CN118176614A - 二次电池 - Google Patents

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金橡熏
金美那
庾亨均
李在浩
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Abstract

本文公开了一种二次电池，包括：电极组件；电极引线，附接至所述电极组件；外壳，包括其中容纳所述电极组件使得所述电极引线的一部分暴露的容纳部分，和配置为密封所述电极组件的密封部分；和设置在所述容纳部分中的气体吸附元件，其中，所述气体吸附元件包括气体吸附膜，在所述气体吸附膜中，气体吸附材料以预定重量范围分散在聚烯烃基体树脂中。

Description

二次电池
技术领域
本公开涉及一种二次电池，并且更具体地，涉及一种具有气体吸附材料的二次电池。
本申请要求于2022年5月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0054194的权益，该专利申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。
背景技术
随着移动设备的需求的增加和技术的发展，对二次电池作为能源的需求急剧增加。特别地，二次电池不仅作为包括移动电话、数码相机、便携计算机、可穿戴设备等的移动设备的能源，而且作为包括电动自行车、电动车辆、混合电动车辆等的电气设备的能源，正在引起人们的关注。
根据电池外壳的形状，将二次电池分为：圆柱形电池和棱柱形电池，其中电极组件包括在圆柱形或棱柱形金属罐中；以及软包式电池，其中电极组件包括在铝层压片的软包式外壳中。这里，包括在电池外壳中的电极组件通过充电和放电产生电，并且包括正极、负极和插设在正极与负极之间的隔膜。电极组件被分为：果冻卷型电极组件，其中各自涂覆有活性材料的长片型正极和长片型负极卷绕，隔膜插设在它们之间；和堆叠型电极组件，其中多个正极和多个负极按顺序堆叠，隔膜插设在它们之间。
其中，由于制造成本低、重量小并且容易变形，具有其中堆叠型或堆叠/折叠型电极组件包括在铝层压片的软包式电池外壳中的结构的软包式电池的使用逐渐增加。
近来，随着电池单体的能量密度增加，在电池单体中产生的气体量也增加。
当电池单体中产生的气体量增加时，电池中的压力增加，引起电池外壳的变形或损坏。另外，已知气体加速电池的性能劣化。
因此，电池配备有安全装置，该安全装置运行以在预定压力或高于预定压力下排出电池中产生的气体，并且当安全装置由于电池中的压力升高而工作时，电解质泄漏与气体排放一起发生，导致对电子装置的不利影响，例如，电池寿命更短。
为了解决上述问题，已经提出了在电池单体中包括包含气体吸附材料的气体吸附元件，以吸附在电池单体中产生的气体的建议。
例如，韩国专利公开No.10-2015-0014668公开了一种电池，其中，在电池单体中设置有包括包含气体吸附材料的多孔基材的气体吸附元件。在现有技术文献中，气体吸附材料设置在发泡合成树脂中的孔隙中。此外，日本专利公开No.2003-77549公开了一种制造气体吸附元件的方法，包括：烧结用于非水溶剂的气体吸附材料颗粒和疏液材料颗粒的混合物，或者喷射和干燥其中所述混合物分散在分散介质中的分散体，以在疏液材料颗粒之间或在疏液材料颗粒与气体吸附材料颗粒之间形成气体通路。
然而，现有技术文献的气体吸附元件是通过复杂的方法制造的，并且由于随着时间的推移与电解质溶液的反应，对电池性能具有不利影响。因此，需要开发用于抑制对电解质溶液的反应性的气体吸附元件。
发明内容
技术问题
因此，本公开的一个实施方案旨在提供一种具有气体吸附元件的二次电池，该气体吸附元件用于长时间稳定地吸收在二次电池中产生的气体并且抑制与电解质溶液的反应。
除了上述之外，本公开的另一实施方案旨在提供一种具有可以牢固地固定在电池中的气体吸附元件的二次电池。
技术方案
为了解决上述问题，根据本公开的一个方面，提供下面实施方案的二次电池。
第一实施方案提供二次电池，该二次电池包括：电极组件；渗透在所述电极组件中的电解质溶液；电极引线，附接至所述电极组件；外壳，包括其中容纳所述电极组件使得所述电极引线的一部分暴露的容纳部分，和配置为密封所述电极组件的密封部分；和设置在所述容纳部分中的气体吸附元件，其中，所述气体吸附元件包括气体吸附膜，在所述气体吸附膜中，气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中，并且所述气体吸附材料与所述聚烯烃基体树脂的重量比为20∶80至50∶50。
