專利名稱：含有正溫度系數(shù)粉末的鋰二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰二次電池及其制造方法，特別涉及一種在制備過程中的例如過充電等誤用情況下具有穩(wěn)定性的鋰二次電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)電子產(chǎn)品，例如攝像機(jī)、移動(dòng)電話和便攜式個(gè)人電腦，通常都要求具有輕的重量和智能化的功能。此外，隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，關(guān)于在電動(dòng)汽車或此類電子產(chǎn)品中作為能源的電池的研究也不斷前進(jìn)。具體地說，研究的興趣集中在能重復(fù)充放電的二次電池上，而且對(duì)于具有改善的容量密度和比能量的電極和電池的研究也在發(fā)展。
在二次電池中，鋰離子電池從20世紀(jì)90年代早期發(fā)展至今，已經(jīng)成為人們關(guān)注的中心，這是由于與傳統(tǒng)電池，如Ni-MH電池、Ni-Cd電池和使用電解液的硫酸-鉛電池相比，它具有高的工作電壓和高得多的能量密度等優(yōu)點(diǎn)?？墒?，因?yàn)槭褂糜袡C(jī)電解液，鋰離子電池有起火和爆炸的危險(xiǎn)，且制備過程復(fù)雜。因此，在鋰離子電池制備過程中首先要考慮其穩(wěn)定性，而且迫切需要解決由于過充電所引起的起火和爆炸問題。
對(duì)于電池來說過充電是非常危險(xiǎn)的，鋰離子電池也不例外。如果鋰離子電池被過充電，則鋰離子繼續(xù)從正極移動(dòng)到負(fù)極，移動(dòng)過去的鋰離子在負(fù)極表面生長而形成樹脂結(jié)構(gòu)的枝晶。由于電池短路，枝晶會(huì)導(dǎo)致過量的電流及過熱，在嚴(yán)重的情況下成為導(dǎo)致爆炸和起火的起因。
另外，如果鋰離子電池過充電至超過額定電壓，則電解質(zhì)開始溶解，且溫度會(huì)升高至閃點(diǎn)。此時(shí)，當(dāng)以LiCoO2作為正極活性物質(zhì)時(shí)，LiCoO2會(huì)轉(zhuǎn)變成在高溫下更穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生額外的氧氣，這些額外的氧氣移動(dòng)到溫度己達(dá)閃點(diǎn)的電解質(zhì)中就會(huì)導(dǎo)致起火或爆炸。
為了避免由于過充電而產(chǎn)生熱量，目前已經(jīng)提出了多種方法附加保護(hù)電路、用電池不斷增加的內(nèi)壓來切斷電流或在電解質(zhì)中加入添加劑等。然而，使用保護(hù)電路或利用電池內(nèi)壓切斷電流的手段都需要額外的空間和費(fèi)用，這與目前增大電池容量的趨勢不符。另外，在US 6,074,776和日本專利公報(bào)No.2000-215909以及No.2001-15155等中所披露的在電解質(zhì)中加入添加劑的方法具有這樣的問題，即由于電池內(nèi)阻和充電階段的電流值，焦耳加熱是波動(dòng)的，所以抑制加熱裝置不能適時(shí)有規(guī)律的運(yùn)作，在這個(gè)過程中問題就產(chǎn)生了，并且會(huì)損壞電池正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能。
同時(shí)，為了用其它方法避免過充電，在日本專利公報(bào)No.2000-164206中提出了一種設(shè)置導(dǎo)電性中間層的方法，過充電會(huì)使該層變成在正極集電器和活性物質(zhì)層之間的高電阻元件，但該方法同樣具有工序和費(fèi)用增加的缺點(diǎn)。另外，日本專利公報(bào)H10-64548中提出了在電極板上添加冷卻容量超過30J/g的冷卻物質(zhì)的方法，但實(shí)際的過充電試驗(yàn)表明，它沒有足夠的能力吸收瞬間產(chǎn)生的巨大熱量。
