包含氣體透過膜的鋰二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含氣體透過膜的鋰二次電池。
【背景技術】
[0002] 隨著移動裝置技術持續(xù)發(fā)展和其需求不斷增加，對作為能源的二次電池的需求正 在快速增加。在這些二次電池中，對顯示高能量密度和放電電壓的鋰二次電池的研究正在 進行且這樣的鋰二次電池是市售并且廣泛使用的。
[0003] 通常，二次電池具有如下結(jié)構(gòu)：其中將包含正極、負極和置于其間的隔膜的電極組 件以層壓或卷繞的形式容納在由金屬罐或?qū)訅浩瞥傻碾姵貧ぶ星覍㈦娊赓|(zhì)注入其中或 者用電解質(zhì)浸漬電極組件。
[0004] 這種二次電池中由高電壓電池單元構(gòu)成的袋型二次電池的主要研究主題之一是 防止由于在對電池進行活化和使用電池時的氣體泄漏而導致電池的性能劣化。例如，在活 化期間，二次電池生成大量氣體，生成的氣體損壞電池殼的密封部并且泄漏到外部。隨后， 電解質(zhì)泄漏至損壞的密封部，從而使電池的性能劣化。此外，在使用期間，當電解質(zhì)由于異 常的電池運行狀態(tài)如超過允許的電流和電壓的過充、暴露于高溫等而分解且生成氣體時， 電池如上所述被損壞。
[0005] 因此，對于開發(fā)解決上述問題的新型鋰二次電池存在迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術問題
[0007] 因此，已經(jīng)完成了本發(fā)明以解決以上問題和尚未解決的其它技術問題。
[0008] 本發(fā)明旨在提供一種鋰二次電池以將在對電池進行活化和使用時生成的氣體排 放到電池的外部、且防止電解質(zhì)泄漏。
[0009] 技術方案
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供鋰二次電池，其包含：
[0011] 電解質(zhì)；
[0012] 電極層壓體；
[0013] 電池殼，所述電池殼包含其中內(nèi)置有電解質(zhì)和電極層壓體的空間部和包圍所述空 間部的密封部；以及
[0014] 氣體透過膜。
[0015] 即，根據(jù)本發(fā)明的鋰二次電池包含氣體透過膜，從而在對電池進行活化和使用時， 將生成的氣體排放到外部、且防止電解質(zhì)泄漏。
[0016] 可以將氣體透過膜設置在所述空間部中。
[0017] 所述氣體透過膜可以為液體非透過性的。由此，可以防止電解質(zhì)的泄漏。
[0018] 氣體透過膜的孔徑可以為2.0埃~10埃。當孔徑小于2.0埃時，可能不會充分地 將氣體排放到外部。另一方面，當孔徑大于10埃時，電解質(zhì)可能會泄漏。因此，氣體透過膜 的合適孔徑可以在上述范圍內(nèi)。
[0019] 所述氣體透過膜可以為選擇性地透過氧氣（O2)和二氧化碳（CO2)的選擇性氣體透 過膜。
[0020] 所述選擇性氣體透過膜的孔徑可以為2. 0埃~10埃。當孔徑小于2. 0埃時，可能 不會充分地將氧氣和二氧化碳排放到外部。另一方面，當孔徑大于10埃時，除氧氣和二氧 化碳外，電解質(zhì)可能會泄漏。因此，選擇性氣體透過膜的合適孔徑可以在上述范圍內(nèi)。
[0021] 氣體透過膜可以由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此。
[0022] 氣體透過膜可以在垂直剖面中設置于電極層壓體與密封部之間。
[0023] 氣體透過膜可以在垂直剖面中分割空間部。
[0024] 氣體透過膜可以貫通所述密封部。
[0025] 電池殼可以包含第一殼和通過結(jié)合至第一殼而密封電池殼的第二殼，且氣體透過 膜可以置于第一殼與第二殼之間的界面上。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供電池殼，所述電池殼包含第一殼和通過結(jié)合至第一殼 而密封電池殼的第二殼，其中第一殼和第二殼由包含內(nèi)部密封層、阻擋層和外部涂層的層 壓片構(gòu)成，并且第一殼和第二殼中的至少一者全部或部分地由多孔層壓片構(gòu)成。
[0027] 多孔層壓片可以包含內(nèi)部多孔密封層、多孔阻擋層和外部多孔涂層，且可以具有 2. 0埃~10埃的孔徑。
[0028] 內(nèi)部密封層可以由無取向的聚丙烯構(gòu)成，阻擋層可以由金屬構(gòu)成，且外部涂層可 以由聚對苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此。
[0029] 內(nèi)部多孔密封層可以由無取向的多孔聚丙烯構(gòu)成，多孔阻擋層可以由多孔金屬構(gòu) 成，且外部多孔涂層可以由多孔聚對苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此。
[0030] 第二殼可以從第一殼的一部分延伸。
