安全性提高的二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种包括电池包装的二次电池，所述电池包装密封二次电池的外周边并覆盖正极和负极的整个外表面及各正极端子和负极端子的一部分，其中电池包装由如下层压膜形成，该层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层的一部分内表面上的粘合层，电池包装的铝层与正极端子和负极端子中的任一个保持电连接。在另一个方面，本发明专利技术提供了包括电池包装的二次电池，所述电池包装密封二次电池的外周边并覆盖正极和负极的整个外表面及各正极端子和负极端子的一部分，其中电池包装由如下层压膜形成，该层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层的一部分内表面上的粘合层，并在所述电池包装的外部上表面和下表面中的至少一个表面上还包括至少一种导电金属箔，所述导电金属箔分别与正极端子和负极端子中的任一个保持电连接。在本发明专利技术的二次电池中，在诸如钉子穿透的情形下出现的电流可流向包装的铝层或者包装外侧的金属箔，以抑制电池内的发热，由此提高了电池的安全性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】安全性提高的二次电池
本专利技术涉及封闭于新电池包装结构内的二次电池，所述新电池包装结构提高了电池安全性。更具体地，本专利技术的包装可用于锂二次电池，特别是锂聚合物电池。
技术介绍
近来，由于使用非水电解质的锂二次电池具有高电压、高容量、高输出和低重量，因而逐渐将其用作便携式电子器件的电源。但是，此类锂二次电池存在安全问题，因而试图解决该问题的研究正在进行中。当锂二次电池过充电时，过量的锂会从正极流出并进入到负极中，而具有极高反应性的锂金属会沉积在负极表面上，并使正极变得热不稳定。由于用作电解质的有机溶剂的分解反应，这会导致快速的放热反应，由此引起安全问题，例如电池着火和爆炸。此外，当导电材料如钉子穿透电池时，电池内的电化学能会转化成热能，同时快速发热。所产生的热量通过正极或负极材料的化学反应而引起快速放热反应，从而导致安全问题，例如电池着火和爆炸。此外，电池的钉子穿透(nail penetration)、压迫、冲击和高温暴露导致电池正极和负极内的局部短路。此时，局部会产生导致发热的过高电流流动。因为由局部短路引起的短路电流值与电阻成反比，所以短路电流主要通过用作集电器的金属箔朝低电阻部分流动。在此情况下，对发热的计算表明，以钉子穿透部分为中心会产生极高的局部发热，如图1中所示。如果电池内存在发热，则正极和负极与电池内所包含的电解质或-->者相互反应或者燃烧，由于该反应是极高放热反应，因而最后使电池着火或爆炸。为此，需小心确保电池内不产生快速发热。如果电池被重物压迫、遭受强冲击或暴露于高温，则也会发生上述安全问题。由于锂二次电池的容量增加，导致能量密度的增加，因而该安全问题会更严重。通常，锂二次电池使用含锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，所述含锂过渡金属氧化物是选自如下的一种或多种：例如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiMnO2和LiNi1-XCoXO2(0＜X＜1)。使用碳、锂金属或合金作为负极活性物质，也可使用可吸藏和放出锂且对锂具有低于2V的电势的其他金属氧化物，如TiO2和SnO2。此外，使用环状和直链碳酸酯作为非水电解质。所述非水电解质含有选自如下的锂盐：例如LiClO4、LiCF3SO3、LiPF6、LiBF4、LiAsF6和LiN(CF3SO2)2。在如上制得的锂二次电池中，正极或负极与非水电解质可在高温相互反应，尤其是在充电情况下，由此产生高反应热。由该热量导致的一系列放热反应会引起安全问题。尽管通过向非水电解质中加入添加剂可解决过充电状态下的安全问题，但诸如钉子穿透、压迫、冲击和高温暴露的上述情形下的电池安全性，则不能通过向非水电解质中加入添加剂而获得。
技术实现思路
由此，鉴于现有技术中存在的上述问题完成了本专利技术，本专利技术的目的是提供能确保安全性的锂二次电池，即便在诸如钉子穿透、压迫、冲击和高温暴露的情形下仍能确保安全性。当由于钉子穿透、压迫、冲击、高温暴露等而导致电池的正极和负极中存在局部短路时，为防止通过集电极的局部过度电流流动，本-->专利技术人尝试将短路电流或者朝电池包装内的铝层分散，或者朝电池包装外侧的金属箔分散，从而确保了电池的安全。为此目的，本专利技术人尝试在铝复合包装的铝层与电池的正极端子或负极端子之间形成电连接，其中在锂二次电池、特别是锂聚合物电池中频繁使用铝复合包装。此外，本专利技术人尝试将具有导电性和/或导热性的至少一种金属箔如铝或铜置于铝复合包装的外侧，并将所述金属箔电连接至正极端子和/或负极端子。在一方面，本专利技术提供了包括电池包装的二次电池，所述电池包装密封二次电池的外周边，并覆盖正极和负极的整个外表面及各正极端子和负极端子的一部分，其中所述电池包装由如下层压膜形成，该层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层一部分内表面上的粘合层，电池包装的铝层与正极端子和负极端子中的任一个保持电连接。在另一方面，本专利技术提供了由层压膜形成的电池包装，所述层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层一部分内表面上的粘合层，其中与电池的正极端子或负极端子相接触的一部分粘合层被除去，并且将由导电材料制成的片插入到所述被除去的部分中。