安全性提高的锂二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安全性提高的锂二次电池。
【背景技术】
[0002] 随着移动装置技术的持续发展和对其需求的持续增加，对作为能源的二次电池的 需求在快速增加。因此，正在对可以满足各种需求的二次电池进行更多研究。
[0003] 具有诸如高容量和高输出的优异电气特性的二次电池作为移动和无线电子产品 以及动力装置的能源受到很大关注，所述移动和无线电子产品为诸如移动电话、数码相机、 PDA、笔记本电脑等，所述动力装置为诸如电动自行车（E-bike)、电动车辆（EV)、混合动力 电动车辆（HEV)等。
[0004] 然而，在二次电池中，在诸如过充电、过放电、暴露于高温、短路等的异常工作状态 下造成作为电池成分的活性材料、电解质等的分解，由此生成热和气体。因此，导致高温和 高压，因此进一步促进分解，从而导致着火或爆炸。
[0005] 此外，由于持续使用即持续的充放电过程导致二次电池的发电元件或电连接元件 等缓慢劣化。例如，发电元件的劣化导致通过电极材料、电解质等的分解而生成气体。因 此，电池单元（罐、袋型壳）缓慢膨胀，更大的压力被添加到膨胀的二次电池的有限的壳空 间中，且在异常工作条件下诸如着火和爆炸的危险性可能会显著增加。
[0006] 因此，迫切需要解决二次电池的所述问题的技术。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 因此，已经完成了本发明以解决以上和其他尚未解决的技术问题。
[0009] 作为大量广泛和深入研究及试验的结果，本发明的发明人确认，当二次电池的电 极端子由伍德合金（Wood' s metal)构成时可以实现期望的效果，如下所述，由此完成本发 明。
[0010] 技术方案
[0011] 根据本发明的一方面，提供二次电池，其中电极组件与电解液一起密封在电池壳 中，所述电极组件包含：至少一个正极，所述正极各自具有未被正极活性材料涂布的正极极 耳；至少一个负极，所述负极各自具有未被负极活性材料涂布的负极极耳；和至少一个隔 膜，所述隔膜置于正极与负极之间，将正极极耳和负极极耳分别连接至突出到电池壳外部 的正极引线和负极引线，且选自正极极耳、负极极耳、正极引线和负极引线中的至少一个电 极端子包含伍德合金。
[0012] 伍德合金为在80°C~400°C的熔点下，特别是在200°C以下的熔点下熔化的材料。 当二次电池的温度因过充电或外部短路而大幅增加，或由于电极端子的快速阻抗降低而导 致温度增加至伍德合金的熔点以上时，构成电极端子的伍德合金熔化，导致二次电池的短 路和绝缘。因此，可以彻底阻断对二次电池的充电或向外供应电力。
[0013] 在一个非限制性实施方案中，伍德合金为选自铋（Bi)、铅（Pb)、锡（Sn)和镉（Cd) 中的至少一种金属的合金，但本发明不限于此。
[0014] 为了提高导电性，可以利用铝（A1)、铜（Cu)或镍（Ni)对包含伍德合金的电极端子 进行镀敷。
[0015] 在一个非限制性实施方案中，包含伍德合金的电极端子可以为正极极耳和/或正 极引线，且伍德合金可以由Bi和Pb的合金或Bi和Sn的合金组成，但本发明不限于此。
[0016] 此外，可以利用铝（A1)对正极极耳和/或正极引线进行镀敷。
[0017] 在另一个非限制性实施方案中，包含伍德合金的电极端子可以为负极极耳和/或 负极引线，且伍德合金可以为Bi和Pb的合金，但本发明不限于此。
[0018] 此外，可以利用铜（Cu)或镍（Ni)对负极极耳和/或负极引线进行镀敷。
[0019] 在一个非限制性实施方案中，Bi和Pb可以以40:60~60:40的摩尔比存在。此 外，Bi和Sn可以以50:50~30:70的摩尔比存在。本申请的发明人确认，当伍德合金的组 成在所述组成比以外时，伍德合金在二次电池燃烧之前未熔化，因此可能不能保证因过充 电或外部短路引起的二次电池的安全性。
[0020] 同时，正极活性材料可以包含由下式1或2表示的锂过渡金属氧化物。
