包含多層聚合物片形式的用于吸收有害物質(zhì)的裝置的可再充電鋰電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含多層聚合物片形式的用于吸收有害物質(zhì)的裝置的可再充電鋰電池。描述了可再充電鋰電池，其包含：密閉容器；浸漬在電解質(zhì)溶液中的電極，所述電極借助于一個(gè)或多個(gè)分隔體被隔開(kāi)；與電極相連的電觸頭；和由多層聚合物片(10)形成的用于吸收有害物質(zhì)的裝置，該多層聚合物片由含有用于吸收有害物質(zhì)的一種或多種吸氣材料顆粒(11)的聚合物材料內(nèi)層(12)形成，且聚合物材料的至少一個(gè)外保護(hù)層(13)可滲透電解質(zhì)，其中所有的聚合物材料均可滲透所述有害物質(zhì)。
【專利說(shuō)明】包含多層聚合物片形式的用于吸收有害物質(zhì)的裝置的可再充電鋰電池
[0001]
[0002]本申請(qǐng)是 優(yōu)先權(quán)日:為2007年6月5日、發(fā)明名稱為“包含多層聚合物片形式的用于吸收有害物質(zhì)的裝置的可再充電鋰電池”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)200880018464.8 (國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/EP2008/148778)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及可再充電鋰電池，其含有能夠吸收由這些電池在使用期間產(chǎn)生的有害物質(zhì)的裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0004]由于可再充電鋰電池具有較大容量和功率及能量密度，因此它們用于若干電子設(shè)備中。這些電池的最近發(fā)展進(jìn)一步改善了其性能，也允許將它們用于混和動(dòng)力車輛和完全電動(dòng)車輛。
[0005]可再充電鋰電池以及它們的工作原理是眾所周知的。具體地，鋰電池包含由分隔體隔開(kāi)并浸入電解質(zhì)中的兩個(gè)電極(陽(yáng)極和陰極)。氧化反應(yīng)發(fā)生在陽(yáng)極上并允許將電子釋放入電路中，而還原反應(yīng)發(fā)生在陰極上并允許通過(guò)電路將電子重新引入電池中。電解質(zhì)的作用是使電池的電路完整，從而允許離子從一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電極，而分隔體具有防止陰極和陽(yáng)極之間發(fā)生短路的功能。
[0006]因此，鋰電池基本由密封容器以及電觸頭組成，在該容器內(nèi)設(shè)置有浸注或浸含特定電解質(zhì)溶液且通過(guò)分隔體隔開(kāi)的電極(陽(yáng)極和陰極)，該電觸頭的作用是將這些電極的一部分與電池外部相連。
[0007]對(duì)于陰極，典型是涂覆有氧化物例如LiCo02、LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4的20 μ m厚的鋁片；依照式LiCoxNihO2的Co和Ni的混和氧化物也可用于此目的。而陽(yáng)極典型由涂覆有石墨的銅片制成。在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)剩余部分中，將不再區(qū)分陽(yáng)極和陰極，而用術(shù)語(yǔ)電極來(lái)統(tǒng)稱這些元件。
[0008]對(duì)于電解質(zhì)溶液，它們典型由有機(jī)溶劑和離子鹽形成。對(duì)于離子鹽，六氟磷酸鋰(LiPF6)是最常用的離子鹽，而對(duì)于溶劑，最常用的是碳酸丙稀酯(PO、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙酯(EC)和二甲基乙烷(DME)，單獨(dú)使用或者更通常使用兩種或更多種組分的混合物。
[0009]分隔體通常由可滲透鋰離子的多孔聚合物材料制成。
[0010]在使用期間可能在鋰電池內(nèi)部產(chǎn)生通常為氣態(tài)形式的有害物質(zhì)，這甚至可能以不能恢復(fù)的方式損壞電池。有害物質(zhì)的另一種可能來(lái)源可歸因于在電池內(nèi)部使用的一些材料的解吸。關(guān)于在鋰電池內(nèi)部產(chǎn)生有害物質(zhì)的機(jī)理的更多細(xì)節(jié)可參見(jiàn)如下文章:“Gasgeneration mechanism due to electrolyte decomposition in commercial lithium-1oncell”，Kumai 等人于 1999 年發(fā)表在 Journal of Power Sources 上，第 715-719 頁(yè)；和 “Insitu study on C02evolution at lithium-1on battery cathodes，，，Vetter 等人于 2006年發(fā)表在 Journal of Power Sources 上，第 277-281 頁(yè)。
