專利名稱：一種電池正極和鋰離子電池及它們的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電池正極和采用該正極的電池及它們的制備方法，更具體地說是關(guān)于一種電池正極和采用該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池分為液鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLIB)。鋰離子電池主要包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括電池電極及隔膜，所述電池電極包括正極和負(fù)極，所述正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑。電池正極的制備方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓延或不壓延。粘合劑將活性物質(zhì)與集電體之間以及活性物質(zhì)之間互相粘合在一起。
目前，鋰離子二次電池采用聚偏二氟乙烯(PVDF)作為粘合劑，用有機(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。一方面，聚偏二氟乙烯本身是一種纖維，會導(dǎo)致正極活性物質(zhì)被覆蓋，從而導(dǎo)致正極活性物質(zhì)的功能難于有效發(fā)揮，正極活性物質(zhì)的利用率下降，電池容量下降；若減少PVDF的量，則它的粘結(jié)性能變差，會導(dǎo)致正極物質(zhì)容易從集電體上脫離，且其具有腐蝕性、成本昂貴。另一方面，上述作為溶劑的有機(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)的沸點(diǎn)較高，在制片時，由于上述有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)高，不容易干燥，因此在將漿料涂布在集流體上后需要在120℃-135℃溫度下才能將溶劑烤干，烘烤溫度高，給生產(chǎn)操作人員帶來諸多不便，且所述有機(jī)溶劑對人體有害。
與上述溶劑型粘合劑相比，水基型粘合劑具有無污染、成本低、不燃、使用安全等特點(diǎn)。最早關(guān)于水基型粘合劑的研究主要用于負(fù)極，如特開平5-74461公開了一種使用丁苯橡膠(SBR)為粘接劑的水基型粘合劑，但由于丁苯橡膠主鏈上存在雙鍵，而正極在充放電過程中處于一個強(qiáng)氧化環(huán)境，因此在將此種粘合劑應(yīng)用于正極時，丁苯橡膠在充放電過程中主鏈上的雙鍵會和電解液中的有機(jī)物反應(yīng)，導(dǎo)致電池劣化，嚴(yán)重影響電池的使用性能。
CN1507093A公開了一種非水電解液二次電池用負(fù)極，它使用一種能夠吸收和放出鋰的碳材料和粘合劑作為負(fù)極材料，其特征在于，上述的碳材料是石墨材料，而且，作為上述負(fù)極材料的粘合劑使用選自乙烯-丙稀酸共聚物，乙烯-丙稀酸鹽共聚物、乙烯-丙稀酯甲酯共聚物、乙烯-甲基丙稀酸共聚物、乙烯-甲基丙稀酸鹽共聚物、乙烯-甲基丙稀酸甲酯共聚物中的乙烯含量在70％以上至95％以下的粘合劑的至少一種。該粘合劑是適合于負(fù)極的聚丙烯酸酯型水基粘合劑，由于電極極化等原因這類粘合劑同樣不適宜于正極(鋰鈷氧)的應(yīng)用。
CN1622366A公開了一種用于可充電鋰電池的電極，該電極為負(fù)極，包括集電體；及涂布該集電體的活性物質(zhì)層，該活性物質(zhì)層包括活性物質(zhì)和纖維素基聚合物粘結(jié)劑，該纖維素基聚合物粘結(jié)劑的酯化度大于或等于1.3，分子量大于或等于100000。其中，所述纖維素基聚合物粘結(jié)劑選自羧甲基纖維素(CMC)、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基乙基纖維素及其組合。這類粘合劑不會導(dǎo)致正極活性物質(zhì)被覆蓋，但是和聚偏二氟乙烯相比較，由于它的粘結(jié)性能不理想，在反復(fù)的充放電過程中會導(dǎo)致正極活性物質(zhì)和集電體脫離，使得正極活性物質(zhì)的利用率不高，從而使電池的放電性能和循環(huán)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有鋰離子電池循環(huán)性能及倍率放電性能較差的缺陷，提供一種具有良好的鋰離子電池循環(huán)性能及倍率放電性能的正極和含該正極的鋰離子電池。本發(fā)明的另外一個目的是提供它們的制備方法。
本發(fā)明提供的鋰離子電池的正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
本發(fā)明提供的鋰離子電池包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負(fù)極及隔膜，所述正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
本發(fā)明提供的鋰離子電池正極的制備方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓延或不壓延，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
本發(fā)明提供的鋰離子電池的制備方法包括制備該電池的正極和負(fù)極，并且將正極、負(fù)極和隔膜制備成極芯，將得到的極芯和電解液密封在電池殼中，所述正極的制備方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓延或不壓延，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
由于本發(fā)明提供的鋰離子電池正極所用的粘合劑烯醇基聚合物一方面具有良好的粘結(jié)性能，另一方面，不會導(dǎo)致正極活性物質(zhì)被覆蓋，能夠有效提高正極活性物質(zhì)的利用率。
此外，由于粘合劑中都存在活性基團(tuán)，在正極的強(qiáng)氧化環(huán)境下，傳統(tǒng)的粘合劑中過多的活性基團(tuán)易與電解液等其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或自身發(fā)生分解，導(dǎo)致電池?zé)o法正常發(fā)揮出容量。而本發(fā)明提供的粘合劑烯醇基聚合物中的活性基團(tuán)較少，消除了活性基團(tuán)的影響，避免了因?yàn)檎澈蟿┮l(fā)的電池容量的損失，同時烯醇基聚合物中的羥基與在金屬表面形成的水的分解基團(tuán)具有較好的結(jié)合性能，能夠保證正極活性物質(zhì)與金屬集流體之間良好的粘結(jié)性能，因此在反復(fù)的充放電循環(huán)中活性物質(zhì)不會脫落，保證了電池的循環(huán)性能及倍率放電性能。且在制備鋰離子電池正極漿料時，所用的溶劑為水，降低了制片時溶劑蒸發(fā)的溫度要求，使得操作更方便。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案，在將烯醇基聚合物與纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽混合使用制備正極漿料時，作為增稠劑的纖維素基聚合物和纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽具有較高的離子導(dǎo)電性，能夠以分子水平分散在整個漿料中，能夠在涂布后的正極極片中形成介于正極活性物質(zhì)顆粒之間、正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒之間及其與電解液之間的均勻的薄層，增強(qiáng)了固液間的離子導(dǎo)電性，因此提高了電池的倍率放電性能。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明提供的鋰離子電池的正極，所述烯醇基聚合物選自聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯醇、聚異丁烯醇中的一種或幾種。由于聚乙烯醇在水中的溶解性好且具有良好的粘結(jié)性能，因此優(yōu)選為聚乙烯醇。
