[發(fā)明專利]鋰電池及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200910151296.6 | 申請日： | 2009-10-09 |
| 公開（公告）號： | CN101807724A | 公開（公告）日： | 2010-08-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 吳弘俊;鄭錦淑;許榮木;王復(fù)民;楊長榮;潘金平;蘇靜怡;王宗雄 | 申請（專利權(quán)）人： | 財團法人工業(yè)技術(shù)研究院 |
| 主分類號： | H01M10/36 | 分類號： | H01M10/36;H01M10/40;H01M4/02;H01M4/62;H01M10/38;H01M4/04 |
| 代理公司： | 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006 | 代理人： | 陳紅;徐金國 |
| 地址： | 中國臺*** | 國省代碼： | 中國臺灣;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 鋰電池 及其 制造 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及二次鋰離子電池，且特別是涉及一種具有熱作動安全機制的 高安全性二次鋰離子電池，及其制造方法。
背景技術(shù)
由于一次電池不符環(huán)保需求，因此近年來可充電的二次電池系統(tǒng)逐漸受到 重視。隨著可攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展和普遍化，鋰離子二次電池因兼具重量 輕、高電壓值與高能量密度等特點，使得其市場需求量與日俱增。鋰離子二次 電池與鎳氫、鎳鋅、鎳鎘電池相比，具有工作電壓高、能量密度大、重量輕、 壽命長及環(huán)保性佳等優(yōu)點，也是未來應(yīng)用在可撓式電池的最佳選擇。
鋰離子二次電池在計算機(Computer，即信息產(chǎn)品)、通訊(Communication) 及消費性電子(Consumer?electronics)等3C產(chǎn)品上的運用已漸為普及，對鋰電池 性能的要求也越來越高，諸如輕質(zhì)耐用、高電壓、高能量密度與高安全性等， 尤其在輕型電動車、電動車、大型儲電產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用及拓展?jié)摿O高。不過， 由于鋰電池系統(tǒng)使用的耐高電壓有機溶劑(此有機溶劑大都為酯類有機分子) 具可燃性，且高電容量正/負極活性物質(zhì)在溫度上升時，會分解放出大量熱量， 使得鋰電池在不當使用時所產(chǎn)生的熱，可能會引燃有機溶劑，有較高的危險性， 甚至起火爆炸；此外，鋰離子電池在充放電過程中，由于正極材料結(jié)構(gòu)的崩解 或產(chǎn)生相變化，都會使正極材料結(jié)構(gòu)中的氧脫出，而這些脫出的氧會與電解液 起反應(yīng)作用，使電池內(nèi)部溫度瞬間升高，造成鋰離子二次電池的安全問題。因 此該類鋰電池應(yīng)用產(chǎn)品對因意外穿刺或外力沖擊破壞因素，所造成內(nèi)短路極速 放熱的熱失控(thermal?runaway)及電池爆炸等現(xiàn)象的風險避免，將更為重視。 高安全性儼然成為下世代高電壓、高能量密度和高電容量的鋰電池必須克服及 解決的課題，尤其是在路上行走的輕型電動車、電動車越容易受撞擊或車禍所 產(chǎn)生的對電池擠壓變形的危險。
已知文獻和專利中，對于鋰電池正極材料作表面改性提升安全性作法為， 利用金屬氧化物或金屬氟化物披覆在LiMO2(M代表過渡金屬)表面，此方法可 以提升材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低材料與電解液間的放熱量，達到安全提升目的。 不過，引入金屬氧化物或金屬氟化物在電極材料表面所形成的保護膜，其本身 不具有熱作動安全機制，且也無法有效抑制脫氧現(xiàn)象，其對因外加環(huán)境因素引 發(fā)的內(nèi)短路，例如意外穿刺或外力沖擊破壞，所引發(fā)瞬間高熱而造成電池爆炸 的風險仍未有效減降。請參見JP?Patent?No.1999-317230；JP?Patent?No. 2005-209469；W.Lu，J.Liua，Y.K.Sun?and?K.Amine，Journal?of?Power?Sources， 167(2007)212；B.-C.Park，H.-B.Kima，S.-T.Myung，K.Amine，I.Belharouak， S.-M.Lee，and?Y.-K.Suna，Journal?of?Power?Sources，178(2008)826。
綜上所述，目前仍需針對二次鋰離子電池的電極材料進行改良，以確保鋰 電池系統(tǒng)的高安全性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有熱作動安全機制的高安全性二次鋰離子電池， 及其制造方法。
本發(fā)明提供一種鋰電池，包括：一正極極板與一負極極板；一隔離膜，位 于正極極板與負極極板之間以定義一容置區(qū)域；以及一電解質(zhì)溶液，位于容置 區(qū)域；其中正極極板或負極極板的材料表面具有一熱作動保護膜，當鋰電池升 溫至一熱作動溫度(onset?temperature)時，熱作動保護膜進行交聯(lián)反應(yīng)以阻障熱 失控，其中熱作動溫度約80-280℃。
本發(fā)明還提供一種鋰電池的制造方法，包括下列步驟：提供一電極材料粉 末；以一含氮高分子改性電極材料粉末；將改性的電極材料粉末、一導電添加 劑、以及一粘結(jié)劑制成一改性極板，其具有一含氮高分子披覆于電極材料表面； 形成一含有改性極板的鋰電池；以及，對鋰電池進行充電活化，以于改性極板 形成一熱作動保護膜。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的鋰電池采用將具熱作動功能的含氮高分子披 覆于電極材料表面對其進行改性，形成可在80℃～250℃熱作動安全機制的保 護膜，進而建構(gòu)兩道獨立安全防護作動機制，因而能大幅減降熱失控發(fā)生的風 險，大幅提升鋰電池的安全性。
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