第二实施方案提供二次电池，该二次电池包括：电极组件；渗透在所述电极组件中的电解质溶液；电极引线，附接至所述电极组件；外壳，包括其中容纳所述电极组件使得所述电极引线的一部分暴露的容纳部分，和配置为密封所述电极组件的密封部分；和设置在所述容纳部分中的气体吸附元件，其中，所述气体吸附元件包括：气体吸附膜，在该气体吸附膜中，气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中；和聚烯烃树脂膜，其堆叠在所述气体吸附膜的两个表面中的每一个上，并且包含在所述气体吸附膜中的所述气体吸附材料与所述聚烯烃基体树脂的重量比为20∶80至60∶40。
根据第三实施方案，在第一或第二实施方案中，可以通过将其中所述气体吸附材料分散在熔融的所述聚烯烃基体树脂中的混合物挤出，来形成所述气体吸附膜。
根据第四实施方案，在第二或第三实施方案中，可以通过将其中所述气体吸附材料分散在熔融的所述聚烯烃基体树脂中的混合物和在所述混合物的两个表面上的聚烯烃树脂的熔融物共挤出，来形成所述气体吸附膜和堆叠在该气体吸附膜的两个表面中的每一个上的所述聚烯烃树脂膜。
根据第五实施方案，在第一实施方案至第四实施方案中的任一个中，所述气体吸附元件可以在所述电极组件的堆叠方向上粘附至所述电极组件的顶部或底部，或者所述电极组件的顶部和底部两者。
根据第六实施方案，在第五实施方案中，所述气体吸附元件的粘附可以是通过加热所述气体吸附元件的热粘附。
根据第七实施方案，在第一实施方案至第四实施方案中的任一个中，所述气体吸附元件可以粘附至所述容纳部分的内表面。
根据第八实施方案，在第七实施方案中，所述气体吸附元件的粘附可以是通过加热所述气体吸附元件的热粘附。
根据第九实施方案，在第一实施方案至第八实施方案中的任一个中，所述气体吸附元件的厚度可以是50μm至300μm。
根据第十实施方案，在第二实施方案至第九实施方案中的任一个中，基于堆叠在所述气体吸附膜的一个表面上的所述聚烯烃树脂膜的厚度，所述聚烯烃树脂膜的厚度可以是5μm至50μm。
根据第十一实施方案，在第一实施方案至第十实施方案中的任一个中，所述聚烯烃基体树脂和所述聚烯烃树脂各自可以独立地是聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的混合物。
根据第十二实施方案，在第一实施方案至第十一实施方案中的任一个中，所述气体吸附材料可以包含碳系材料、陶瓷、金属有机框架(MOF)和铵系有机物中的至少一种。
根据第十三实施方案，在第一实施方案至第十二实施方案中的任一个中，所述气体吸附材料可以吸附二氧化碳。
根据第十四实施方案，在第一实施方案至第十三实施方案中的任一个中，所述二次电池可以是锂二次电池。
有益效果
根据本公开的一个实施方案的二次电池配备有包括气体吸附膜的气体吸附元件，在所述气体吸附膜中，气体吸附材料以预定重量比分散在聚烯烃基体树脂中，从而长时间稳定地吸收在二次电池中产生的气体并且抑制与电解质溶液的反应。因此，可以防止在长时间使用电池时由气体吸附元件与电解质溶液的反应引起的电池的性能劣化。
此外，由于根据本公开的气体吸附元件容易通过热而粘附，因此，气体吸附元件可以容易地粘附至电极组件的顶部或底部或者电池容纳部分的内表面，由此可以牢固地固定至电池。
根据本公开的实施方案，当使用包括其中气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中的气体吸附膜和堆叠在该气体吸附膜的两个表面中的每一个上的聚烯烃树脂膜的气体吸附元件时，可以更大地表现出本公开的上述效果。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方案并且与前述公开内容一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，并且因此，本公开不应理解为局限于附图。
图1是示意性地示出了根据本公开的一个实施方案的二次电池的局部剖视透视图。
图2是图1的截面图。
图3是示意性地示出了根据本公开的一个实施方案的气体吸附元件的截面图。