在US 6,346,345中建議用具有PTC(正溫度系數(shù))特性的導(dǎo)電性材料替代電極中普通的導(dǎo)電性材料，這樣，在電極短路產(chǎn)生的高溫下電極的電阻會(huì)急劇上升，從而切斷電流。然而，該方法具有這樣的問題，即，由于正常操作時(shí)電極電阻過高，會(huì)使電池性能明顯劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決現(xiàn)有技術(shù)中的所述問題，因此，本發(fā)明的目的是要提供一種鋰二次電池和它的制造方法，所述鋰二次電池能在由于內(nèi)部或外部原因?qū)е码姵販囟壬邥r(shí)中斷電流，從而避免起火或爆炸，并且不會(huì)使電池在正常操作時(shí)性能劣化。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的鋰二次電池在正極和負(fù)極中的至少一個(gè)里含有具有PTC性質(zhì)的PTC粉末，所述PTC性質(zhì)就是指電阻隨溫度的上升而增加。就是說，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，鋰二次電池具有正極、負(fù)極和電解質(zhì)，其中，所述正極包括正極集電器和形成在該正極集電器上的正極材料層，所述正極材料層包含能吸收和釋放鋰離子的正極活性材料、導(dǎo)電性材料和用于粘合所述正極活性材料和導(dǎo)電性材料的粘接材料；所述負(fù)極包括負(fù)極集電器和形成在該負(fù)極集電器上的負(fù)極材料層，所述負(fù)極材料層包含能吸收和釋放鋰離子的負(fù)極活性材料，以及用于粘合負(fù)極集電器和負(fù)極活性材料的粘接材料；在所述正極材料層和負(fù)極材料層的至少一個(gè)中進(jìn)一步包含具有電阻隨溫度上升而增加的特性即PTC特性的PTC(正溫度系數(shù))粉末。
這里，所述正極材料層或負(fù)極材料層可以包含0.1～10重量％的PTC粉末。另外，也可以是正極材料層和負(fù)極材料層中都含有0.1～10重量％的PTC粉末。
此時(shí)，所述PTC粉末優(yōu)選為其中分散有顆粒狀導(dǎo)電性填料的結(jié)晶聚合物粉末，所述結(jié)晶聚合物優(yōu)選具有80～170℃的熔點(diǎn)和10～80％的結(jié)晶度，所述導(dǎo)電性填料優(yōu)選為碳黑、碳纖維、石墨片或金屬片。
另外，所述導(dǎo)電性材料優(yōu)選不具有導(dǎo)致電阻隨溫度上升而增加的PTC特性，且導(dǎo)電性材料優(yōu)選具有小于等于200μm的顆粒尺寸。此外，在常溫下導(dǎo)電性材料的電阻率優(yōu)選為10-5(Ω·cm)數(shù)量級(jí)，且在常溫下，PTC粉末優(yōu)選具有0.05～10Ω·cm的電阻率。
這樣，在諸如過充電的被誤用的情況下，由于PTC粉末的電阻能隨溫度上升而急劇增加，從而中斷電流，因此使得本發(fā)明所述的鋰二次電池能避免著火或爆炸的危險(xiǎn)，而且，由于導(dǎo)電性材料在電池正常操作時(shí)電阻很低，電池的性能也不會(huì)被破壞。
在本發(fā)明的另一方面中，還提供了一種制備鋰二次電池的方法，其中包括將能吸收和釋放鋰離子的正極活性材料、導(dǎo)電性材料和用于粘合所述正極活性材料和導(dǎo)電性材料的粘接材料分散到溶劑中來制備正極漿料；通過在正極集電器上涂覆并干燥所述正極漿料來制備正極；將能吸收和釋放鋰離子的負(fù)極活性材料和用于粘合所述負(fù)極活性材料的粘接材料分散到溶劑中來制備負(fù)極漿料；通過在負(fù)極集電器上涂覆并干燥所述負(fù)極漿料來制備負(fù)極；將正極和負(fù)極與置于正極和負(fù)極之間的隔板一起層壓，所述隔板為絕緣薄膜；將層壓好的正極、負(fù)極和隔板放入外殼中，向其中注入電解質(zhì)，然后將該外殼密封，其中制備正極漿料和制備負(fù)極漿料的至少一個(gè)步驟中包括在漿料中加入具有電阻隨溫度上升而增加的PTC特性的PTC粉末。
