池的过热。
[0004]然而，这样的隔板具有如下限制:其不能充分地既执行正极和负极彼此的绝缘又执行切断功能以减小电池的过热。
【发明内容】
[0005]实施例的一个方面针对一种在电池的穿刺过程中具有改善的热安全性的可再充电锂电池。
[0006]根据一个实施例，一种可再充电锂电池包括电极组件，电极组件包括正极、位于正极上的第一隔板、位于第一隔板上的负极和位于负极上的第二隔板，正极包括正极集流体，负极包括负极集流体。正极集流体和负极集流体均具有位于其两侧处的相应的未涂覆区域。第一隔板包括第一基板和位于第一基板的侧面上的涂层，第一基板包括聚烯烃基树脂颗粒，涂层是包括无机材料的无机层或包括有机材料的有机层。第二隔板包括第二基板，第二基板包括聚烯烃基树脂颗。电极组件的最外侧区域和/或中心区域包括正极集流体的一个未涂覆区域、第一隔板、负极集流体的一个未涂覆区域和第二隔板。
[0007]涂层可以位于第一基板的一个侧面上，涂层可以面对负极集流体的一个未涂覆区域。
[0008]涂层可以位于第一基板的两个侧面上，第一基板的所述两个侧面可以彼此相对。
[0009]当涂层是作为第一涂层的无机层时，第一隔板还可以包括作为第二涂层的并且位于第一基板的至少一个侧面上的包含有机材料的有机层。可选地，当涂层是作为第一涂层的有机层时，第一隔板还包括作为第二涂层的并且位于第一基板的至少一个侧面上的包含无机材料的无机层。
[0010]第二隔板还可以包括包含有机材料的有机层，并且有机层可以位于第二基板的至少一个侧面上。
[0011]第一基板和第二基板可以均具有孔尺寸为大约0.01 μ m至大约I μ m的孔。
[0012]第一基板和第二基板可以均具有大约6 μ m至大约25 μ m的厚度。
[0013]聚烯烃基树脂颗粒可以具有大约0.1 μ m至大约5 μ m的颗粒尺寸。
[0014]无机材料可以包括Si02、Al203、Al (OH) 3、A10 (OH)、Ti02、BaTi02、Zn02、Mg (OH) 2、MgO、Ti (OH)4, ZrO2、氮化铝、碳化硅、氮化硼或它们的组合。
[0015]无机材料可以包括颗粒尺寸为大约0.1 μ m至大约5 μ m的颗粒。
[0016]涂层可以具有大约0.5 μ m至大约7 μ m的厚度。
[0017]涂层还可以包括粘结剂，粘结剂可以包括丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈、乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、丙烯酰类橡胶或它们的组合。
[0018]有机材料可以包括:聚合物颗粒，包括聚烯烃、聚烯烃衍生物、聚烯烃蜡、丙烯酰类聚合物或它们的组合；粘结剂，包括丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯腈、乙酸乙烯酯衍生物、聚乙二醇、丙烯酰类橡胶或它们的组合；或它们的组合。
[0019]聚合物颗粒可以具有大约300至大约10000的重均分子量。
[0020]聚合物颗粒可以具有大约10nm至大约5 μ m的颗粒尺寸。
[0021]第二涂层可以具有大约I μ m至大约6 μ m的厚度。
[0022]其它实施例包括在下面的详细描述中。
[0023]可以实现在电池的穿刺过程中具有改善的热安全性的可再充电锂电池。
【附图说明】
[0024]附图与说明书一起对本公开的实施例进行举例说明，并与描述一起用来解释本公开的原理。
[0025]图1是示出根据一个实施例的可再充电锂电池的透视图。
[0026]图2是图1中的A或B区域的放大透视图。
[0027]图3是示出在钉子穿刺试验过程中根据一个实施例的可再充电锂电池的电压行为与温度变化的曲线图。
[0028]图4是示出在钉子穿刺试验过程中根据参考示例I的可再充电锂电池的电压行为与温度变化的曲线图。
[0029]图5是包括光学显微镜照片的图表，所述光学显微镜照片示出在穿刺测试之后根据示例I和示例2以及参考示例I的可再充电锂电池单元的组件。
【具体实施方式】
