[發(fā)明專利]圓柱形鋰二次電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980125069.4
• 申請日: 2009-02-12
• 公開（公告）號: CN102077407A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫美暎;曹正柱;李鎬春;全鐘昊
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社LG化學(xué)
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 吳曉萍;鐘守期

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圓柱形鋰二次電池，更具體地涉及一種具有CID(電流中斷裝置)的圓柱形二次電池，當(dāng)內(nèi)壓升高時所述CID中斷電流以降低內(nèi)壓。

背景技術(shù)

最近，人們對能量存儲技術(shù)的關(guān)注有所提高。由于能量存儲技術(shù)延伸到諸如手機、便攜式攝錄機及筆記本PC的設(shè)備，以及進一步延伸到電動車，所以對作為這類電子設(shè)備的能源的高能量密度電池的需求已然增加。鋰離子二次電池是最令人滿意的電池之一，而且各種改進性研究正在積極地進行。

鋰二次電池可制成各種形狀。代表性的實例包括角狀鋰二次電池、圓柱形鋰二次電池以及袋狀鋰二次電池。

正如本領(lǐng)域已知的，圓柱形鋰二次電池通常包括由碳材料制成的陽極及由氧化鋰制成的陰極(其中所述陽極能夠包藏和釋放鋰離子)、連接陽極和陰極并防止陽極與陰極發(fā)生電接觸的隔膜以及非水電解質(zhì)。例如，通過以下步驟制備這種圓柱形鋰二次電池：把具有陰極、陽極以及隔膜的凍輥(jelly-roll)式電極組件放置在金屬罐中，將該電極組件的陽極焊接在該罐的下端，然后向罐中注入非水電解質(zhì)，最后將該電極組件的陰極焊接在頂帽的凸起末端以密封該電池。

這種圓柱形鋰二次電池具有大的容量，所以應(yīng)當(dāng)安全仔細地對其進行處理。為此，將CID(電流中斷裝置)施用于所述圓柱形鋰二次電池，以便當(dāng)該電池工作異常時中斷電流并降低內(nèi)壓。

圖1a至1c隨后顯示了所述CID的常規(guī)工作過程。

參考圖1a至1c，頂帽10具有凸起狀的陰極末端，在其上打有排氣孔。在頂帽10下方提供PTC(正溫度系數(shù))元件20，以便當(dāng)電池內(nèi)部溫度上升時通過大大增加電池電阻而截斷電流。安全帶30在正常狀態(tài)下往下突出，但電池內(nèi)壓增加時，其往上突出并發(fā)生破裂以排出氣體。連接片50在上面與安全帶30耦合，并在下面與電極組件40的陰極相連。頂帽10、PTC元件20、安全帶30以及連接片50按順序放置。

因此，在正常工作條件下，電極組件40的陰極通過導(dǎo)線42、連接片50、安全帶30以及PTC元件20與頂帽10電連接。

然而，如果由于諸如過量充電等因素由電極組件40產(chǎn)生氣體，并且使內(nèi)壓增加，則安全帶30的形狀會倒轉(zhuǎn)而如圖1b所示向上突出，與此同時，安全帶30與連接片50分離以中斷電流，使得不再繼續(xù)進行任何過量充電并保證了電池的安全性。然而，如果內(nèi)壓持續(xù)增加，安全帶30就如圖1c所示破裂，并且高壓氣體通過破裂的部分穿過頂帽10的排氣孔排出，從而防止電池爆炸。

同時，使用圓柱形電池的設(shè)備例如筆記本可能會暴露在各種環(huán)境中。例如，使用者可能會將這種設(shè)備在充滿電的狀態(tài)下長時間放置于高溫下。這種情況下，盡管確保了電池的安全性，但是由于內(nèi)壓的暫時增加，CID可能會在較早的狀態(tài)下被激活。

為了解決這個問題，已提出控制注入圓柱形二次電池中的電解質(zhì)的量或者控制CID斷路器的方法。然而，這種方法損害電池的安全性。換言之，考慮到過量充電及暴露于高溫環(huán)境二者，不易解決電池的安全問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，因此本發(fā)明的一個目的是提供一種圓柱形鋰二次電池，其在過量充電方面確保電池的安全性，并且還防止在高溫環(huán)境中使用電池時CID(電流中斷裝置)被過早激活。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種圓柱形鋰二次電池，其包括陽極及陰極，所述陽極及陰極能夠包藏或釋放鋰離子；非水電解質(zhì)；以及用于在所述二次電池的內(nèi)壓增加時截斷電流并且降低內(nèi)壓的CID(電流中斷裝置)，其中所述CID的激活壓力在5至20Kgf/cm²范圍內(nèi)。如果所述二次電池以充滿電的狀態(tài)保持在75℃的恒溫下，則任何的短路發(fā)生在600小時或更晚的時間之后。如果所述二次電池以10V/1C的恒流/恒壓方式過量充電，則任何短路發(fā)生在2小時或更早的時間。所述非水電解質(zhì)為基于非線性碳酸酯的非水電解質(zhì)，其包括：鋰鹽；及基于非線性碳酸酯的溶劑，其中將(a)環(huán)狀碳酸酯化合物與(b)線性酯化合物，例如基于丙酸酯的酯化合物(選自基于丙酸乙酯的化合物、丁酸甲酯及乙酸丙酯或其混合物)進行混合。

此外，在本發(fā)明的圓柱形鋰二次電池中，組分(a)——即所述環(huán)狀碳酸酯化合物——與組分(b)——即所述線性酯類化合物——的體積比(a∶b)在約1∶9至約9∶1的范圍內(nèi)。