在制備正極漿料或負(fù)極漿料的步驟中，正極漿料(將成為正極材料層)或負(fù)極漿料(將成為負(fù)極材料層)中包含0.1～10重量％的PTC粉末。另外，也可以是正極漿料和負(fù)極漿料中均分別含有0.1～10重量％的PTC粉末。


參考下面的附圖，通過對(duì)下列實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其它目的和特征將是顯而易見的圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的鋰二次電池的截面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的含有PTC粉末的鋰二次電池正極的掃描電鏡(SEM)照片；圖3為本發(fā)明實(shí)施方式中的鋰二次電池和對(duì)比例中的鋰二次電池的相對(duì)容量與放電速率的關(guān)系圖；和圖4是本發(fā)明實(shí)施方式中的鋰二次電池和對(duì)比例中的鋰二次電池的電阻與溫度的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，通過對(duì)實(shí)施方式的描述來詳細(xì)說明本發(fā)明，同時(shí)參考附圖進(jìn)行詳細(xì)說明以更好地理解本發(fā)明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式可以進(jìn)行多種方式的修改，且不能認(rèn)為本發(fā)明的范圍僅限于下述的實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí)施方式僅僅為向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供更清楚和更明確的說明。附圖中，相同的數(shù)字代表相同的部件。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的鋰二次電池的截面圖。
如圖1所示，簡言之，該實(shí)施方式中的鋰二次電池包括正極10、負(fù)極20、隔板30和電解質(zhì)(未示出)。
在正極10中，將正極材料層涂覆并壓在正極集電器1上，所述正極材料層包含正極活性材料4、導(dǎo)電性材料3、PTC粉末5和粘接材料2，所述正極集電器1由例如鋁的金屬箔制成。
正極活性材料4由在充電和放電時(shí)能吸收和釋放鋰離子的材料制成，通常使用鋰-金屬氧化物，例如LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)等。
導(dǎo)電性材料3優(yōu)選由碳黑制備，其它材料如金屬粉末或金屬片，如果具有優(yōu)良的導(dǎo)電性也可以使用。這里所述的導(dǎo)電性材料3只具有導(dǎo)電性物質(zhì)，因此不具備PTC(正溫度系數(shù))特性，即電阻隨溫度升高而增加的特性，因而有別于后面將描述的PTC粉末5。因此，導(dǎo)電性材料3具有很小的尺寸(例如200μm或更小)，以及極低的電阻率(例如數(shù)量級(jí)為10-5(Ω·cm))，并且該電阻率與溫度無關(guān)。
PTC粉末5是提高本發(fā)明鋰二次電池的穩(wěn)定性的因素。在正常操作時(shí)，PTC粉末5的電阻率為0.05～10Ω·cm，在常溫下具有較好的電導(dǎo)率，但是當(dāng)溫度上升時(shí)，它的電阻率會(huì)急劇增加。PTC粉末5可以由其中分散有顆粒狀導(dǎo)電性填料的結(jié)晶聚合物粉末制備。所述結(jié)晶聚合物優(yōu)選為具有80～170℃的熔點(diǎn)和10～80％結(jié)晶度的如聚乙烯等聚合物，顆粒狀導(dǎo)電性填料可以使用導(dǎo)電性顆粒，例如碳黑、碳纖維、石墨片和金屬片。作為選擇，PTC粉末5也可以用陶瓷材料制備，例如BaTiO3或用Sr或Pb摻雜的BaTiO3。這里，PTC粉末5的顆粒尺寸優(yōu)選為0.1～50μm。如果顆粒尺寸太小，制備顆粒的難度和費(fèi)用就會(huì)上升，而如果與電極厚度相比顆粒尺寸太大，平整度就會(huì)惡化。