[0011]二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、飽和烴與不飽和烴、氧氣(O2)和氫氟酸(HF)是最有害的氣態(tài)物質(zhì)，而水(H2O)(是另一種很有害的物質(zhì))通常以溶于電解質(zhì)溶液的液相形式存在。CO2也可能以液相存在，然而與它在電池內(nèi)的存在相關(guān)的主要風(fēng)險(xiǎn)歸因于它的氣相。
[0012]在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池中，吸氣材料用于制備復(fù)合電池，S卩，它們的功能是抑制雜質(zhì)進(jìn)入電化學(xué)電池而非吸收其中存在或產(chǎn)生的氣體。
[0013]特別地，專利申請(qǐng)US2007/0042264提及在密封電池的區(qū)域中存在用于吸收H2O的阻擋層，然而在該文獻(xiàn)中，在鋰電池中存在吸氣材料被視為有用，但未描述將吸氣材料引入電化學(xué)器件中的方法。
[0014]在專利申請(qǐng)W02005/067645和專利申請(qǐng)US2006/0286448中也記載了可在鋰電池中使用由吸氣材料制成的阻擋層。
[0015]并非所有上述方案都解決了吸氣材料和電解質(zhì)之間的相容性問(wèn)題。實(shí)際上，吸氣材料相對(duì)于電解質(zhì)必須是完全惰性的，以便不危害其吸收性能，并避免由于吸氣材料和電解質(zhì)之間反應(yīng)而釋放對(duì)于電池操作有害的物質(zhì)。在吸氣材料通過(guò)與電池內(nèi)存在的有害物質(zhì)相結(jié)合而執(zhí)行其功能之后，也必須保證這樣的相容性。此外，這些已知的方案適合于防止有害物質(zhì)進(jìn)入電池或適合于減緩其進(jìn)入，但它們對(duì)于電池內(nèi)產(chǎn)生或存在的有害物質(zhì)的吸收不是有效的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]在第一方面，本發(fā)明涉及能夠克服仍存在于現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題的可再充電鋰電池，且本發(fā)明在于一種可再充電鋰電池，該電池包含:密封容器；浸潰在電解質(zhì)溶液中的電極，所述電極借助于一個(gè)或多個(gè)分隔體被隔開(kāi)；與電極相連的電觸頭；以及用于吸收有害物質(zhì)的裝置，其特征在于，用于吸收有害物質(zhì)的所述裝置是由含有用于吸收所述有害物質(zhì)的一種或多種吸氣材料顆粒的聚合物材料的內(nèi)層形成的多層聚合物片，且至少一個(gè)聚合物材料的外保護(hù)層不可滲透電解質(zhì)，其中所有的聚合物材料均可滲透所述有害物質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]將參考以下附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中:
[0018]一圖1顯示了用于吸收在可再充電鋰電池內(nèi)的有害物質(zhì)的裝置的第一實(shí)施方案的斷開(kāi)視圖；
[0019]—圖1a是圖1局部的放大圖；
[0020]一圖2顯示了用于吸收在可再充電鋰電池內(nèi)的有害物質(zhì)的裝置的替代實(shí)施方案；
[0021]一圖3顯示了可再充電鋰電池的一部分壁的視圖，在該壁上固定用于吸收有害物質(zhì)的裝置；
[0022]一圖4顯示了根據(jù)第一實(shí)施方案的含有用于吸收有害物質(zhì)的裝置的鋰電池的橫截面視圖，所述裝置為多層聚合物片的形式；和
[0023]一圖5顯示了含有用于吸收有害物質(zhì)的裝置的鋰電池的第二實(shí)施方案，所述裝置為多層聚合物片的形式?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]在附圖中顯示的各個(gè)元件的尺寸和尺度比例不是精確的，而是經(jīng)過(guò)改變以便幫助理解附圖本身。此外，仍出于相同原因，并未示出該電池的一些特征部件，例如分隔體。
[0025] 申請(qǐng)人:的專利申請(qǐng)W02007/066372顯示了包含由多層聚合物片制成的雜質(zhì)吸收體的電解電容器，其中最內(nèi)層包含能夠吸收對(duì)該器件操作有害的物質(zhì)的一種或多種吸氣材料顆粒，該最內(nèi)層并未被用于可再充電鋰電池，而是用于不同的能量?jī)?chǔ)存器件(電解電容器)。