图4是示意性地示出了根据本公开的另一实施方案的气体吸附元件的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施方案。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应理解为限于常规含义和词典的含义，并且应当基于发明人能够适当地定义术语用于最佳解释的原理，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来理解。
因此，提供本说明书中描述的实施方案和附图中示出的说明以描述本公开的示例性实施方案，但是不意在完全描述本公开的技术方面，因此，应当理解的是，在提交本申请时，可以对其进行各种其他等同物和修改。
根据本公开的一个方面的二次电池包括：电极组件；渗透在电极组件中的电解质溶液；电极引线，附接至电极组件；外壳，包括其中容纳电极组件使得电极引线的一部分暴露的容纳部分，和配置为密封电极组件的密封部分；和设置在容纳部分中的气体吸附元件，其中，所述气体吸附元件包括气体吸附膜，在该气体吸附膜中，气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中，并且所述气体吸附材料与所述聚烯烃基体树脂的重量比为20∶80至50∶50。
图1是示意性地示出了根据本公开的一个实施方案的二次电池的局部剖视透视图，图2是图1的截面图。
参照图1，二次电池10包括：电极引线11附接至其的电极组件12；和外壳13。
电极组件12可以包括本技术领域中公知的正极板、负极板和隔膜。在电极组件12中，正极板和负极板可以按隔膜插设在两者之间的顺序堆叠。
正极板可以包括：具有高导电性的金属箔的正极集流体；和涂覆在正极集流体的至少一个表面上的正极活性材料层。
正极集流体不限于特定类型，并且可以包括在不引起对电池的任何化学变化的情况下具有导电性能的那些，例如，不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳，或在表面上用碳、镍、钛或银处理的铝或不锈钢。特别地，可以使用铝箔的正极集流体。此外，正极集流体的厚度通常可以是3μm至500μm，并且可以在表面上具有微观纹理以增加正极活性材料的粘附强度。例如，正极集流体可以以各种形式出现，例如，膜、片、箔、网、多孔体、泡沫和非织造织物。
正极活性材料层可以包括本技术领域中公知的正极活性材料、导电材料和粘合剂。
正极活性材料可以包括层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiNiO2)或具有一个或多个过渡金属取代的化合物；锂锰氧化物，诸如式Li1+xMn2-xO4(其中，x是0至0.33)、LiMnO3、LiMn2O3、LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，诸如LiV3O8、V2O5、Cu2V2O7；由式LiNi1-xMxO2(其中，M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，x＝0.01至0.3)表示的Ni位点型锂镍氧化物；由式LiMn2-xMxO2(其中，M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，x＝0.01至0.1)表示的锂锰复合氧化物，或Li2Mn3MO8(其中，M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)；式中用碱土金属离子部分取代Li的LiMn2O4；二硫化物化合物；Fe2(MoO4)3，但不限于此。
导电材料用于给电极提供导电性能，并且可以包括但不限于能够传导电子而不引起对电池的任何化学变化的任意材料。具体实例可以包括：石墨，诸如天然石墨或人造石墨；碳系材料，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑、碳纤维；金属粉末或金属纤维，诸如铜、镍、铝、银；导电晶须，诸如氧化锌、钛酸钾；导电金属氧化物，诸如氧化钛；或导电聚合物，诸如聚亚苯基衍生物中的至少一种。基于正极活性材料层的总重量，导电材料通常可以以1重量％至30重量％的量被包含。
粘合剂起到将正极活性材料颗粒彼此粘附并且改善正极活性材料与正极集流体之间的粘附强度的作用。具体实例可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)、聚乙烯醇、聚丙烯腈、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯聚合物(EPDM)、磺化-EPDM、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶或它们的多种共聚物中的至少一种。基于正极活性材料层的总重量，粘合剂可以以1重量％至30重量％的量被包含。