[0030]在下文中，通过举例说明的方式示出并描述特定实施例。然而，这些实施例是示例，本公开不限于此。如本领域技术人员将认识到的，所公开的主题可以以许多不同的形式实施，且不应当被解释为局限于这里阐述的实施例。另外，在本公开的上下文中，当第一元件被称作“在”第二元件“上”时，第一元件可以直接在第二元件上，或者间接在第二元件上，此时二者之间存在一个或更多个中间元件。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
[0031]参照图1描述根据一个实施例的可再充电锂电池。
[0032]图1是根据一个实施例的可再充电锂电池的透视图。根据该实施例的可再充电锂电池是例如棱柱形电池，但本公开不限于此，本公开涉及各种电池，例如锂聚合物电池、圆柱形电池等。
[0033]参照图1，根据一个实施例的可再充电锂电池100包括电极组件140和容纳电极组件140的壳体150，电极组件140包括顺序堆叠的正极110、第一隔板130、负极120和第二隔板130’。可以用电解质浸溃正极110、负极120、第一隔板130和第二隔板130’。
[0034]正极110包括正极集流体。正极活性物质层位于正极集流体上(例如，位于正极集流体的至少一个表面上)。正极集流体还可以包括其上未设置有正极活性物质层的未涂覆(在图2中示出)区域112。例如，未涂覆区域可以基本上无正极活性物质。如这里使用的，术语“基本上”作为近似的术语使用，而不作为程度的术语使用。具体地说，如这里使用的，“基本上无正极活性物质”是指不存在大量正极活性物质，而可以存在一些痕量的正极活性物质。在一些实施例中，未涂覆区域完全无正极活性物质。正极集流体可以包括位于其两侧处的未涂覆区域。
[0035]负极120包括负极集流体。负极活性物质层位于负极集流体上(例如，位于负极集流体的至少一个表面上)。负极集流体还可以包括其上未设置有负极活性物质层的未涂覆区域122(在图2中示出)。例如，未涂覆区域可以基本上无负极活性物质。如这里使用的，术语“基本上”作为近似的术语使用，而不作为程度的术语使用。具体地说，如这里使用的，“基本上无负极活性物质”是指不存在大量负极活性物质，而可以存在一些痕量的负极活性物质。在一些实施例中，未涂覆区域完全无负极活性物质。负极集流体可以包括位于其两侧处的未涂覆区域。
[0036]第一隔板130可以包括第一基板。第一隔板130还可以包括位于第一基板的至少一个侧面(面或侧)上的涂层，涂层包括无机层和有机层中的至少一个。
[0037]第二隔板130’可以包括第二基板。第二隔板130’还可以包括位于第二基板的至少一个侧面(面或侧)上的无机层和有机层中的至少一个。
[0038]第一隔板130和第二隔板130’可以彼此不同。例如，第一隔板130和第二隔板130’可以彼此不同，例如，第一隔板130可以具有较低的热收缩率，而第二隔板130’可以具有较高的热收缩率。具体地说，第一隔板130可以具有比第二隔板130’低的热收缩率。
[0039]根据一个实施例，可以通过在正极集流体的未涂覆区域和负极集流体的未涂覆区域之间设置具有较低的热收缩率的第一隔板并通过同时(或并进地)在正极集流体的未涂覆区域和负极集流体的未涂覆区域之间设置具有较高的热收缩率的第二隔板作为与第一隔板分开(独立于第一隔板)的层来形成电极组件140的最外侧(最外)区域和中心部分(区段或区域)中的至少一个部分。换言之，电极组件140的最外侧区域和中心部分中的至少一个部分可以具有正极集流体的未涂覆区域、第一隔板、负极集流体的未涂覆区域和第二隔板顺序堆叠的结构。在电池穿刺试验中，电池具有由穿刺电池的外部或外来物质引起的内部短路,这产生了热,并提高了电池的内部温度。根据本公开的实施例,具有较高的热收缩率的第二隔板易于熔化，由此阻止或减少在发生穿刺的区域处热的累积或集中，促进热消散，因此改善电池的穿刺安全性。同时(或并进地)，由于包括在第一隔板的无机层中的无机材料，具有较低的热收缩率的第一隔板可以进一步改善电池的安全性。
[0040]根据本公开的实施例，电极组件具有位于电极的未涂覆区域之间的上述结构，因此，可以提供在电池的穿刺过程中具有良好的热安全性的可再充电锂电池。
[0041]在图1中，A区域对应于电极组件140的中心部分，B区域对应于电极组件