[0026]為了制備本發(fā)明的可再充電鋰電池，用于吸收有害物質(zhì)的裝置必須具有由保護(hù)性聚合物材料制成的至少一個(gè)層，所述保護(hù)性聚合物材料可滲透有害物質(zhì)但不可滲透電解質(zhì)，且涂覆含有吸氣材料顆粒的內(nèi)層的兩個(gè)主表面中的至少一個(gè)。
[0027]圖1和圖1a的放大圖顯示了用于吸收可再充電鋰電池中的有害物質(zhì)的聚合物多層片10的橫截面，其中吸氣材料顆粒11分散在聚合物材料的內(nèi)層12中，該內(nèi)層可滲透有害物質(zhì)且進(jìn)而被完全封閉在聚合物材料層13中，該聚合物材料層13可滲透待吸收的物質(zhì)但不可滲透電解質(zhì)，因而保護(hù)吸氣材料免受電解質(zhì)的化學(xué)侵蝕。這允許自由選擇吸氣材料，因而不受限于電池中存在的電解質(zhì)的特性。
[0028]作為替代，保護(hù)性聚合物層僅部分涂覆含吸氣物的內(nèi)部聚合物層。
[0029]在圖2所示的根據(jù)該進(jìn)行方式的第一實(shí)施方案中，用于吸收有害物質(zhì)的裝置為多層20形式，其包含:含有吸氣材料的聚合物材料層22，和設(shè)置在層22的兩個(gè)主表面上的保護(hù)性聚合物材料的兩個(gè)層23，23’，因而使層22的邊緣暴露。暴露于電解質(zhì)的表面24的縮減尺寸并不危害整體系統(tǒng)的功能性。
[0030]當(dāng)設(shè)置用于吸收有害物質(zhì)的裝置抵靠(against)可再充電鋰電池的內(nèi)壁時(shí)，在含有吸氣材料的層和固定該裝置的內(nèi)壁之間無(wú)需保護(hù)層。僅面向電解質(zhì)(即面向電池內(nèi)部)的表面需要該保護(hù)。在圖3中表示了這樣的設(shè)置，該圖顯示了由平坦壁(但也可采用其它幾何形狀)表示的密閉容器30的一部分，用于吸收有害物質(zhì)的裝置32附著于該平坦壁上，該裝置32由含有吸氣材料顆粒的層33和可滲透有害物質(zhì)但不可滲透電解質(zhì)的保護(hù)層34形成。以類似于關(guān)于多層片20所示的構(gòu)造表示了用于吸收有害物質(zhì)的裝置32，其具有面向電解質(zhì)的層33的邊緣35，然而保護(hù)性聚合物層34可沿層33的整個(gè)周邊固定于表面31，以便將其完全封閉并保護(hù)，或更精確地保護(hù)受封閉的吸氣材料顆粒(在附圖中未顯不后一實(shí)施方案)。
[0031]國(guó)際專利申請(qǐng)W02005/107334A1中記載了含有吸氣材料顆粒的聚合物材料層，該申請(qǐng)涉及有機(jī)電致發(fā)光顯示器內(nèi)部氣氛的凈化。然而，這些含有吸氣材料的層并不具有聚合物保護(hù)層，該聚合物保護(hù)層對(duì)于實(shí)施本發(fā)明至關(guān)重要。
[0032]專利US5，091，233中記載了由聚合物材料層形成的片，該聚合物材料層包含吸氣材料以及也是由聚合物材料制成的另外保護(hù)層。在該情形中，這些材料用于制備抽空面板(evacuated panel),且保護(hù)吸氣材料的聚合物膜的作用是減緩氣態(tài)物質(zhì)的滲透,而非像本發(fā)明中那樣為了保護(hù)吸氣材料本身而進(jìn)行選擇性滲透。
[0033]可通過(guò)擠出法和后續(xù)軋制包含半固態(tài)聚合物和盡可能均勻地分散于其中的吸氣材料粉末的混合物來(lái)制備含有吸氣材料的內(nèi)部聚合物層。為了不危害力學(xué)特性和含有吸氣材料的聚合物膜的完整性并且為了避免有害的顆粒損失，一種或多種吸氣材料顆粒的重量百分?jǐn)?shù)必須不高于50 %，且在優(yōu)選實(shí)施方案中低于40 %。
[0034]關(guān)于形成保護(hù)性聚合物層的材料，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)用于實(shí)施本發(fā)明的合適材料是聚烯烴，特別是聚乙烯，且更特別是低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙稀(PP)、聚苯乙烯和熱塑性烯烴(TPE)或含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)。
[0035]這些材料還適于制備含有吸氣材料的聚合物層。在優(yōu)選實(shí)施方案中，使用同類聚合物來(lái)制備含有吸氣材料的聚合物層以及制備保護(hù)層。
[0036]作為替代，可以采用具有較低化學(xué)耐受性和對(duì)要吸收的氣體具有高滲透率的聚合物(例如乙基乙烯基醋酸酯(EVA)或聚酯如聚碳酸酯)來(lái)制備含吸氣材料的層。