這里，正極材料層優(yōu)選包含0.1～10重量％的PTC粉末5。
如果正極材料層中PTC粉末5的含量小于0.1重量％，則當(dāng)由于內(nèi)部或外部因素造成二次電池溫度升高時(shí)，避免二次電池著火或爆炸的異常電流中斷功能就會(huì)降低。如果含量大于10重量％，在二次電池正常操作時(shí)，電極電阻就會(huì)過量增加，而且會(huì)由于活性材料含量不足而導(dǎo)致電池性能下降。
粘接材料2是用于使正極材料層中的正極活性材料4和導(dǎo)電性材料3彼此粘接，或?qū)⑺鼈冋辰拥秸龢O集電器1上的成分。粘接材料2是由例如PVDF(聚偏二氟乙烯)的材料制成。
另一方面，與正極10類似，將負(fù)極材料層7涂覆并壓在負(fù)極集電器6上形成負(fù)極20，所述負(fù)極材料層7包含負(fù)極活性材料和粘接材料，所述負(fù)極集電器6由金屬箔例如銅制成。負(fù)極活性材料由能吸收和釋放鋰離子的鋰金屬或碳材料制成，碳材料在避免形成枝晶方面具有某些優(yōu)勢。這里，粘接材料可以使用PVDF，與正極材料層使用的粘接材料2相同。
隔板30是位于正極10和負(fù)極20之間的薄膜，用來防止它們直接接觸造成短路。隔板30由一層例如聚乙烯或聚丙烯的聚合物膜構(gòu)成，或由多層聚合物膜層壓而成。
這里，將包括正極10、隔板30和負(fù)極20的單電池，或通過層疊多個(gè)單電池并在中間放置隔板而構(gòu)成的電池密封在一個(gè)外殼中(未示出)，并將電解質(zhì)(未示出)注入到密封的外殼中。
電解質(zhì)為居間調(diào)解物質(zhì)遷移的元件，以使在正極10和負(fù)極20上發(fā)生的氧化和還原反應(yīng)相協(xié)調(diào)。電解質(zhì)包括有機(jī)電解質(zhì)或含有鋰鹽的固體聚合物電解質(zhì)。作為鋰鹽，LiPF6具有能防止形成枝晶的優(yōu)點(diǎn)。
在根據(jù)該實(shí)施方式如上配置的鋰二次電池中，如果由于過充電或短路引起的過載電流造成電池溫度上升，在上述的正極材料層中的PTC粉末5的電阻會(huì)急劇增加，使電流中斷。當(dāng)PTC粉末5是通過將導(dǎo)電性填料分散在結(jié)晶聚合物中制備時(shí)，當(dāng)溫度超過熔點(diǎn)時(shí)晶體開始熔化，因此電阻急劇升高。這時(shí)，當(dāng)電池正常操作時(shí)，具有低電阻的導(dǎo)電性材料3確保電流的流通，所以加入PTC粉末不會(huì)破壞電池正常操作時(shí)的性能。
盡管這里只描述和說明了PTC粉末包含在正極10中的情況，但PTC粉末也可以包含在負(fù)極20中，以代替包含在正極10中，當(dāng)然也可以同時(shí)包含在正極10和負(fù)極20中。
另外，盡管這里只描述和說明了將活性物質(zhì)涂覆在正極集電器1和負(fù)極集電器2的一個(gè)表面上，但如果需要，活性物質(zhì)可以同時(shí)涂覆在集電器的兩個(gè)表面上。
現(xiàn)在將對(duì)本實(shí)施方式涉及的鋰二次電池的制造方法進(jìn)行說明。
首先，按下述方法制備正極10。準(zhǔn)備一個(gè)鋁箔作為正極集電器1，其上形成正極材料層。作為正極材料層，將前面已經(jīng)提到的正極活性材料、導(dǎo)電性材料、PTC粉末和粘接材料分散和混合到有機(jī)溶劑中(例如NMP(N-甲基吡咯烷酮))制成正極漿料。將該正極漿料涂覆到作為正極集電器的鋁箔上，干燥并熱壓后制成正極10。
這里，PTC粉末5通過下述方法制備將作為填料的例如碳黑、碳纖維、石墨片或金屬片分散到例如聚乙烯的結(jié)晶聚合物中，然后通過紫外線照射或加熱使其交聯(lián)，隨后固化并將其研磨成粉；或制備例如BaTiO3或由Sr或Pb摻雜的BaTiO3的陶瓷粉末。