正极板可以通过用于制造正极板的常用方法来制造。具体地，正极板可以通过在正极集流体上涂覆包含正极活性材料以及可选地粘合剂和导电材料的正极活性材料层形成用组合物，随后干燥和轧制来制造。在这种情况下，正极活性材料、粘合剂和导电材料的类型和量与上述相同。或者，正极板可以通过将正极活性材料层形成用组合物浇铸在载体上，从载体上剥离膜，并将膜层压到正极集流体上来制造。
此外，正极板可以在端部处包括由金属，例如铝(Al)制成的正极片。正极片可以从正极板的端部突出。正极片可以通过焊接或使用导电胶粘剂附接至正极板的端部。
负极板可以包括：导电金属箔的负极集流体；和涂覆在所述负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层。
负极集流体不限于特定类型，并且可以包括在不引起对电池的任何化学变化的情况下具有高导电性能的那些，例如，铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳，在表面上用碳、镍、钛或银处理的铜或不锈钢，和铝-镉合金。特别地，可以使用铜箔。此外，负极集流体的厚度通常可以是3μm至500μm，并且以与正极集流体相同的方式，可以在表面上具有微观纹理以增强负极活性材料的粘合强度。例如，负极集流体可以以各种形式出现，例如，膜、片、箔、网、多孔体、泡沫和非织造织物。
负极活性材料层包括负极活性材料以及可选地粘合剂和导电材料。负极活性材料层可以，例如，通过在负极集流体上涂覆包含负极活性材料以及可选地粘合剂和导电材料的负极形成用组合物，并对其进行干燥而形成；或者可以通过将负极形成用组合物浇铸在载体上，从载体上剥离膜，并将该膜层压到负极集流体上而形成。
负极活性材料可以包括能够可逆地插入或脱出锂的任意化合物。具体实例可以包括：含碳材料，诸如人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、无定形碳；可以与锂合金化的金属材料，诸如Si、Al、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd，Si合金，Sn合金，或Al合金；能够掺杂和去掺杂锂的金属氧化物，诸如SiOβ(0＜β＜2)、SnO2、氧化钒、氧化锂钒；或包含金属材料和含碳材料的复合物，诸如Si-C复合物或Sn-C复合物中的至少一种。此外，可以使用金属锂箔作为负极活性材料。此外，碳材料可以包括低结晶度碳和高结晶度碳。低结晶度碳通常包括软碳和硬碳，高结晶度碳通常可以包括高温烧结碳，诸如无定形的、板状的、片状的、球状的或纤维状的天然石墨或人造石墨，凝析石墨(Kish graphite)，热解碳，基于中间相沥青的碳纤维，中间相碳微珠，中间相沥青，以及石油或煤焦油沥青衍生的焦炭。对于粘合剂和导电材料，可以使用上述在正极活性材料中描述的粘合剂和导电材料。
此外，负极板可以在端部处包括由金属例如镍(Ni)制成的负极片。负极片可以从负极板的端部突出。负极片可以通过焊接或使用导电胶粘剂附接至负极板的端部。
隔膜设置在正极板与负极板之间以使正极板与负极板电绝缘。隔膜可以是允许锂离子在正极板与负极板之间通过的多孔膜，并且例如，使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或它们的复合膜的聚烯烃多孔膜。隔膜可以在表面上具有包含聚合物和无机颗粒的涂层以改善电池的安全性。无机涂层可以具有如下结构，其中无机颗粒通过粘合剂连接并结合以在无机颗粒之间形成孔隙。
电极组件12可以包括：果冻卷(卷绕)型电极组件，具有其中长片型正极板和长片型负极板卷绕，隔膜插设在它们之间的结构；堆叠型电极组件，具有其中切割为预定尺寸的多个正极板和多个负极板按隔膜插设在它们之间的顺序堆叠的结构；和堆叠/折叠型电极组件，具有其中双电池单体或全电池单体卷绕的结构，每个电池单体包括其中正极板和负极板以隔膜插设在它们之间而堆叠的预定单位。
电极组件12容纳在外壳13中。
在本公开的一个实施方案中，如在图1和图2中所示，外壳13可以包括：容纳部分13a，在其中容纳电极组件12；和密封部分13b，位于容纳部分13a的外周表面上以密封电极组件12。