[0037]形成多層片的聚合物材料層可通過(guò)本領(lǐng)域中公知的各種方法例如通過(guò)共擠出、共軋或壓力模鑄來(lái)彼此接合。
[0038]根據(jù)本發(fā)明，基于要從電池中除去的有害物質(zhì)，在用于除去有害物質(zhì)的裝置中使用的吸氣材料有很多種。對(duì)于各種鋰電池，這些物質(zhì)的性質(zhì)可通過(guò)在不具有用于除去這樣的有害物質(zhì)的裝置的電池上進(jìn)行初步測(cè)試而確定。
[0039]當(dāng)有害物質(zhì)是H2O時(shí)，能夠使用堿土金屬的氧化物(優(yōu)選這種氧化物是鎂和鈣的氧化物)、氧化硼或各種性質(zhì)的沸石。
[0040]當(dāng)有害物質(zhì)是二氧化碳時(shí)，適于實(shí)施本發(fā)明的合適吸氣材料是碳分子篩(CMS)、堿金屬和堿土金屬(特別是鋰和鈉)的氫氧化物、鋰鹽例如LiXOy(其中X選自鋯、鐵、鎳、鈦、硅且I為2-4)、通過(guò)添加堿性官能團(tuán)例如胺基進(jìn)行適當(dāng)改性的MOF (金屬有機(jī)骨架)。在一些情形中，例如當(dāng)堿金屬和堿土金屬的氫氧化物用于CO2去除時(shí)，使用除去H2O的吸氣材料也是特別有用的。
[0041]當(dāng)有害物質(zhì)是氣相一氧化碳時(shí)，可使用氧化鈷(II，III)Co3O4、氧化銅(II)CuO、或高錳酸鉀KMnO4，優(yōu)選與CO2吸收物組合使用。這些材料還可與氧化催化劑例如Pt、Pd、Rh
組合使用。
[0042]當(dāng)有害物質(zhì)是氣相的氫氣時(shí)，可使用氧化鈀，氧化鈷，由 申請(qǐng)人:以St707之名銷售的鋯、釩和鐵之間的三元合金，由 申請(qǐng)人:以St787之名銷售的鋯、鈷和稀土元素之間的三元合金，或更通常為不可蒸發(fā)的吸氣合金或不飽和有機(jī)化合物。
[0043]當(dāng)有害物質(zhì)是飽和烴或不飽和烴時(shí)，特別是指(但不僅限于)甲烷、丙烯、乙烷和丙烷，可使用具有大比表面積的活性炭、碳納米管、氧化性化合物例如KMnO4或其組合。
[0044]當(dāng)有害物質(zhì)是氧氣時(shí)，可使用由 申請(qǐng)人:以St707之名銷售的鋯、釩和鐵之間的三元合金，由 申請(qǐng)人:以St787之名銷售的鋯、鈷和稀土元素之間的三元合金，或更通常為不可蒸發(fā)的吸氣合金。作為替代，可使用金屬，其中優(yōu)選鎳、銅、鐵；或優(yōu)選還原的或部分還原的金屬氧化物，其中優(yōu)選鐵、鎳、錫、銅的氧化物或其組合。
[0045]當(dāng)有害物質(zhì)是HF時(shí)，通?？墒褂醚趸铮貏e是堿金屬或堿土金屬的氧化物，其中優(yōu)選使用氧化鎂。
[0046]基于必須從電池中除去的有害物質(zhì)，適用于制備作為本發(fā)明目的的可再充電電池的吸收有害物質(zhì)的裝置可包含一種或多種吸氣材料。特別地，在電池工作期間產(chǎn)生的此類物質(zhì)的期望組成可根據(jù)可再充電電池的類型及其使用條件而改變，由此可根據(jù)電池類型以最優(yōu)方式選擇吸氣物粉末混合物。[0047]吸氣材料顆粒必須具有低于150 μ m的尺寸，在不可蒸發(fā)的吸氣合金的情形中優(yōu)選低于50 μ m，在鹽、氧化物和沸石的情形中優(yōu)選低于25 μ m，當(dāng)使用碳納米管或有機(jī)化合物時(shí)優(yōu)選低于100 μ m。
[0048]由形成吸氣系統(tǒng)的兩個(gè)聚合物層的厚度給出另一非常相關(guān)的參數(shù)。特別地，基于吸氣物顆粒的尺寸(特別地，厚度必須高于吸氣材料顆粒的尺寸)，含有吸氣材料的聚合物層的厚度必須為5-200 μ m，且優(yōu)選10-100 μ m，而對(duì)于外部保護(hù)層，其厚度可為1-50 μ m且優(yōu)選 2-20 μ m。
[0049]優(yōu)選地，通過(guò)沿著密閉容器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁或內(nèi)壁局部設(shè)置用于吸收有害物質(zhì)的吸氣系統(tǒng)而制成本發(fā)明的可再充電鋰電池。
[0050]例如，圖4顯示了具有圓柱形狀且包含密閉容器41的鋰電池40內(nèi)部的橫截面視圖，在該容器41內(nèi)部存在薄片形式的兩個(gè)電極，所述薄片卷繞形成旋繞體42，該旋繞體42浸潰在液體電解質(zhì)(未示出)中。
[0051]抵靠該電池的內(nèi)壁設(shè)置多層片43。該片可以是圖1、2和3中所示的任何片。在圖4中顯示的電池具有圓柱形幾何形狀，但該幾何形狀并不限制本發(fā)明的實(shí)施，例如這些電池另一優(yōu)選幾何形狀是平行六面體。