負(fù)極10也是通過在由銅箔制成的負(fù)極集電器上涂覆負(fù)極漿料，并干燥加壓來制備的，該漿料是將負(fù)極活性材料和粘接材料分散到有機(jī)溶劑中得到的。
隨后，在正極10和負(fù)極20之間設(shè)置隔板30并進(jìn)行層壓。此時(shí)，如果需要，可將隔板30通過粘合劑粘合到正極10和負(fù)極20上，該層壓工序可以重復(fù)多次，以制備更高容量的電池。
將上述層壓的正極10、負(fù)極20和隔板30裝入外殼中，所述外殼可以有多種形狀，如硬幣形、圓柱形和包裹形，將電解質(zhì)注入到所述外殼中。外殼隨后被密封，得到具有所需形狀的鋰二次電池。
如上所述，正如可以包含在正極中一樣，PTC粉末5也可以包含在負(fù)極20中。此時(shí)，需要做的就是在制備負(fù)極漿料時(shí)在其中加入PTC粉末。
下面的實(shí)驗(yàn)用來將本發(fā)明的鋰二次電池的性能與傳統(tǒng)的鋰二次電池進(jìn)行對(duì)比。
實(shí)施例1將分別用作正極活性材料、導(dǎo)電性材料、粘接材料和PTC粉末的LiCoO2、碳黑、PVDF和分散有碳黑的聚乙烯按94∶3∶2∶1的重量比分散到NMP中以制備漿料。將漿料涂覆到作為正極集電器的鋁箔上，并在150℃充分干燥，再壓制后制得正極。壓制后，除去鋁箔以外的正極材料的厚度為70μm。
用鋰金屬作為負(fù)極，用聚乙烯和聚丙烯(Cellguard Co.的E157)的層壓層作為隔板，將液體電解質(zhì)用作電解質(zhì)，所述液體電解質(zhì)含有濃度為1M的LiPF6，其溶劑由氯乙烯、氯丙烯和二乙基氯化物(diethyl chloride)以3∶2∶5的重量比混合而成。所得電池是呈硬幣狀的硬幣電池。
實(shí)施例2除了正極活性材料、導(dǎo)電性材料、粘接材料和PTC粉末的重量比為93∶1∶3∶3以外，用與實(shí)施例1相同的方法制造硬幣電池。
比較例1用與實(shí)施例1相同的方法制備硬幣電池，不同之處在于不包含PTC粉末外，以便對(duì)比核實(shí)PTC粉末的影響。這就是說，正極活性材料、導(dǎo)電性材料、粘接材料和PTC粉末的重量比為94∶3∶3∶0。
比較例2除了不加入導(dǎo)電性材料外，用與實(shí)施例1相同的方法制備一個(gè)硬幣電池，來對(duì)比核實(shí)導(dǎo)電性材料的影響。也就是說，正極活性材料、導(dǎo)電性材料、粘接材料和PTC粉末的重量比為94∶0∶3∶4。
圖2是掃描電鏡照片，其表示的是上述實(shí)施例1的正極材料層。在照片中可以看出，其中含有正極活性材料4、導(dǎo)電性材料3和PTC粉末5。
圖3是前面所述的每個(gè)硬幣電池的相對(duì)容量隨放電速率(C倍率)變化的曲線圖。相對(duì)容量的定義為，將放電速率為0.2C時(shí)的容量設(shè)定為100％，與放電速率為0.2C時(shí)的容量相比，各個(gè)放電速率下的容量。由圖3中的曲線圖可知，在包含PTC粉末和導(dǎo)電性材料的電池(實(shí)施例1和2中制備的)中和至少包含導(dǎo)電性材料的電池(對(duì)比例1中制備的)中沒有問題，但在不含導(dǎo)電性材料的電池(對(duì)比例2中制備的)中，性能嚴(yán)重劣化。
圖4是顯示實(shí)施例1(或含有PTC粉末和導(dǎo)電性材料的電池)和對(duì)比例1(或不含有PTC粉末的電池)中所制備的電池的電阻隨溫度升高而變化的曲線圖。從圖4中的曲線圖可知，當(dāng)溫度超過120℃時(shí)，實(shí)施例1中的電池的電阻急劇增加，而對(duì)比例1中的電池的電阻則沒有明顯增加。這意味著，當(dāng)由于電池過充電或短路造成溫度上升時(shí)，實(shí)施例1的電池可以中斷電流以避免溫度進(jìn)一步升高，從而避免導(dǎo)致起火或爆炸，而對(duì)比例1的電池則不能阻止溫度繼續(xù)升高，因而存在著火和爆炸的可能性。
綜合這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以證實(shí)本發(fā)明的鋰二次電池通過使用不具有PTC特性的導(dǎo)電性材料能防止電池性能劣化，同時(shí)使用PTC粉末來確保其具有高穩(wěn)定性。