[0021] LixMyMn2 y04 ZAZ (1)
[0022] 其中 Μ 为选自如下中的至少一种元素：Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、 Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti 和 Bi ;
[0023] A为至少一种一价或二价阴离子；且
[0024] 0· 9 彡 X 彡 1. 2,0〈y〈2,并且 0 彡 ζ〈0· 2。
[0025] (1-x) LiM' 02 yAy-xLi2Mn03 y' Ay， (2)
[0026] 其中 M' 为 MnaMb;
[0027] M为选自如下中的至少一种：Ni、Ti、Co、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zr、Ζη和第II周期 过渡金属；
[0028] Α为选自诸如P04、B03、C03、F和Ν03的阴离子中的至少一种；且
[0029] 0〈x〈l，0〈y 彡 0· 02,0〈y' 彡 0· 02,0· 5 彡 a 彡 1. 0,0 彡 b 彡 0· 5,并且 a+b = 1。
[0030] 负极活性材料可以包含碳基材料和/或Si。
[0031] 在一个非限制性实施方案中，电池壳可以由包含树脂层和金属层的层压片构成。
[0032] 在一个非限制性实施方案中，二次电池可以为锂离子电池、锂离子聚合物电池或 锂聚合物电池。
[0033] 这种二次电池可以包含正极、负极、置于正极与负极之间的隔膜和含锂盐的非水 电解质。下面对二次电池的结构和其他成分进行详细说明。
[0034] 首先，图1说明根据本发明的二次电池。
[0035] 参照图1，二次电池100包含：电极组件110,在所述电极组件110中将分别利用正 极活性材料和负极活性材料涂布的至少一个正极和负极（未示出）层叠；从电极组件110 的正极板延伸的正极极耳117和从电极组件的负极板延伸的负极极耳116 ;分别焊接至电 极极耳且延伸到外部的电极引线112和114 ;为了增加电池壳的气密性且同时确保绝缘状 态而在电极引线112和114的上下面的一部分处的绝缘膜115 ;以及袋型壳120,其中容纳 有电极组件且对外周面进行热焊接使得电极组件的外面完全附着。在此，正极极耳117和 负极极耳116由作为伍德合金的Bi和Pb的合金构成。其中，为了提高导电性，利用铝（Al) 对正极极耳117和负极极耳116进行镀敷。
[0036] 在此，在一个实施方案中，正极极耳和负极极耳由作为伍德合金的Bi和Pb的合金 构成，但本发明不限于此。例如，正极极耳和负极极耳中的任一种电极极耳类型可以由伍德 合金构成，且另一种电极极耳类型可以由作为非伍德合金的不同材料诸如铜（Cu)或铝等 构成。当然，电极引线也可以由伍德合金构成。
[0037] 如上所述，在本发明的二次电池中，当二次电池的温度因过充电或外部短路而大 幅增加，或由于电极端子的快速阻抗降低而导致温度增加至伍德合金的熔点以上时，构成 电极端子的伍德合金熔化，导致二次电池的短路和绝缘。因此，可以彻底阻断对二次电池的 充电或向外供应电力，且可以显著提高二次电池的安全性。
[0038] 同时，通过在将正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物作为电极混合物涂布 在正极集电器上之后进行干燥来制备正极。在这种情况下，根据需要，所述混合物还可以包 含填料。
[0039] 除了由下式1或2表示的锂过渡金属氧化物以外，正极活性材料的实例还可以包 括：层状化合物，诸如氧化锂钴（LiC〇02)和氧化锂镍（LiNi02)或利用一种以上的过渡金属 置换的化合物；由Li1+xMn2 x04(其中0彡X彡0. 33)表示的锂锰氧化物诸如LiMn03、LiMn203和LiMn02;锂铜氧化物（Li 2Cu02);钒氧化物，诸如LiV30s、LiV 304、V205和Cu 2V207;具有式 LiNh