[0031] 第一殼和第二殼可以為分離的獨立構(gòu)件。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供鋰二次電池，其包含：
[0033] 電池殼；
[0034] 電極層壓體，其包含至少一個正極、至少一個負極和層壓在所述至少一個正極與 所述至少一個負極之間的至少一個隔膜；和
[0035] 電解質(zhì)。
[0036] 鋰二次電池可以包含選自由下式（1)表示的化合物和由下式（2)表示的化合物中 的至少一種鋰過渡金屬氧化物作為正極活性材料。
[0037] LixMyMn2 y04 ZAZ (I)
[0038] 其中 0· 9 彡 x 彡 I. 2,0〈y〈2 且 0 彡 ζ〈0· 2 ;
[0039] M 為選自如下的至少一種元素：A1、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、 Mo、Sr、Sb、W、Ti 和 Bi ;且
[0040] A為至少一種一價或二價陰離子。
[0041] (1-x) LiM' O2 yAy · XLi2MnO3 y，Ay， (2)
[0042] 其中 Μ' 為 MnaMb;
[0043] M為選自如下的至少一種：Ni、Ti、Co、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zr、Zn和第II周期過 渡金屬；
[0044] A為選自如P04、B03、C03、F和NO3的陰離子中的至少一種；
[0045] 0〈x〈l ;0〈y 彡 0· 02 ;0〈y' 彡 0· 02 ;0· 5 彡 a 彡 I. 0 ;0 彡 b 彡 0· 5 ;且 a+b = 1。
[0046] 鋰二次電池可以包含碳系材料和/或Si作為負極活性材料。
[0047] 鋰二次電池可以為鋰離子電池、鋰離子聚合物電池或鋰聚合物電池。
[0048] 電極可以為正極或負極且可以使用包括以下過程的制造方法制作。
[0049] 所述制造電極的方法包括：
[0050] 通過將粘合劑分散或溶解在溶劑中制備粘合劑溶液，
[0051 ] 通過將粘合劑溶液與電極活性材料以及導電材料混合制備電極漿料，
[0052] 將電極漿料涂布在集電器上，
[0053] 對電極進行干燥；和
[0054] 將電極壓縮至特定的厚度。
[0055] 在某些情況下，所述方法可以還包括對壓縮的電極進行干燥。
[0056] 粘合劑溶液的制備為通過將粘合劑分散或溶解在溶劑中而制備粘合劑溶液的過 程。
[0057] 粘合劑可以為在本領域中已知的所有粘合劑，特別地，可以為選自如下的一種：氟 樹脂系粘合劑，包括聚偏二氟乙烯（PVdF)或聚四氟乙烯（PTFE);橡膠系粘合劑，包括丁苯 橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠或苯乙烯-異戊二烯橡膠；纖維素系粘合劑，包括羧甲基纖維素 (CMC)、淀粉、羥丙基纖維素或再生纖維素；多元醇系粘合劑；聚烯烴系粘合劑，包括聚乙烯 或聚丙烯；聚酰亞胺系粘合劑；聚酯系粘合劑；貽貝（mussel)粘合劑和硅烷系粘合劑，或者 以上列出的粘合劑中的至少兩種的混合物或共聚物。
[0058] 可以根據(jù)粘合劑的種類選擇性地使用溶劑，例如有機溶劑如異丙醇、N-甲基吡咯 烷酮（NMP)、丙酮等，水等。
[0059] 在本發(fā)明的【具體實施方式】中，通過將PVdF分散或溶解在N-甲基吡咯烷酮（NMP) 中可以制備正極用粘合劑溶液，且通過將丁苯橡膠（SBR)/羧甲基纖維素（CMC)分散或溶解 在水中可以制備負極用粘合劑溶液。
[0060] 通過將電極活性材料和導電材料混合/分散在粘合劑溶液中可以制備電極漿料。 在涂布過程中使用之前，可以將制備的電極漿料轉(zhuǎn)移至儲存罐并進行儲存。為了防止電極 漿料變硬，可以在儲存罐中對電極漿料持續(xù)地進行攪拌。
[0061] 電極活性材料可以為正極活性材料或負極活性材料。
[0062] 特別地，正極活性材料可以為層狀化合物如鋰鈷氧化物（LiCoO2)和鋰鎳氧化物 (LiNiO 2)或者被一種以上過渡金屬置換的化合物；由LiuyMn2 y04(其中0彡y彡0. 33)表 示的鋰猛氧化物如LiMn03、LiMn2<VFP LiMnO2;鋰銅氧化物（Li 2Cu02) 凡氧化物如LiV30s、 LiV304、V2O5和 Cu 2V207;具有式 LiNi I yMy02(其中 M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B 或 Ga 且 0· 01彡y彡0· 3)的Ni位點型鋰鎳氧化物；具有式LiMn2 yMy02(M = Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta， 且0. 01彡y彡0. 1)或式Li2Mn3MO8 (Μ = Fe、Co、Ni、Cu或Zn)的鋰錳復合氧化物；其中一 些Li原子被堿土金屬離子置換的LiMn2O 4;二硫化合物；Fe 2 (MoO4) 3等，但本發(fā)明的實施方式 不限于此。
[0063] 在非限制性實施方式中