已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是應(yīng)該理解這些詳細(xì)的描述和具體的實(shí)施例雖然指出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但僅僅是作為說明給出，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，根據(jù)這些詳細(xì)描述，在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)作多種變化和改進(jìn)是顯而易見的。
如上所述，通過使在含有正極活性材料、導(dǎo)電性材料和粘接材料的正極，和包含負(fù)極活性材料和粘接材料的負(fù)極的至少一個(gè)中含有PTC粉末，當(dāng)電池過充電造成過熱時(shí)，由于電阻急劇上升切斷電流，本發(fā)明的鋰二次電池可以避免溫度上升超過特定水平，并避免起火或爆炸。另外，由于本發(fā)明的鋰二次電池含有不同于PTC粉末的導(dǎo)電性材料，在正常操作時(shí)電池的性能也不會(huì)下降。
在此，僅僅通過在制備正極或負(fù)極時(shí)加入PTC粉末就可以制造出本發(fā)明的鋰二次電池。這樣，沒有任何困難就可以制造出具有高穩(wěn)定性和優(yōu)越性能的鋰二次電池。
權(quán)利要求
1.具有正極、負(fù)極和電解質(zhì)的鋰二次電池，其中所述正極包括正極集電器；和形成在所述正極集電器上的正極材料層，所述正極材料層包含能吸收和釋放鋰離子的正極活性材料、導(dǎo)電性材料和用于粘合所述正極活性材料和所述導(dǎo)電性材料的粘接材料，其中所述負(fù)極包括負(fù)極集電器；和形成在所述負(fù)極集電器上的負(fù)極材料層，所述負(fù)極材料層包含能吸收和釋放鋰離子的負(fù)極活性材料和用于粘合所述負(fù)極集電器和所述負(fù)極活性材料的粘接材料，其中，所述正極材料層和所述負(fù)極材料層中的至少一個(gè)進(jìn)一步含有具有正溫度系數(shù)特性即電阻隨溫度升高而增加的特性的正溫度系數(shù)粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述正極材料層含有的所述正溫度系數(shù)粉末占0.1～10重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述負(fù)極材料層含有的所述正溫度系數(shù)粉末占0.1～10重量％。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述正溫度系數(shù)粉末是分散有顆粒狀導(dǎo)電性填料的結(jié)晶聚合物粉末。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰二次電池，其中所述結(jié)晶聚合物具有80～170℃的熔點(diǎn)和10～80％的結(jié)晶度。
6.如權(quán)利要求4所述的鋰二次電池，其中所述導(dǎo)電性填料選自由碳黑、碳纖維、石墨片和金屬片組成的組中的至少一種物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述正溫度系數(shù)粉末為BaTiO3粉末，或摻雜有Sr或Pb的BaTiO3粉末。
8.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述導(dǎo)電性材料不具有正溫度系數(shù)特性即電阻隨溫度上升而增加的特性。
9.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述導(dǎo)電性材料具有小于等于200μm的顆粒尺寸。