本發(fā)明提供的粘合劑烯醇基聚合物的用量可以是現(xiàn)有的正極粘合劑的用量，優(yōu)選情況下，所述粘合劑烯醇基聚合物的用量為正極活性物質(zhì)用量的0.5-10重量％，優(yōu)選為0.5-5重量％。
烯醇基聚合物的聚合度決定了該聚合物的粘度，粘度與聚合度成正比。如果聚合度過小，則聚合物的粘結(jié)性能變差，從而影響正極活性物質(zhì)的均勻分散，導(dǎo)致電池的循環(huán)性能較差；聚合度過大，則粘性太大，正極材料難于均勻地涂覆到集電體上。因此，雖然較高或較低聚合度的烯醇基聚合物是可用的，但是優(yōu)選情況下，烯醇基聚合物的聚合度為1700-5000，優(yōu)選為1900-3000。
烯醇基聚合物的醇解度也是影響該聚合物粘度的因素，所述烯醇基聚合物的醇解度是指在將聚醋酸乙烯進(jìn)行醇解，也就是將聚醋酸乙烯進(jìn)行還原得到聚乙烯醇的過程中，聚醋酸乙烯還原(醇解)的程度，醇解度越高，則表示聚醋酸乙烯還原成聚乙烯醇的程度越高。如果聚乙烯醇的醇解度小于70％，則聚合物在水中的溶解性下降；而醇解度大于99％的聚乙烯醇只能溶解在95℃以上的水中。醇解度為80-95％的產(chǎn)品水溶性最好，這有助于在水中形成網(wǎng)狀的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使得粘結(jié)性能發(fā)揮最大的作用，同時保證正極活性物質(zhì)分散均勻。雖然較高或較低醇解度的烯醇基聚合物是可用的，但是優(yōu)選情況下，本發(fā)明中所述烯醇基聚合物的醇解度為70-99％，更優(yōu)選為80-95％。
按照本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
，為了更好的保證正極活性物質(zhì)的利用率，使得正極活性物質(zhì)顆粒之間、正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑顆粒之間及正極活性物質(zhì)與電解液之間的均勻分布，優(yōu)選情況下，所述粘合劑還含有作為增稠劑的纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽以增加正極材料的粘稠度。所述纖維素基聚合物選自羧甲基纖維素(CMC)、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。所述纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽能夠增加纖維素基聚合物在水中的溶解度。
作為增稠劑的纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽的用量影響正極材料的粘度，如果纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽的用量過多，超過5％，則會使正極漿料的粘度增加，不適宜作為涂敷材料。因此，優(yōu)選情況下，所述纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽的用量為正極活性物質(zhì)的0-5重量％，優(yōu)選為0.1-2重量％。
按照本發(fā)明提供的鋰離子電池的正極，所述正極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的可嵌入脫嵌鋰的正極活性物質(zhì)，優(yōu)選以下物質(zhì)中的一種或者其混合物L(fēng)ixNi1-yCoO2(其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)、Li1+aMbMn2-bO4(其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1.0，M為鋰、硼、鎂、鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、氟、碘、硫元素中的一種)、LimMn2-nBnO2(其中，B為過渡金屬，0.9≤m≤1.1，0≤n≤1.0)。
所述導(dǎo)電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的正極導(dǎo)電劑，比如ketjen碳黑，乙炔黑，爐黑，碳纖維VGCF，納米石墨、石墨和導(dǎo)電石墨中的一種或幾種，以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電劑的含量為0.01-20重量％，優(yōu)選為0.5-10重量％。
正極集電體可以為鋰離子電池中常規(guī)的正極集電體，在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中使用鋁箔作為正極集電體。
本發(fā)明提供的鋰離子電池的正極的制備方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓延或不壓延，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。所述溶劑為水。溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來說以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述溶劑的含量20-70重量％，優(yōu)選為30-60重量％。其中，干燥，壓延的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
本發(fā)明所提供的鋰離子電池包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負(fù)極及隔膜。除了使用由本發(fā)明提供的正極以外，可以使用常規(guī)的負(fù)極、隔膜、非水電解液。
所述隔膜設(shè)置于正極和負(fù)極之間，它具有電絕緣性能和液體保持性能，并使所述極芯和非水電解液一起容納在電池殼中。所述隔膜可以選自鋰離子電池中所用的各種隔膜，如高分子聚合物微孔薄膜，包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀與聚乙烯的多層復(fù)合微孔薄膜。所述隔膜的位置、性質(zhì)和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
