[發明專利]具有熱阻隔層的電池及此熱阻隔層的制造方法

在審

• 申請號: 201410582109.0
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104752668A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 林秀芬;廖世杰;張家銘;侯旻伶;黃裕豪;李嘉進
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01M2/18
• 分類號: H01M2/18;H01M10/0525;H01M2/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及電池，且特別是一種具有熱阻隔層的電池。

背景技術

由于一次電池不符環保需求，因此近年來可充電的二次電池系統逐漸受到重視。隨著便攜式電子產品的快速發展和普遍化，鋰離子二次電池又比其它電池更被普遍應用，因為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、壽命長及環保性佳等優點，也是未來應用在可撓式電池的最佳選擇。鋰電池在近年來發展日趨重要，除了在未來電動車中扮演重要角色，并隨著3C產品的腳步廣泛地進入一般生活中，例如手機、筆記本電腦或數字相機，皆由鋰電池提供電力來源。

為因應未來的發展，鋰離子電池需朝向高容量、高功率及大型動力趨勢發展，因此電池的高溫性能及安全性將成為主軸的發展方向。當鋰離子電池在過充電或高溫環境下使隔離膜熱收縮，或當鋰離子電池外殼受機械外力擠壓或針刺使隔離膜遭受破壞，上述情況皆會造成電池內部正極與負極直接接觸形成短路，瞬間釋出大量電流，放出大量熱量而有爆炸的風險。此時若無法阻隔局部的熱或中止短路反應，鋰電池內會引發一連串反應，進而著火，影響安全甚巨。

因此，此技術領域的技術人員必須針對鋰電池進行各方面的改良，以期提高電池性能及其安全性。

發明內容

本發明提供一種具有熱阻隔層的電池，包括：正極極板與負極極板；隔離膜，設于正極極板與負極極板之間；及熱阻隔層，設于正、負極極板至少其一與隔離膜之間，其中熱阻隔層具有四足錐狀表面形貌(surface?morphology)，以上元件皆含浸于電解質中。

本發明更提供一種熱阻隔層的制造方法，包括：將0.1～60重量份的四足錐狀(tetrapod-shaped)粉體、0.1～30重量份的黏著劑加入99.8～10重量份的溶劑均勻混合，使之形成100重量份的分散液；及將分散液制成具有四足錐狀表面形貌(surface?morphology)的熱阻隔層于電池的電極極板或隔離膜間。

為讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本發明實施例的四足錐狀粉體的示意圖；

圖2為本發明實施例的具有四足錐狀表面形貌(surface?morphology)的熱阻隔層的剖面示意圖；

圖3為本發明實施例的具有熱阻隔層的電池的剖面示意圖；

圖4A為四足錐狀粉體于掃描式電子顯微鏡(scanning?electron?microscope，SEM)下的影像；

圖4B為四足錐狀粉體于穿透式電子顯微鏡(Transmission?Electron?Microscope，TEM)下的影像；

圖5A顯示未具有熱阻隔層的負極極板以掃描式電子顯微鏡(scanning?electron?microscope，SEM)觀測的上視圖；

圖5B為具有四足錐狀表面形貌的熱阻隔層的負極極板以掃描式電子顯微鏡(scanning?electron?microscope，SEM)觀測的上視圖；

圖6為未具有熱阻隔層的電池與具有四足錐狀表面形貌熱阻隔層的電池的循環壽命測試圖；

圖7為未具有熱阻隔層的18650全電池的過充分析圖；

圖8為具有四足錐狀表面形貌的熱阻隔層的18650全電池的過充分析圖；

圖9為未具有熱阻隔層的鋁薄包電池的淺壓微短路測試圖；

圖10為具有四足錐狀表面形貌熱阻隔層的鋁薄包電池的淺壓微短路測試圖；

圖11為具有圓形表面形貌的熱阻隔層的電池的高溫循環壽命測試圖；及

圖12為具有四足錐狀表面形貌的熱阻隔層的電池的高溫循環壽命測試圖。

【附圖標記說明】

1???????????正極極板；

3???????????負極極板；

5???????????隔離膜；

6???????????電解質溶液；

7、7a、7b???具有四足錐狀表面形貌的熱阻隔層；

10??????????四足錐狀粉體；

12??????????足；

20??????????黏著劑；

30??????????電池元件表面；

40??????????四足錐狀表面形貌；

50??????????具有熱阻隔層的電池；

D???????????四足錐狀粉體的足的直徑；