电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池，所述电极组件包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述负极包含锂钛氧化物(LTO)作为负极活性材料，且所述隔膜为非织造隔膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了一种电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池，所述电极组件包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述负极包含锂钛氧化物(LTO)作为负极活性材料，且所述隔膜为非织造隔膜。【专利说明】电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池
本专利技术涉及一种电极组件和包含所述电极组件的锂二次电池，所述电极组件包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述负极包含锂钛氧化物(LTO)作为负极活性材料，且所述隔膜为非织造隔膜。
技术介绍
随着对移动装置技术的持续开发和对其需求的日益增加，对作为电源的二次电池的需求急剧增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和运行电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。 另外，随着对环境问题的关注日益增加，正在积极对电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)等进行研究，所述电动车辆和混合电动车辆等能够代替使用化石燃料的车辆如汽油车辆、柴油车辆等，所述使用化石燃料的车辆是空气污染的一个主要原因。作为EV、HEV等的电源，主要使用镍金属-氢化物二次电池。然而，对具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池进行了积极研究，且一部分锂二次电池可商购获得。 锂二次电池具有其中电极组件浸溃有含锂盐的非水电解质的结构，在所述电极组件中多孔隔膜置于正极与负极之间，正极和负极各自包含涂布在电极集电器上的活性材料。 常规锂二次电池的负极主要将碳基化合物用作负极活性材料，所述碳基化合物保持结构和电性能并能够可逆地嵌入并脱嵌锂离子。然而，近来，已经对代替常规碳基负极材料的通过将Li与硅(Si)或锡(Sn)合金化而制备的负极材料和锂钛氧化物(LTO)进行了研究。 锂钛氧化物(LTO)是在充电和放电期间很少经历结构变化并由此具有零应变的材料。另外，锂钛氧化物已知具有优异的寿命特性、具有相对高的电压范围且不形成树枝状结晶，由此具有优异的安全性和稳定性。另外，锂钛氧化物(LTO)具有电极特性如快速充电，由此可以在几分钟内充电完毕。 然而，由于锂钛氧化物(LTO)吸收空气中的湿气，所以当使用锂钛氧化物(LTO)制造电极时，湿气扩散并产生大量气体。产生的气体会造成电池性能劣化。 由此，当将作为负极活性材料的锂钛氧化物用于锂二次电池中时，需要在高温下的干燥工艺以除去湿气。然而，常规用作锂二次电池中的隔膜的多孔聚烯烃类膜在高温下收缩，由此造成诸如内部短路等的问题。 因此，迫切需要开发关于材料的技术，所述材料在除去湿气的高温下稳定。
技术实现思路
技术问题 本专利技术的目的是解决相关领域的上述问题并实现长期寻求的技术目标。 作为各种广泛且细致研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人确认，如下所述，当将非织造隔膜用于包含锂钛氧化物作为负极活性材料的电极组件中时，可以实现期望的效果，由此完成了本专利技术。 技术方案 根据本专利技术的一个方面，提供一种电极组件，所述电极组件包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述负极包含锂钛氧化物(LTO)作为负极活性材料，且所述隔膜为非织造隔膜。 所述锂钛氧化物可以由下式I表示，具体可以为LiQ.Ji^CVLi^TiuCVLiTi^、Liu3Tih67CVLiu4Tih71O4等。然而，所述锂钛氧化物的组成和类型没有具体限制，只要所述锂钛氧化物吸收/释放锂离子即可。更特别地，锂钛氧化物可以为Lih33Tiu7O4或LiTi2O4,其具有在充电和放电期间晶体结构的变化小的尖晶石结构并具有优异的可逆性。 LiaTibO4 ⑴ 其中0.5彡a彡3，且I彡b彡2.5。 