密封部分13b可以包括密封剂树脂，并且包括在密封部分中的密封剂树脂可以在其沿着容纳部分13a的外周表面熔化时密封电极组件12。
在本公开的一个实施方案中，外壳13可以是多层结构膜的形式，该多层结构膜包括防止外部冲击的外层、阻挡水的金属阻挡层和密封外壳的密封层。
外层可以包括使用聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、共聚聚酯、聚碳酸酯和尼龙的聚酯类膜，并且可以形成为单层或多层。
金属阻挡层可以包括铝和铜。
密封层可以包括密封剂树脂，并且可以形成为单层或多层。
密封剂树脂可以包括聚丙烯(PP)、酸改性的聚丙烯(PPa)、无规聚丙烯或乙烯丙烯共聚物中的至少一种。乙烯丙烯共聚物可以包括乙烯-丙烯橡胶和乙烯-丙烯嵌段共聚物，但不限于此。
在本公开的一个实施方案中，外壳13可以是软包式的。
软包式外壳13可以包括上软包和下软包。当外壳13包括上软包和下软包时，在将上软包和下软包放置成使得密封剂树脂彼此面对之后，当通过热和压力使彼此面对的密封剂树脂熔化时，电池可以被密封。
可以使用任意方法来焊接密封部分13b，并且可以包括，例如，热焊接和超声焊接，但不限于此。
在一些实施方案中，密封部分13b可以通过在外壳13的边缘上的四侧密封或三侧密封来密封。在三侧密封结构中，在上软包和下软包形成在一个软包片中之后，通过弯曲上软包和下软包的边界将上软包和下软包的容纳部分13a彼此上下放置，然后密封除了弯曲部分之外的三个剩余边缘。
如图1和图2中所示，电极引线11附接至电极组件12。电极引线11可以容纳在外壳13中，使得电极引线的一部分通过外壳13暴露。
根据本公开的一个实施方案，引线膜14可以覆盖电极引线11的外表面的一部分，并且可以插设在电极引线11与外壳13之间。例如，引线膜14可以插设在电极引线11与从外壳13突出或延伸的电极引线11的一部分的外壳13的密封部分13b之间，以帮助电极引线11和外壳13的粘合。
如上所述，容纳在外壳13中的电极组件12在电解质溶液中湿润。具体地，电解质溶液可以是包含有机溶剂和锂盐的非水电解质溶液。
有机溶剂可以包括，但不限于，可以充当用于参与电池的电化学反应的离子的移动的介质的任何类型的有机溶剂。具体地，有机溶剂可以包括：酯类溶剂，诸如乙酸甲酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、ε-己内酯；醚类溶剂，诸如二丁醚或四氢呋喃；酮类溶剂，诸如环己酮；芳香烃类溶剂，诸如苯、氟苯；碳酸酯类溶剂，诸如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)；醇类溶剂，诸如乙醇、异丙醇；腈类，诸如R-CN(R是C2-C20直链、支链或环状烃，并且可以包括环外双键或醚键)；酰胺，诸如二甲基甲酰胺；二氧戊环，诸如1，3-二氧戊环；或环丁砜。其中，优选碳酸酯类溶剂，并且更优选地，可以将有助于改善电池的充电和放电性能的具有高离子电导率和高介电常数的环状碳酸酯(例如，碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯)与具有低粘度的直链碳酸酯类化合物(例如，碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯)混合。在这种情况下，环状碳酸酯与链状碳酸酯可以以约1∶1至约1∶9的体积比混合，以改善电解质溶液的性能。
锂盐可以包括，例如，提供在锂二次电池中使用的锂离子的任意化合物而没有限制。具体地，锂盐可以包括LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(C2F5SO3)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF38O2)2、LiCl、LiI或LiB(C2O4)2。锂盐的浓度可以在0.1M和2.0M之间的范围内。当锂盐的浓度包括在上述范围内时，电解质可以具有适当的电导率和粘度并且表现出优异的电解质性能，从而有效地传输锂离子。
除了上述构成材料之外，电解质溶液可以进一步包含添加剂以改善电池的寿命特性，防止电池的容量衰减并且改善电池的放电容量，该添加剂可以包括，例如，以下中的至少一种：卤代亚烷基碳酸酯类化合物，诸如二氟代碳酸亚乙酯、吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六甲基磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代的噁唑烷酮、N，N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇或三氯化铝。在这种情况下，基于电解质的总重量，添加剂可以以0.1重量％至5重量％的量被包含。
二次电池尤其可以是锂二次电池，并且可以广泛地应用于诸如移动电话、便携计算机和数码相机的移动设备以及诸如混合电动车辆(HEV)的电动车辆的领域中。
同时，如图1和图2中所示，气体吸附元件15包括在外壳13的容纳部分13a中。
气体吸附元件15包括气体吸附膜，在该气体吸附膜中，气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中。
图3是示意性地示出根据本公开的一个实施方案的包括气体吸附膜的气体吸附元件的截面图，图4是示意性地示出根据本公开的另一实施方案的气体吸附元件的截面图。
参照图3，气体吸附元件15为膜的形式，其中聚烯烃基体树脂用作基本基材，并且气体吸附材料3分散在聚烯烃基体树脂1中。
气体吸附材料3可以包含碳系材料、陶瓷、金属有机框架(MOF)和铵系有机物中的至少一种。气体吸附材料3可以选自特别好地吸收二氧化碳的材料。气体吸附材料3可以吸附二氧化碳以及甲烷或乙烷。
碳系材料可以包括碳纤维、活性炭、多孔碳或石墨烯中的至少一种。陶瓷可以包括二氧化硅、氧化铝或沸石中的至少一种。
在本公开的一个实施方案中，基于电池容量，气体吸附材料3的量可以是0.1g/Ah至0.10g/Ah。当气体吸附材料3的量满足上述范围时，可以更容易地吸附在二次电池中产生的气体以防止排气。
如上所述，需要抑制气体吸附元件15与电解质溶液的反应，以减少对电池性能的不利影响。由于气体吸附元件15中包括的气体吸附材料3随着时间的推移与电解质溶液反应，这不利地影响电池性能，因此，本公开通过将气体吸附材料3分散在对电解质溶液具有低反应性的聚烯烃基体树脂1中来解决上述问题。
在这一方面，在图3的气体吸附元件15中的气体吸附材料3与聚烯烃基体树脂1的重量比为20∶80至50∶50。当聚烯烃基体树脂1与气体吸附材料3的重量比大于限定比例时，气体吸附效率低，当聚烯烃基体树脂1与气体吸附材料3的重量比小于限定比例时，会难以良好地保持膜形状，并且气体吸附元件15对电解质溶液的反应性会高。
如上所述，由于气体吸附元件15包括气体吸附膜，在该气体吸附膜中，气体吸附材料3以预定重量比分散在聚烯烃基体树脂1中，因此，可以长时间稳定地吸收在二次电池中产生的气体并且抑制与电解质溶液的反应。因此，可以防止当长时间使用电池时由气体吸附元件15与电解质溶液的反应引起的电池的性能劣化。
聚烯烃基体树脂可以包括聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的混合物，但不限于此。
如图4中所示，气体吸附元件15可以包括：其中气体吸附材料3分散在聚烯烃基体树脂1中的气体吸附膜5；和分别堆叠在气体吸附膜5的两个表面上的聚烯烃树脂膜7a、7b。分别堆叠在气体吸附膜5的两个表面上的聚烯烃树脂膜7a、7b可以防止气体吸附材料3与电解质溶液的接触，由此抑制气体吸附元件15与电解质溶液的反应。在3层结构的气体吸附元件15中，气体吸附膜中包括的气体吸附材料与聚烯烃基体树脂的重量比为20∶80至60∶40。当聚烯烃基体树脂1与气体吸附材料3的重量比大于限定比例时，气体吸附效率低，当聚烯烃基体树脂1与气体吸附材料3的重量比小于限定比例时，不易形成eh 4的膜。
图3和图4的气体吸附元件15的厚度可以是50μm至300μm，并且基于堆叠在气体吸附膜的一个表面上的聚烯烃树脂膜的厚度，图4的气体吸附元件15的聚烯烃树脂膜7a、7b的厚度可以是5μm至50μm，并且更具体地，10μm至50μm。
图4的气体吸附元件15中的聚烯烃基体树脂1和聚烯烃树脂膜7a、7b的聚烯烃树脂可以独立地是聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的混合物。
图3和图4各自中的气体吸附元件15的气体吸附膜可以通过将其中气体吸附材料分散在熔融的聚烯烃基体树脂中的混合物挤出而形成。即，气体吸附膜可以，例如，通过将聚烯烃基体树脂和气体吸附材料进料到配备有T型模头的挤出机中，在比聚烯烃基体树脂更高的温度下加热，混合和挤出而形成。根据图4的3层结构的气体吸附元件15可以通过将其中气体吸附材料分散在熔融的聚烯烃基体树脂中的混合物和在该混合物的两个表面上的聚烯烃树脂的熔融物共挤出来制造。或者，气体吸附元件可以通过以下来制造：通过挤出来制造各个气体吸附膜和聚烯烃树脂膜，将聚烯烃树脂膜堆叠在气体吸附膜的两个表面中的每一个上，并且通过粘合剂或加热将它们粘合。