10.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，常溫下所述導(dǎo)電性材料的電阻率的數(shù)量級(jí)為10-5Ω·cm，常溫下所述正溫度系數(shù)粉末的電阻率為0.5～10Ω·cm。
11.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述正極和所述負(fù)極與置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔板層壓在一起，所述隔板為絕緣薄膜。
12.制造鋰二次電池的方法，包括將能吸收和釋放鋰離子的正極活性材料、導(dǎo)電性材料和用于粘合所述正極活性材料與所述導(dǎo)電性材料的粘接材料分散到溶劑中制備正極漿料；通過在正極集電器上涂覆并干燥所述正極漿料來制備正極；將能吸收和釋放鋰離子的負(fù)極活性材料和用于粘合所述負(fù)極活性材料的粘接材料分散到溶劑中制備負(fù)極漿料；通過在負(fù)極集電器上涂覆并干燥所述負(fù)極漿料來制備負(fù)極；將所述正極和所述負(fù)極與置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔板層壓在一起，該隔板為絕緣薄膜；和將層壓后的所述正極、負(fù)極和隔板放入外殼中，向其中注入電解質(zhì)，然后密封所述外殼，其中，在進(jìn)行制備所述正極漿料和制備所述負(fù)極漿料的至少一個(gè)步驟時(shí)在所述漿料中混入具有正溫度系數(shù)特性即電阻隨溫度上升而增加的特性的正溫度系數(shù)粉末。
13.如權(quán)利要求12所述的制造鋰二次電池的方法，其中，在制備所述正極漿料的步驟中，在所述正極漿料中混入0.1～10重量％的所述正溫度系數(shù)粉末。
14.如權(quán)利要求12所述的制造鋰二次電池的方法，其中，在制備所述負(fù)極漿料的步驟中，在所述負(fù)極漿料中混入0.1～10重量％的所述正溫度系數(shù)粉末。
15.如權(quán)利要求12所述的制造鋰二次電池的方法，其中，通過將分散有顆粒狀導(dǎo)電性填料的結(jié)晶聚合物粉碎來制備所述PTC粉末。
16.如權(quán)利要求15所述的制造鋰二次電池的方法，其中所述結(jié)晶聚合物具有80～170℃的熔點(diǎn)和10～80％的結(jié)晶度。
17.如權(quán)利要求15所述的制造鋰二次電池的方法，其中所述導(dǎo)電性填料選自由碳黑、碳纖維、石墨片和金屬片組成的組中的至少一種物質(zhì)。
18.如根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造鋰二次電池的方法，其中所述正溫度系數(shù)粉末是BaTiO3粉末，或摻雜有Sr或Pb的BaTiO3粉末。
19.如權(quán)利要求12所述的制造鋰二次電池的方法，其中，在所述正極漿料制備步驟中，所述導(dǎo)電性材料不具有正溫度系數(shù)特性即電阻隨溫度上升而增加的特性。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種具有高穩(wěn)定性和優(yōu)越性能的鋰二次電池及其制造方法。該鋰二次電池包括含有正極活性材料、導(dǎo)電性材料和粘接材料的正極，和含有負(fù)極活性材料和粘接材料的負(fù)極，在正極和負(fù)極的至少一個(gè)中含有正溫度系數(shù)(PTC)粉末。如果電池由于過充電造成過熱，包含在正極和/或負(fù)極中的PTC粉末的電阻就會(huì)急劇增加，使電流中斷，從而防止溫度進(jìn)一步上升，并最終防止起火或爆炸。另外，由于還含有不同于PTC粉末的導(dǎo)電性材料，所以在正常操作時(shí)電池的性能也不會(huì)降低。
文檔編號(hào)H01M4/62GK1606183SQ200410080958
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者崔水安, 高昌模, 韓畯九, 李顏娜, 李鐘煥, 金周潭 申請人:Lg電線有限公司