如上所述，当将锂钛氧化物(LTO)用作负极活性材料时，需要高温干燥以除去湿气。因此，将在高温下具有优异稳定性的非织造隔膜有效用于本专利技术的电池中。 将非织造隔膜设置在正极与负极之间。详细地，使用具有特别的0.5?ΙΟμπκ更特别的I?7μπι平均厚度的微纤维，形成具有0.1?70 μ m最大直径的孔是优选的。包含具有小于0.1 μ m最大直径的孔的无纺布的制造是困难的，且当孔的最大直径超过70 μ m时，由于孔的尺寸大而会使绝缘性劣化。另外，非织造隔膜的厚度优选为5?300 μ m。 特别地，非织造隔膜的材料可以为选自如下物质中的一种或两种以上的混合物:聚乙烯，聚烯烃如聚丙烯等，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酯如聚对苯二甲酸丁二醇酯等，聚酰胺如芳族聚酰胺，聚缩醛，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚醚酮，聚醚砜，聚苯醚，聚苯硫，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯腈，纤维素，尼龙，聚(对亚苯基苯并二喔唑)，聚芳酯和玻璃。更特别地，由于在约150?200°C的高温下对非织造隔膜进行干燥以除去湿气，所以非织造隔膜可以由具有相对高熔点的聚四氟乙烯或聚酯制成。根据需要，可以使用由两种以上材料制成的纤维形成非织造隔膜。 所述非织造隔膜的孔隙率特别地可以为45?90%，更特别地为50?70%。当孔隙率低于所述范围时，润湿或输出特性劣化。相反，当孔隙率超过所述范围时，隔膜不发挥作用。 本专利技术提供一种包含所述电极组件的二次电池，特别地是锂二次电池。 通过利用含锂盐的电解质对包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的非织造隔膜的电极组件进行浸溃，制造锂二次电池。 通过在将正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物涂布到正极集电器并对所述涂布的正极集电器进行干燥和压制来制造正极。在此情况中，如果期望，所述混合物还可以包含填料。 通常将正极集电器制成3?500 μ m的厚度。正极集电器没有特别限制，只要其在制造的锂二次电池中不会造成化学变化并具有高电导率即可。例如，正极集电器可以由如下物质制成:不锈钢；铝；镍；钛；烧结碳；或经碳、镍、钛或银等进行表面处理的铝或不锈钢。所述正极集电器在其表面具有细小的不规则处，从而提高正极活性材料与正极集电器之间的粘附力。另外，可以以包括膜、片、箔、网、多孔结构、泡沫和无纺布的多种形式中的任意形式使用所述正极集电器。 所述正极活性材料可以为例如:层状化合物如锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiN12)、或被一种或多种过渡金属置换的化合物；锂锰氧化物如式Li1+xMn2_x04(其中x为O?0.33)的化合物，例如LiMn03、LiMn203以及LiMnO2 ;锂铜氧化物如Li2CuO2 ;钒氧化物如LiV3O8, LiV3O4, V2O5和Cu2V2O7 ；由式LiNDxO2表示的Ni位点型锂镍氧化物，其中M为Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，且X为0.01?0.3 ;由式LiMn2^xMxO2表示的锂锰复合氧化物，其中M为Co、N1、Fe、Cr、Zn或Ta，且X为0.01?0.1，或具有式Li2Mn3MO8的锂锰复合氧化物，其中M为Fe、Co、N1、Cu或Zn ;其中一部分Li被碱土金属离子置换的LiMn2O4 ;二硫化物化合物；以及Fe2 (MoO4)3,但不能将本专利技术限制于此。 在一个实施方案中，正极活性材料可以为由下式2表示的尖晶石结构的锂锰复合氧化物，其为高压氧化物: LixMyMn2_y04_人(2) 其中0.9 彡 X 彡 1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极组件，所述电极组件包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的隔膜，其中所述负极包含锂钛氧化物(LTO)作为负极活性材料，且所述隔膜为非织造隔膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金大洪，李允璟，任修贤，朴兑镇，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR