[發(fā)明專利]一種提高電池負(fù)極材料鈦酸鋰附著力的方法

無效

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• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103311552A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)效波;楊應(yīng)昌;李敘
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南友能高新技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 袁靖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二次鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰附著力的方法。

背景技術(shù)

二次鋰離子電池的優(yōu)點是能量密度大、功率密度高、長循環(huán)壽命、低自放電速率，是環(huán)保型電動車驅(qū)動電源、通訊設(shè)施、儲能電站等的理想候選之一。鋰離子電池的這些優(yōu)越性能主要取決于電極材料的性質(zhì)。目前，小型鋰離子電池的負(fù)極材料主要是碳材料（天然石墨和人工石墨）。雖然使用碳材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有價格低廉、嵌鋰電位低和循環(huán)穩(wěn)定性良好的優(yōu)勢，但是其在充放電的過程中容易形成鋰枝晶導(dǎo)致安全問題及長時間大電流放電情況下容量衰減嚴(yán)重。新型鈦酸鋰（Li₄Ti₅O₁₂）負(fù)極材料是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復(fù)合氧化物。作為負(fù)極材料，Li₄Ti₅O₁₂最大的特點就是其“零應(yīng)變性”。所謂“零應(yīng)變性”是指其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數(shù)和體積變化都很小（<1%）。在充放電循環(huán)中，這種“零應(yīng)變性”能夠避免由于電極材料的來回伸縮而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞，從而提高電極的循環(huán)性能和使用壽命，減少循環(huán)帶來的比容量衰減，具有非常好的耐過充、過放特征。此外，Li₄Ti₅O₁₂的工作電位相對金屬鋰為1.55V，遠(yuǎn)高于金屬鋰的析出電位，在實際應(yīng)用中避免了析鋰導(dǎo)致的安全問題。

然而，在鋰離子電池的生產(chǎn)制備中，鈦酸鋰與集流體的粘結(jié)效果較差，電極掉粉現(xiàn)象嚴(yán)重。通常的解決辦法是增加粘結(jié)劑的用量，但是粘結(jié)劑在正極漿料中含量的提高，制作出來的電極導(dǎo)電性變差，加上鈦酸鋰本身導(dǎo)電性能差（電導(dǎo)率僅為10^-9S/cm），使得鈦酸鋰電池的性能發(fā)揮受到嚴(yán)重影響。

硅烷偶聯(lián)劑是能同時與極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)產(chǎn)生一定結(jié)合力的化合物，其特點是分子中同時具有極性和非極性部分，因此，通過使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)完全不同的材料連接在一起，這樣就有效地改善了界面層的膠接強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種提高鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰附著力的方法，該方法旨在提高鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰與集流體的粘結(jié)效果。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出以下的技術(shù)方案：

一種提高鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰附著力的方法，在含有鈦酸鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑的負(fù)極漿料的勻漿過程中，向負(fù)極漿料內(nèi)加入占鈦酸鋰重量的0.1-5%的硅烷偶聯(lián)劑，然后攪拌，出漿，涂布，輥壓，即可。

上述方法中優(yōu)選向負(fù)極漿料內(nèi)加入的硅烷偶聯(lián)劑占鈦酸鋰重量的0.5%。

所述的負(fù)極漿料按重量比配料：鈦酸鋰：100、導(dǎo)電劑：5、粘結(jié)劑：3～10、溶劑：120。

所述硅烷偶聯(lián)劑是具有通式Y(jié)(CH₂)_nSiX₃的化合物，其中n=0～3,Y包括苯基、乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基，X包括氯基、甲氧基或乙氧基。

上述負(fù)極漿料中所含有的粘結(jié)劑包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲醛、聚酯類或聚酰胺類高分子聚合物材料。溶劑包括N-甲基吡咯烷酮NMP；導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電乙炔黑。

由于采用了以上的方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于：通過在負(fù)極漿料的勻漿過程中加入硅烷偶聯(lián)劑，明顯提高了涂布后的負(fù)極極片的附著力，有效提高了負(fù)極極片的壓實密度，降低了負(fù)極的掉粉現(xiàn)象，提升了電極導(dǎo)電性能，從而可以有效提高電池的容量和循環(huán)性能。

附圖說明

圖1實施例7中以加入占鈦酸鋰重量的0.5%硅烷偶聯(lián)劑KH550的負(fù)極漿料制成18650電池的1C循環(huán)放電容量曲線；

圖2實施例7中以加入占鈦酸鋰重量的1%硅烷偶聯(lián)劑KH550的負(fù)極漿料制成18650電池的1C循環(huán)放電容量曲線；

圖3實施例7中以未添加偶聯(lián)劑的負(fù)極漿料制成18650電池的1C循環(huán)放電容量曲線。

具體實施方式

以下實施例是為了更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，但這些實施例不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制，本發(fā)明可以按發(fā)明內(nèi)容所述的任一方式實施。

實施例1