[0052]該幾何形狀的可能的替代實(shí)施方案(附圖中未顯示)在電池中心提供了多層片43的設(shè)置，其中電極的旋繞體為其原始形態(tài)(origin)。 [0053]在圖5中顯示了鋰電池的另一優(yōu)選幾何形狀。在該情形中，電池50的結(jié)構(gòu)包含由電解質(zhì)溶液(未示出)分隔開(kāi)的平行金屬板形式的電極52、52’，…(僅圖解了兩個(gè)最外電極以便不損害對(duì)附圖的理解)。在該電池的一側(cè)設(shè)置了用于吸收有害氣體的系統(tǒng)53。電觸頭54和54’使所述電極與可再充電鋰電池的密閉容器51的外部相連。
[0054]綜上所述，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0055]1.可再充電鋰電池(40 ;50)，包含:密閉容器(41 ；51);浸潰在電解質(zhì)溶液中的電極(42 ；52 ;52’，…)，所述電極借助于一個(gè)或多個(gè)分隔體被隔開(kāi)；與電極相連的電觸頭(54，54’ );和用于吸收有害物質(zhì)的裝置(10 ；20 ；32 ；43 ;53)，其特征在于，所述用于吸收有害物質(zhì)的裝置為多層聚合物片的形式，該多層聚合物片由下列形成:含有用于吸收所述有害物質(zhì)的一種或多種吸氣材料的顆粒(11)的聚合物材料內(nèi)層(12 ；22 ;33)，以及不可滲透電解質(zhì)的聚合物材料的至少一個(gè)外保護(hù)層(13;23;23’ ；34)，其中所有的聚合物材料均可滲透所述有害物質(zhì)。
[0056]2.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其特征在于所述聚合物材料的外保護(hù)層完全包覆所述內(nèi)層，至多所述內(nèi)層的邊緣(24;35)除外。
[0057]3.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述一種或多種吸氣材料顆粒具有低于150 μ m的尺寸。
[0058]4.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中在所述內(nèi)層中的所述一種或多種吸氣材料顆粒的重量百分?jǐn)?shù)低于50%。
[0059]5.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述保護(hù)層和所述含有一種或多種吸氣材料顆粒的聚合物材料內(nèi)層是由選自聚烯烴和含氟聚合物的材料制成的。
[0060]6.根據(jù)技術(shù)方案5的可再充電鋰電池，其中所述聚烯烴選自聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚苯乙烯和熱塑性烯烴(TPE)。[0061]7.根據(jù)技術(shù)方案5的可再充電鋰電池，其中所述含氟聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。
[0062]8.根據(jù)技術(shù)方案5的可再充電鋰電池，其中保護(hù)性聚合物層和含有一種或多種吸氣材料的顆粒的內(nèi)部聚合物層是由相同聚合物材料制成的。
[0063]9.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述含有一種或多種吸氣材料的顆粒的聚合物材料內(nèi)層是由乙基乙烯基醋酸酯或聚酯制成的。
[0064]10.根據(jù)技術(shù)方案9的可再充電鋰電池，其中所述聚酯是聚碳酸酯。
[0065]11.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含H20，且所述吸氣材料包含一種或多種以下化合物:堿土金屬氧化物、硼氧化物和沸石。
[0066]12.根據(jù)技術(shù)方案11的可再充電鋰電池，其中所述堿土金屬氧化物是氧化鈣。
[0067]13.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含CO2，且所述吸氣材料包含一種或多種以下化合物:碳分子篩(CMS);堿金屬或堿土金屬的氫氧化物；或者由式LiXOy表示的鋰鹽，X選自鋯、鐵、鎳、鈦、硅且y為2-4 ;通過(guò)添加堿性官能團(tuán)例如胺基進(jìn)行適當(dāng)改性的MOF。
[0068]14.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含CO，且所述吸氣材料包含一種或多種如下化合物:氧化鈷、氧化銅、高錳酸鉀。
[0069]15.根據(jù)技術(shù)方案14的可再充電鋰電池，其中所述吸氣材料與選自鉬、鈀和銠的
氧化催化劑一起使用。
[0070]16.根據(jù)技術(shù)方案14的可再充電鋰電池，其中所述吸氣材料與用于除去CO2的吸氣材料一起使用。
