[发明专利]电极组件及包括该电极组件的二次电池

说明书

技术领域

本发明的各方面涉及一种电极组件及包括该电极组件的二次电池，更具 体地，涉及一种能够确保最佳的电池安全性且无性能降低的二次电池。

背景技术

近年来，小而轻的便携式电子器件的快速发展对高容量、小尺寸电池产 生了日益增加的需求。特别是锂离子二次电池能提供至少约3.6V的操作电 压，该电压高出广泛用于便携式电子器件中的镍镉电池或镍氢电池约3倍， 且锂离子二次电池具有比镍镉电池或镍氢电池更高的单位重量能量密度。由 于上述原因，已迅速改进对锂离子二次电池的研究。

在锂离子二次电池中，由于在锂离子嵌入/解嵌正极和负极时发生的氧 化还原反应而产生电能。锂离子二次电池的制造包括使用能够可逆地嵌入/ 解嵌锂离子的材料作为正极和负极的活性材料并在正极和负极之间填充有 机电解质或聚合物电解质。

上述锂离子二次电池包括电极组件、用于容纳电极组件和电解质的罐和 安装在罐上的盖组件，在电极组件中，负极板和正极板以及插入它们之间的 隔板例如以果冻卷的形式卷绕。

通常，将由聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中至少一种形成的单层或多 层聚烯烃类微孔聚合物层用作隔板。但是，由于用作隔板的聚烯烃类微孔聚 合物层为片状或膜状，当内部短路或过充电而产生热时，可能会阻塞孔，而 且膜型隔板可能会收缩。

因此，当膜型隔板因锂离子二次电池内产生的热而收缩时，导致收缩后 的隔板未隔离的正极和负极部分相互接触，从而引起着火、爆裂或爆炸。

为了弥补膜型隔板的上述弱点，对使用粘结剂和陶瓷材料的组合形成的 多孔层来形成陶瓷隔板已进行大量研究，陶瓷材料例如为二氧化硅(SiO₂)、 氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)或氧化钛(TiO₂)。

在这种情况下，陶瓷隔板会弥补膜型聚烯烃隔板在约120℃或更高的高 温下的熔化和收缩。因此，出现了同时使用常规的膜型隔板和陶瓷隔板的增 长趋势。

通常，根据安全性和可靠性来评价电池性能。充电和放电循环特性认为 是影响电池可靠性的最重要因素。能够稳定而无电源切断地使用移动器件的 时间长度取决于相对电池经受充电和放电循环次数的容量保持率。

而容量通常在室温下根据充电和放电循环进行评价，为了重现极端条 件，可在0℃～10℃的低温下评价循环特性。

但是，当在电池中将常规膜状隔板与陶瓷隔板结合时，低温循环特性变 差。

也就是说，将膜状隔板与陶瓷隔板结合时，电池安全性提高但可靠性降 低。

因此，使膜状隔板与陶瓷隔板相配很重要，并希望优化设计一种锂离子 二次电池，以便能够确保其安全性而不降低其可靠性。

发明内容

本发明的各方面提供一种具有改善的安全性且不降低可靠性的锂离子 二次电池。

本发明的各方面还提供一种锂离子二次电池，其中使膜状隔板与陶瓷隔 板结合，在低温下呈现优异的循环性能。

根据本发明的一个实施方式，电极组件包括：两个电极板；和使两个电 极板隔离的隔板，其中所述隔板包括含有陶瓷材料和粘结剂的多孔层和聚烯 烃类树脂层。所述多孔层具有0.3μm～1.5μm的中心线平均粗糙度(Ra)， 所述聚烯烃类树脂层具有30％～60％的孔隙率，且所述聚烯烃类树脂层具有 4％～10％的压缩率。

根据本发明的另一个实施方式，电极组件包括：包括正极活性材料层的 正极；包括负极活性材料层的负极；和使正极和负极相互隔离的隔板，其中 隔板包括含有陶瓷材料和粘结剂的多孔层和聚烯烃类树脂层。所述多孔层具 有0.3μm～1.5μm的中心线平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烃类树脂层具有 30％～60％的孔隙率，且所述聚烯烃类树脂层具有4％～10％的压缩率。

根据本发明的又一个实施方式，二次电池包括：电极组件和电解质，所 述电极组件具有包括正极活性材料层的正极、包括负极活性材料层的负极和 使正极和负极相互隔离的隔板；其中所述隔板包括含有陶瓷材料和粘结剂的 多孔层和聚烯烃类树脂层。所述多孔层具有0.3μm～1.5μm的中心线平均粗 糙度(Ra)，所述聚烯烃类树脂层具有30％～60％的孔隙率，且所述聚烯烃 类树脂层具有4％～10％的压缩率。