气体吸附元件可以设置在外壳的容纳部分中的任意位置处，但是可以在电极组件的堆叠方向上粘附至电极组件的顶部或底部或者电极组件的顶部和底部两者，或者可以粘附至容纳部分的内表面。如上所述，当设置气体吸附元件时，气体吸附元件可以包括在二次电池中，而无需对外壳进行设计修改，并且可以使由于气体吸附元件引起的二次电池的能量密度的降低最小化。
由于气体吸附元件的表面由作为基本材料的聚烯烃树脂制成，因此，可以通过加热气体吸附元件而容易地实现气体吸附元件对电极组件或容纳部分的内表面的粘附。特别地，当聚烯烃隔膜设置在电极组件的外表面上时，可以更容易地热粘附由聚烯烃树脂制成的气体吸附元件。当容纳部分的内表面还包括聚烯烃树脂时，可以更容易地热粘附由聚烯烃树脂制成的气体吸附元件。因此，气体吸附元件可以牢固地固定至电池。
在本公开的一个实施方案中，基于电池容量，气体吸附材料3的量可以是0.1g/Ah至0.10g/Ah。当气体吸附材料15的量满足上述范围时，可以更容易地吸收在二次电池中产生的气体以防止排气。
气体吸附材料15的厚度可以设置为允许1g的气体吸附材料15吸附100cc的气体。例如，气体吸附材料15的厚度可以是50μm至300μm。当气体吸附材料15的厚度满足上述范围时，可以更容易地吸附允许气体吸附材料15吸附在二次电池中产生的气体以防止排气。
在下文中，将对本领域技术人员充分详细地描述本公开的实施例，以容易地进行。然而，本公开可以以许多不同的形式实现，并且不限于公开的实施例。
比较例1
将1g的作为气体吸附材料的胺类化合物的聚乙烯亚胺放入100ml的烧杯中，并测量气体吸附量、吸附效率、电解质溶液反应性和热粘合性。将测量值示于下面表1中。
实施例1-1
将在比较例1中使用的各个气体吸附材料和作为聚烯烃基体树脂的聚丙烯以20∶80的重量比进料至挤出机中，接着在等于或高于聚丙烯的熔点的温度下加热，混合，并且通过T型模头挤出，以制造100um厚的气体吸附膜。
实施例1-2
除了将气体吸附材料与聚丙烯基体树脂的重量比调节至30∶70之外，以与实施例1-2中相同的方式制造气体吸附膜。
实施例1-3
除了将气体吸附材料与聚丙烯基体树脂的重量比调节至50∶50之外，以与实施例1-1中相同的方式制造气体吸附膜。
实施例2-1
将在比较例1中使用的各个气体吸附材料和作为聚烯烃基体树脂的聚丙烯以50∶50的重量比进料至挤出机中，并且在等于或高于聚丙烯的熔点的温度下加热，随后混合，然后将该聚丙烯进料至挤出机的两个护套(sheath)的每一个中，在等于或高于聚丙烯的熔点的温度下加热，并且通过T型模头共挤出，以制造三层结构的气体吸附元件，其中，10μm厚的聚丙烯膜堆叠在具有80μm厚的芯的气体吸附膜的两个表面中的每一个上。
[表1]
通过下面方法测量上面表1中的性能。
[气体吸附量]
理论值：通过计算理论上气体吸附材料可以吸附的量而得到。
实验值：将包括气体吸附材料或吸附元件型膜的用于电池的4侧密封软包连接至连接有MFC的管，并且以恒定速度(50cc/分钟)供给CO2气体，直至内部压力达到0.5atm(大气压)。当达到相应的压力时，在关闭阀、在阀关闭的情况下储存预定的时间并且再次连接管之后，根据实验值计算额外进料直至内部压力达到0.5atm的CO2气体的量作为气体吸附量。
吸附效率：通过将由实验值计算的吸附量除以理论吸附量来计算。
[电解质溶液反应性]
将10ml的电解质溶液，其中1.2M的LiPF6溶解在包含20/10/25/45体积％的EC/PC/EP/PP的溶剂中，与0.5g的气体吸附材料一起放入30ml的烧杯中，并且使用Pt Prove作为电极在1.0V至5.0V之间的范围内进行氧化/还原反应试验。
在与仅包含电解质溶液而没有其他的空白样品进行比较之后，根据是否存在附加的氧化/还原反应来评价反应性，如下所示。
○：电解质溶液的颜色不改变
X：电解质溶液向棕色的颜色变化
[热粘附]
将实施例和比较例的各个气体吸附元件堆叠在100μm厚的聚乙烯膜上，使用热压机在0.5MPa的压力下在180℃下压制10秒，并且定制成1cm的宽度。通过用5N/cm的力从定制的样品剥离气体吸附元件来进行180°剥离试验，并且在气体吸附元件没有被剥离的情况下，标记为o，而在气体吸附元件被剥离的情况下，标记为X。