[0071]17.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含飽和烴和不飽和烴，且所述吸氣材料包含一種或多種如下化合物:碳納米管、具有大表面積的活性炭、及氧化性化合物。
[0072]18.根據(jù)技術(shù)方案17的可再充電鋰電池，其中所述氧化性化合物包含高錳酸鉀(KMnO4)。
[0073]19.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含O2，且所述吸氣材料包含一種或多種如下化合物:鋯、釩和鐵之間的三元合金，鋯、鈷和稀土元素之間的三元合金，以及還原的或部分還原的金屬或金屬氧化物。
[0074]20.根據(jù)技術(shù)方案19的可再充電鋰電池，其中所述金屬是鎳、銅、鐵、錫及其組合。
[0075]21.根據(jù)技術(shù)方案19的可再充電鋰電池，其中所述還原的或部分還原的金屬氧化物是氧化鎳、氧化銅、氧化鐵及其組合。
[0076]22.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含HF，且所述吸氣材料包含氧化物。
[0077]23.根據(jù)技術(shù)方案22的可再充電鋰電池，其中所述氧化物包含堿金屬或堿土金屬的氧化物。
[0078]24.根據(jù)技術(shù)方案23的可再充電鋰電池，其中所述堿土金屬氧化物是氧化鎂。
[0079]25.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含氣相的氫氣，且所述吸氣材料包含不可蒸發(fā)的吸氣合金。
[0080]26.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含氣相的氫氣，且所述吸氣材料包含不飽和的有機(jī)化合物。
[0081]27.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含氣相的氫氣，且所述吸氣材料包含一種或多種以下化合物:氧化鈀、氧化鈷、鋯一釩一鐵三元合金、鋯一鈷一稀土元素的三元合金。
[0082]28.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述保護(hù)性聚合物層的厚度是
1-50μ m0
[0083]29.根據(jù)技術(shù)方案28的可再充電鋰電池，其中所述保護(hù)性聚合物層的厚度是
2-20μ m。
[0084]30.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中所述含有吸氣材料的聚合物材料內(nèi)層具有5-200 μ m的厚度。
[0085]31.根據(jù)技術(shù)方案30的可再充電鋰電池，其中所述含有吸氣材料的聚合物材料內(nèi)層具有IO-1OOym的厚度。
[0086]32.根據(jù)技術(shù)方案I的可再充電鋰電池，其中沿所述密閉容器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁設(shè)置所述多層聚合物片。
[0087]33.根據(jù)技術(shù)方案32的可再充電鋰電池，其中所述內(nèi)層直接接觸所述密閉容器的所述內(nèi)壁。
【權(quán)利要求】
1.可再充電鋰電池(40;50)，包含:密閉容器(41 ；51);浸潰在電解質(zhì)溶液中的電極(42;52;52’，…)，所述電極借助于一個(gè)或多個(gè)分隔體被隔開(kāi)；與電極相連的電觸頭(54，54’ );和用于吸收有害物質(zhì)的裝置(10 ；20 ；32 ；43 ;53)，其特征在于，所述用于吸收有害物質(zhì)的裝置為多層聚合物片的形式，該多層聚合物片由下列形成:含有用于吸收所述有害物質(zhì)的一種或多種吸氣材料的分散顆粒(11)的聚合物材料內(nèi)層(12 ；22 ;33)，以及不可滲透電解質(zhì)的聚合物材料的至少一個(gè)外保護(hù)層(13 ；23 ;23’ ；34)，其中所有的聚合物材料均可滲透所述有害物質(zhì)，并且其中所述保護(hù)性聚合物層的厚度是1-50 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其特征在于所述聚合物材料的外保護(hù)層完全包覆所述內(nèi)層，至多所述內(nèi)層的邊緣(24;35)除外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述一種或多種吸氣材料顆粒具有低于150 μ m的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中在所述內(nèi)層中的所述一種或多種吸氣材料顆粒的重量百分?jǐn)?shù)低于50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述保護(hù)層和所述含有一種或多種吸氣材料顆粒的聚合物材料內(nèi)層是由選自聚烯烴和含氟聚合物的材料制成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的可再充電鋰電池，其中所述聚烯烴選自聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚苯乙烯和熱塑性烯烴(TPE)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的可再充電鋰電池，其中所述含氟聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的可再充電鋰電池，其中保護(hù)性聚合物層和含有一種或多種吸氣材料的顆粒的內(nèi)部聚合物層是由相同聚合物材料制成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述含有一種或多種吸氣材料的顆粒的聚合物材料內(nèi)層是由乙基乙烯基醋酸酯或聚酯制成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的可再充電鋰電池，其中所述聚酯是聚碳酸酯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含H2O,且所述吸氣材料包含一種或多種以下化合物:堿土金屬氧化物、硼氧化物和沸石。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的可再充電鋰電池，其中所述堿土金屬氧化物是氧化鈣。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含CO2，且所述吸氣材料包含一種或多種以下化合物:碳分子篩(CMS);堿金屬或堿土金屬的氫氧化物；或者由式LiXOy表示的鋰鹽，X選自鋯、鐵、鎳、鈦、硅且I為2-4 ;通過(guò)添加堿性官能團(tuán)例如胺基進(jìn)行適當(dāng)改性的MOF。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含O2，且所述吸氣材料包含一種或多種如下化合物:鋯、釩和鐵之間的三元合金，鋯、鈷和稀土元素之間的三元合金，以及金屬或部分還原的金屬氧化物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的可再充電鋰電池，其中所述金屬是鎳、銅、鐵、錫及其組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的可再充電鋰電池，其中所述還原的或部分還原的金屬氧化物是氧化鎳、氧化銅、氧化鐵及其組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含HF，且所述吸氣材料包含氧化物，其中所述氧化物包含堿金屬或堿土金屬的氧化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中所述堿土金屬氧化物是氧化鎂。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述有害物質(zhì)包含氣相的氫氣，且所述吸氣材料包含不可蒸發(fā)的吸氣合金。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述保護(hù)性聚合物層的厚度是2-20μπι。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述含有吸氣材料的聚合物材料內(nèi)層具有5-200 μ m的厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的可再充電鋰電池，其中所述含有吸氣材料的聚合物材料內(nèi)層具有10-100 μ m的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中沿所述密閉容器的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁設(shè)置所述多層聚合物片。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的可再充電鋰電池，其中所述內(nèi)層直接接觸所述密閉容器的所述內(nèi)壁。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK103943879SQ201410206911
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2007年6月5日
【發(fā)明者】L·托亞, J·密歐博托洛, G·隆戈尼, M·阿米奧蒂 申請(qǐng)人:工程吸氣公司