在还一方面，本专利技术提供了由层压膜形成的电池包装，所述层压膜包括外聚合物层、内铝层和在铝层一部分内表面上的粘合层，其中包装的至少一部分外聚合物层被除去，并且将由导电材料制成的片插入到所述被除去的部分中。在又一方面，本专利技术提供了包括电池包装的二次电池，所述电池包装密封二次电池的外周边，并覆盖正极和负极的整个外表面及各正极端子和负极端子的一部分，其中所述电池包装由如下层压膜形成，-->该层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层一部分内表面上的粘合层，并且在电池包装的外部上表面和下表面中的至少一个表面上还包括至少一种导电金属箔，所述导电金属箔与正极端子和负极端子中的任一个保持电连接。在另一方面，本专利技术提供了由层压膜形成的电池包装，所述层压膜包括外聚合物层、内铝层和在铝层一部分内表面上的粘合层，所述电池包装在其至少一部分上表面或下表面上还包括至少一种导电金属箔。根据本专利技术，通过正极端子或负极端子与电池包装的铝层之间的电连接，在诸如钉子穿透、压迫、冲击和高温暴露等情形下发生的短路电流可流向包装的铝层，以抑制电池内的发热，由此提高了电池的安全性。或者，通过正极端子或负极端子与包装外侧的导电金属箔之间的连接，在诸如钉子穿透、压迫、冲击和高温暴露等情形下发生的短路电流可流向包装外侧的金属箔，以抑制电池内的发热，由此提高了电池的安全性。附图简述图1显示了被钉子穿透的电池部分周围的温度变化。图2为封闭于普通包装内的锂二次电池的透视图。图3为沿图2中虚线截取的横截面视图。图4为根据本专利技术一个方面的电池横截面视图，其中通过将导电金属片插入到电池包装中，使正极端子与电池包装的铝层相连接。图5为根据本专利技术一个方面的电池横截面视图，其中通过将导电金属片插入到电池包装中，从而使负极端子与电池包装的铝层相连接。图6为将图3中包装的聚合物层6完全除去后所得电池的横截面视图。图7为将图3中包装的聚合物层6的正极端子侧面部分除去后所得电池的横截面视图。-->图8为将图3中包装的聚合物层6的负极端子侧部分除去后所得电池的横截面视图。图9为根据本专利技术一个方面的锂二次电池的透视图，其中电池包装的聚合物层被除去，并且通过置于包装外侧的导电材料使铝层5与正极端子1或负极端子2电连接。图10为沿图9中虚线部分截取的横截面视图实例，其示出了根据本专利技术一个方面的锂二次电池，其中包装的聚合物层被完全除去，并且通过置于包装外侧的导电材料使正极端子1与铝层5连接。图11为沿图9中虚线部分截取的横截面视图实例，其示出了根据本专利技术一个方面的锂二次电池，其中包装的聚合物层被完全除去，并且通过置于包装外侧的导电材料使负极端子2与铝层5连接。图12为根据本专利技术一个方面的锂二次电池的透视图，其中使电池端子与附着于包装外侧的单个金属箔连接。图13为根据本专利技术一个方面的锂二次电池的透视图，其中使包装外侧的两个金属箔分别附着于电池的上表面和下表面，并与电池端子连接。本专利技术的最佳实施方式下文中将详细描述本专利技术。可根据本专利技术制造的二次电池优选为锂二次电池，其包括：能吸藏和放出锂离子的正极；能吸藏和放出锂离子的负极；多孔隔膜；和电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括电池包装的二次电池，所述电池包装密封二次电池的外周边，并覆盖正极和负极的整个外表面及各正极端子和负极端子的一部分，其中所述电池包装由如下层压膜形成，该层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层一部分内表面上的粘合层，电池包装的铝层与正极端子和负极端子中的任一个保持电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2003-7-11 10-2003-0047261;KR 2003-7-31 10-2003-1.一种包括电池包装的二次电池，所述电池包装密封二次电池的外周边，并覆盖正极和负极的整个外表面及各正极端子和负极端子的一部分，其中所述电池包装由如下层压膜形成，该层压膜包括外聚合物层、内铝层和形成于铝层一部分内表面上的粘合层，电池包装的铝层与正极端子和负极端子中的任一个保持电连接。2.如权利要求1所述的二次电池，其中电池包装的铝层与正极或负极彼此直接连接，或者通过导电材料彼此连接。3.如权利要求2所述的二次电池，其中在铝层与两个端子中的任一个端子之间的直接连接通过如下任一种方法而实现：一种方法是，通过用电池包装环绕电池的外表面，并对靠近对应端子的包装部分进行比其他部分更强烈的压迫和热熔化，从而在铝层和端子之间建立连接；一种方法是，通过除去电池包装的一部分粘合层而建立连接；如果用端膜涂布对应端子，一种方法是，通过除去一部分端膜而建立连接：和一种方法是，通过除去电池包装的一部分粘合层及覆盖端子的一部分端膜而建立连接，所述一部分端膜与被除去的粘合层部分相对应。4.如权利要求2所述的二次电池，其中在铝层与两个端子中的任一个端子之间通过导电材料建立的连接通过如下任一种方法而实现：一种方法是，通过除去电池包装的一部分粘合层，并将由导电材料制成的片插入到被除去的部分中，从而在铝层和端子之间建立连接，所述一部分粘合层靠近对应端子；和一种方法是，通过除去电池包装的至少一部分外聚合物层，并将导电材料片插入到被除去的部分与对应端子之间，从而建立连接。5.如权利要求2所述的二次电池，其中导电材料为选自铝、铜和-->镍中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳德铉，安谆昊，李汉浩，李在宪，张民哲，郑俊溶，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]