参照表1中的数据，比较例1的气体吸附元件与电解质溶液具有高反应性。相反，证实了，实施例的气体吸附元件表现出对应于长时间使用过程中的理论值的气体吸附量，并且与电解质溶液具有低反应性。此外，实施例的气体吸附元件表现出良好的热粘合性。
[附图标记的说明]
1：聚烯烃基体树脂
3：气体吸附材料
5：气体吸附膜
7a、7b：聚烯烃树脂膜
10：二次电池
11：电极引线
12：电极组件
13：外壳
13a：容纳部分
13b：密封部分
14：引线膜
15：气体吸附元件

Claims (14)

1.一种二次电池，包括：
电极组件；
渗透在所述电极组件中的电解质溶液；
电极引线，附接至所述电极组件；
外壳，包括其中容纳所述电极组件使得所述电极引线的一部分暴露的容纳部分，和配置为密封所述电极组件的密封部分；和
设置在所述容纳部分中的气体吸附元件，
其中，所述气体吸附元件包括气体吸附膜，在所述气体吸附膜中，气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中，
其中，所述气体吸附材料与所述聚烯烃基体树脂的重量比为20：80至50：50。
2.一种二次电池，包括：
电极组件；
渗透在所述电极组件中的电解质溶液；
电极引线，附接至所述电极组件；
外壳，包括其中容纳所述电极组件使得所述电极引线的一部分暴露的容纳部分，和配置为密封所述电极组件的密封部分；和
设置在所述容纳部分中的气体吸附元件，
其中，所述气体吸附元件包括其中气体吸附材料分散在聚烯烃基体树脂中的气体吸附膜和堆叠在所述气体吸附膜的两个表面中的每一个上的聚烯烃树脂膜，并且
其中，包括在所述气体吸附膜中的所述气体吸附材料与所述聚烯烃基体树脂的重量比为20：80至60：40。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，通过将其中所述气体吸附材料分散在熔融的所述聚烯烃基体树脂中的混合物挤出，来形成所述气体吸附膜。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其中，通过将其中所述气体吸附材料分散在熔融的所述聚烯烃基体树脂中的混合物和在所述混合物的两个表面上的聚烯烃树脂的熔融物共挤出，来形成所述气体吸附膜和堆叠在所述气体吸附膜的两个表面中的每一个上的所述聚烯烃树脂膜。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述气体吸附元件在所述电极组件的堆叠方向上粘附至所述电极组件的顶部或底部或者所述电极组件的顶部和底部两者。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，所述气体吸附元件的粘附是通过加热所述气体吸附元件的热粘附。
7.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述气体吸附元件被粘附至所述容纳部分的内表面。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述气体吸附元件的粘附是通过加热所述气体吸附元件的热粘附。
9.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述气体吸附元件的厚度是50μm至300μm。
10.根据权利要求2所述的二次电池，其中，基于堆叠在所述气体吸附膜的一个表面上的所述聚烯烃树脂膜的厚度，所述聚烯烃树脂膜的厚度是5μm至50μm。
11.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述聚烯烃基体树脂和所述聚烯烃树脂各自独立地是聚乙烯、聚丙烯、或聚乙烯与聚丙烯的混合物。
12.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述气体吸附材料含碳系材料、陶瓷材料、金属有机框架，即MOF，和铵系有机物中的至少一种。
13.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述气体吸附材料吸附二氧化碳。
14.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述二次电池为锂二次电池。
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