[发明专利]二氧化碳复合吸气剂

说明书

在其第一个方面中，本发明涉及一种改进的二氧化碳复合吸气剂，在其第二个方面中，本发明涉及使用这种改进的二氧化碳复合吸气剂的密封系统。

目前有一整类密封系统，其中从二氧化碳与密封系统中存在的一种或更多种成分的化学相互作用引起的不利影响或物理相互作用导致的不利影响两方面来看，二氧化碳的存在是不利的。受化学相互作用不利影响的系统的非限制性实例为有机电子器件，而由物理相互作用决定装置劣化的后一种类型的装置的实例一般为这样的装置：由系统本身作为其运行的副作用产生CO₂，这可导致过压及随后装置壳破裂。

在最重要的这些类型的装置中有能量存储系统如可再充电锂电池，并且CO₂产生的不利作用和风险在多篇文章中进行了描述，例如Vetter等发表于Journal of Power Sources 159(2006)277-281的“In situ study on CO₂ evolution at lithium-ion battery cathodes”、Kong发表于Journal of Power Sources 142(2005)285-291的“Gas evolution behaviors for several cathode materials in lithium-ion batteries”以及Shin等发表于Journal of Power Sources 109(2002)47-52的“Effect of Li₂CO₃ additive on gas generation in lithium-ion batteries”。

可再充电锂电池属于最关键的装置，因为二氧化碳过压可导致装置壳突然破裂，同时具有发生易燃物质(其中含有电解液)泄漏的风险。该问题还通过以下事实而加剧：这些装置一般具有非常小的自由体积，因此少量二氧化碳的产生将导致装置内压快速上升。

鉴于该特别关键的方面，在下文中，将特别涉及CO₂吸气剂体系在该类型装置中的应用，尽管如此，但如上所述，CO₂的存在以及因此对其有效去除的需要为很多不同的密封系统所共有。

去除锂电池中气态杂质的问题在均属于本申请人名下的WO 2008/148778和WO 2008/148781中进行了描述和解决。这些文献中解决的主要方面是吸气剂材料与电池的电解环境的相容性。关于使用碱金属氢氧化物来去除CO₂，这些文献中描述的问题之一是同时释放H₂O，并且因此需要将H₂O除去以避免问题从二氧化碳转移到H₂O。这导致了更庞大的系统或对CO₂具有受限容量的系统，因为相当大的一部分可用体积需要被吸湿剂占据。

本发明的目的是提供一种改进的二氧化碳复合吸气剂，其包括限定内体积V的CO₂可渗透包裹件，所述CO₂可渗透包裹件容纳累积体积为Vm的第一和第二活性材料的粉末，其特征在于所述第一活性材料为氢氧化锂，所述第二活性材料为氧化锂，并且LiOH/Li₂O摩尔比为0.05至1.5。

累积体积Vm是指包含在由CO₂可渗透包裹件限定的内体积V中的活性材料(氧化锂和氢氧化锂)颗粒体积的总和。

对于复合吸气剂吸附速率不那么重要但需要较高的CO₂容量的所有应用而言，摩尔比优选为0.05至0.2，而0.2至0.7的比率则提供了最佳CO₂吸附速率和CO₂去除能力之间的折衷解决方案，当所述比率为0.7至1.5时，吸气剂具有其最佳吸附速率。

CO₂可渗透包裹件是指CO₂渗透系数为至少50cm³＊mm/(m²＊天＊大气压)的材料，所述值优选等于或高于100。同时，CO₂可渗透包裹件优选有利地表现出不高于0.6g＊mm/(m²＊天)的水蒸气透过率(MVTR)。

还将借助于下述附图对本发明进行描述，其中：

-图1示出了根据本发明的CO₂复合吸气剂体系的第一实施方案的截面图，

-图2示出了根据本发明的CO₂复合吸气剂体系的第二实施方案的截面图，