[发明专利]防止枝蔓晶体生长的二次电池

说明书

本发明涉及一种防止枝蔓晶体生长的二次电池，其包括电池单元中的金属离子收集器，所述金属离子收集器能够吸收在使用电池时在阳极的表面上产生的金属枝蔓晶体，因此，可以通过在阳极的表面上生长的枝蔓晶体触及阴极的表面之前使金属枝蔓晶体被吸收到金属离子收集器中，以抑制枝蔓晶体的生长并且防止由枝蔓晶体导致的短路，从而能够改善安全性。

技术领域

本发明涉及一种二次电池(secondary battery)及其结构，其能够防止枝蔓晶体(dendrite)生长，并且防止由于在电极的表面上的枝蔓晶体生长所导致的短路。

背景技术

例如锂二次电池的二次电池以化学能储存电能并且供电。

锂二次电池通常包括阳极、阴极、电解质以及隔膜(其提供锂离子在阳极与阴极之间移动的路径)，由此随着在锂离子进入和脱离阴极和阳极这两个电极时发生氧化和还原，而产生电能。

同时，在氧化和还原期间，电子密度可能在阳极的粗糙表面上集中；在重复数次充电和放电之后，随着锂晶体形成，不均一的针状枝蔓晶体可能在阳极的表面上生长。

当枝蔓晶体在二次电池使用期间产生时，电池的内阻增加，因此充电/放电效率降低。此外，特别地，在枝蔓晶体继续生长并且直接地或间接地通过隔膜而与相对侧的阴极的表面发生接触时，电池发生短路。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可能包含并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。

发明内容

在优选的方面，本发明可以提供一种包括金属离子收集器的二次电池，其可以吸收在电池使用时在阳极的表面上产生的金属枝蔓晶体，从而可以通过抑制枝蔓晶体的生长而提高所述二次电池的安全性。此外，通过利用金属离子收集器吸收金属枝蔓晶体，防止枝蔓晶体接触阴极的表面，从而可以防止由枝蔓晶体导致的短路。

本申请所使用的术语“二次电池”是指能够再充电或可再充电以用于在使用寿命中通过重复充电和放电而使用的电池。示例性的二次电池可以包括而不限于锂离子电池、锂硫电池或铅酸电池等。

在一个方面，提供一种可以有效地防止枝蔓晶体生长的二次电池。所述二次电池可以包括1)阴极，2)阳极，3)电解质，4)隔膜以及5)金属离子收集器；所述电解质包括第一电解质和第二电解质，并布置在阴极与阳极之间；所述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，并布置在阴极与阳极之间；所述金属离子收集器布置在阴极与阳极之间。优选地，至少金属离子收集器的面向阳极的第一表面可以与第一隔膜接触。在特别的方面，所述金属离子收集器的第一表面可以通过所述第一隔膜而绝缘。例如，所述金属离子收集器的第一表面可以通过所述第一隔膜而被适当地覆盖、涂覆或包裹。

本申请所使用的“绝缘”是指电绝缘，以使得电子不可以穿过被绝缘的物体传输或移动，或者在被绝缘的物体上传输或移动。可以通过对电流具有高或相当高的电阻的材料(例如聚合物、玻璃或硅材料等)而获得优选的绝缘。

在优选的实施方案中，当第一隔膜与阳极的表面隔开时(例如通过布置在第一隔膜与阳极之间的第一电解质)，金属离子收集器的面向阴极的第二表面可以与第二隔膜接触。

例如，当所述第一电解质布置在所述第一隔膜的面向所述阳极的第一表面与阳极的表面之间时，所述金属离子收集器可以在面向所述阴极的第二表面上与所述第二隔膜接触。在特别的方面，所述金属离子收集器的第二表面可以通过所述第二隔膜而绝缘。例如，所述金属离子收集器的第二表面可以通过所述第二隔膜而适当地被覆盖、涂覆或包裹。

在另一优选的实施方案中，在第一隔膜与阳极的表面接触时，在阴极与金属离子收集器之间的第二隔膜可以与金属离子收集器的第二表面分开或不接触。所述金属离子收集器的第二表面可以不与第二隔膜接触。