[發(fā)明專利]一種鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110428152.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102437369A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝皎;阮曉莉;王睿;胡蘊(yùn)成;王榮貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國東方電氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/052
• 分類號(hào): H01M10/052;H01M4/62;H01M4/13
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與其它化學(xué)電源相比，鋰離子二次電池具有許多優(yōu)異的性能，如能量密度高、循環(huán)壽命長、開路電壓高、無記憶效應(yīng)、安全無污染等，經(jīng)過近二十年的飛速發(fā)展，已廣泛的應(yīng)用在移動(dòng)電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域。近年隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，迫切需要更高能量密度和更高功率密度的車載動(dòng)力電源，鋰離子電池是公認(rèn)的最有潛力應(yīng)用于電動(dòng)汽車的化學(xué)電源。提高化學(xué)電池的能量密度和功率密度有兩種方法，一是采用高比能的活性材料；二是通過改進(jìn)工藝而提高電池中的活性物質(zhì)的含量。

鋰離子電池的制造工藝中必須使用合適的粘結(jié)劑來完成電極的制備，粘結(jié)劑在電池中主要是將活性物質(zhì)與電極集流體互相粘合在一起。目前，鋰離子電池正極大都采用聚偏氟乙烯（PVDF）作為粘結(jié)劑，用強(qiáng)極性的有機(jī)化合物如N-二甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜（DMSO）等作為PVDF的溶劑，即采用有機(jī)系涂布制片。該體系涂布制片時(shí)采用的有機(jī)溶劑昂貴且具有腐蝕性，使用量大且難以回收，生產(chǎn)成本大；而且涂布制片過程需要將有機(jī)溶劑加熱揮發(fā)除去，為防止腐蝕性有機(jī)溶劑任意揮發(fā)污染環(huán)境，必須加裝大量環(huán)保設(shè)備，同樣增加生產(chǎn)成本且不利于生產(chǎn)操作；更不利的是在有機(jī)系中，PVDF粘結(jié)劑用量較大，過多的粘結(jié)劑組分不僅降低電池的比容量，而且影響極片涂布的順暢性和烘烤特性，另外大量的粘結(jié)劑包覆在活性顆粒的表面，將增加顆粒的接觸阻抗，增大電池充放電的極化，因此嚴(yán)重制約電池比功率的提升，尤其是對(duì)于納米級(jí)活性材料表現(xiàn)最為突出。如國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2005.3.23公開了一項(xiàng)申請(qǐng)?zhí)枮?3144276.5，名稱為“電池用耐腐蝕電極的制造方法”的發(fā)明專利，其提供了一種電池用耐腐蝕電極的制造方法，主要工藝過程：將交聯(lián)劑、引發(fā)劑和有機(jī)溶劑混合攪拌成含交聯(lián)聚偏氟乙烯和未交聯(lián)聚氧化乙烯的透明溶液，與電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑攪拌成粘稠漿料，涂布在集流體上加熱，壓至厚度為0.05～0.5mm的待交聯(lián)電極，再將其置于90～400℃的恒溫爐中，5分鐘～6小時(shí)后自然冷卻到恒溫，取出后即為電池用耐腐蝕電極。其中公開了聚偏氟乙烯和聚氧化乙烯混合而成的粘接劑，存在如下的缺陷：首先，電極中含有一定數(shù)量的引發(fā)劑，在充放電過程中引發(fā)劑會(huì)分解成小分子的物質(zhì)，勢(shì)必引起電池性能的急劇惡化；最后，該混合粘結(jié)劑仍然需要在有機(jī)溶劑中溶解，因此在制漿和涂布過程中，不僅產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣廢液，而且大大增加電池生產(chǎn)成本。

因此，低成本、無污染、低含量粘結(jié)劑的正極及其制備方法成為研究熱點(diǎn)。目前，比較可行的是水溶性粘結(jié)劑和水系涂布制片。其特點(diǎn)是：采用水溶性的粘結(jié)劑，因此可以采用水作為漿料的液體介質(zhì)。但是，現(xiàn)有的水系正極中，水溶性粘結(jié)劑多采用丁苯橡膠（SBR）。SBR的粘結(jié)力較弱，且隨著電池充放電循環(huán)，SBR分子中的碳-碳雙鍵不斷降解而失效，最終造成電池活性材料粘結(jié)不牢、掉料、導(dǎo)致容量和循環(huán)壽命下降；另外水系涂布過程中，由于粘結(jié)性不好和應(yīng)力分布不均，極片在烘烤的過程中極易出現(xiàn)掉料、龜裂、卷邊、爆邊等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，并且制得的電池容量和循環(huán)性能偏低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中制備鋰離子電池的水溶性粘結(jié)劑的粘結(jié)性差、易降解、導(dǎo)致電池容量和循環(huán)性能差等問題，提供一種低成本、高容量和長壽命的鋰離子電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

（一）一種用于制備鋰電池的復(fù)合水溶性粘結(jié)劑，包括以下按重量百分比計(jì)的組分：

非晶態(tài)聚氧化乙烯水溶性粘接劑?????????????????????10～40%

凝膠型水溶性粘結(jié)劑???????????????????????????????60～90%。

優(yōu)選的：

非晶態(tài)聚氧化乙烯類水溶性粘結(jié)劑???????????????????20～30%

凝膠型水溶性粘結(jié)劑???????????????????????????????70～80%。

上述二者混合溶解形成復(fù)合型水溶性粘結(jié)劑；

本發(fā)明所述的非晶態(tài)聚氧化乙烯類水溶性粘結(jié)劑是指在聚氧化乙烯（PEO）分子鏈上插入小分子結(jié)構(gòu)單元而形成的嵌段共聚物

上述的小分子結(jié)構(gòu)主要包括亞甲氧基、環(huán)氧氯乙烷、硅氧烷、磷酸樹脂和鋁酸酯中的一種或任意比例的幾種。