所述負(fù)極的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，負(fù)極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極粘合劑。
所述負(fù)極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的可嵌入釋出鋰的負(fù)極活性物質(zhì)，比如天然石墨、人造石墨、石油焦、有機(jī)裂解碳、中間相碳微球、碳纖維、錫合金、硅合金中的一種或幾種，優(yōu)選人工石墨。
所述負(fù)極材料還可以包括導(dǎo)電劑，所述導(dǎo)電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的負(fù)極導(dǎo)電劑，比如ketjen碳黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、導(dǎo)電碳黑和導(dǎo)電石墨中的一種或幾種。以負(fù)極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電劑的含量為1-15重量％，優(yōu)選為2-10重量％。
所述負(fù)極粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種；一般來說，根據(jù)所用粘合劑種類的不同，以負(fù)極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，負(fù)極粘合劑的含量為0.01-8重量％，優(yōu)選為0.02-5重量％。
優(yōu)選情況下，所述負(fù)極粘合劑采用纖維素基聚合物與橡膠膠乳的混合物，如纖維素基聚合物與丁苯橡膠(SBR)的混合物。所述纖維素基聚合物與丁苯橡膠的用量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
負(fù)極集電體可以為鋰離子電池中常規(guī)的負(fù)極集電體，如沖壓金屬，金屬箔，網(wǎng)狀金屬，泡沫狀金屬，在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中使用銅箔作為負(fù)極集電體。
所述負(fù)極的制備方法可以采用常規(guī)的制備方法。例如，將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和負(fù)極粘合劑與溶劑混合，涂覆和/或填充在所述集電體上，干燥，壓延或不壓延，即可得到所述負(fù)極。其中，所述的溶劑可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種；當(dāng)所述的負(fù)極粘合劑采用優(yōu)選的負(fù)極粘合劑時，所述溶劑優(yōu)選為水。溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來說，以負(fù)極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述溶劑的用量為100-150％。其中，干燥，壓延的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
所述非水電解液為電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液，對它沒有特別限定，可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的非水電解液。比如電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。有機(jī)溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類中的至少一種，環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內(nèi)酯(γ-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為1.5-4.9g/Ah，電解液的濃度一般為0.5-2.9摩/升。
按照本發(fā)明提供的鋰離子電池的制備方法，除了所述正極按照本發(fā)明提供的方法制備之外，其它步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，將所述制備好的正極和負(fù)極與隔膜構(gòu)成一個極芯，將得到的極芯和電解液密封在電池殼中，即可得到本發(fā)明提供的鋰離子電池。
下面將通過實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)施例1該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100克正極活性成分LiCoO2、2克粘接劑聚乙烯醇(聚合度為1900，醇解度為80％)加入到40克水中，3.2克導(dǎo)電劑乙炔黑混合，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在鋁箔上，然后150℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為540×43.5毫米的正極，其中含有5.8克活性成分LiCoO2。
(2)負(fù)極的制備將100克負(fù)極活性成分天然石墨、粘合劑為1克羧甲基纖維素和3克丁苯橡膠的混合物、4克導(dǎo)電劑炭黑加入到120克水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。
將該漿料均勻地涂布在銅箔上，然后在90℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為500×44毫米的負(fù)極，其中含有2.6克活性成分天然石墨。
(3)電池的裝配將上述的正、負(fù)極與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中形成非水電解液，將該電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池A1。
實(shí)施例2該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100克正極活性成分LiCoO2、4.5克粘接劑聚丙烯醇(聚合度為2500，醇解度為85％)加入到50克水中，3.2克導(dǎo)電劑乙炔黑混合，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在鋁箔上，然后150℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為540×43.5毫米的正極，其中含有5.8克活性成分LiCoO2。
(2)負(fù)極的制備將100克負(fù)極活性成分天然石墨、粘合劑為1克羧甲基纖維素和3克丁苯橡膠的混合物、4克導(dǎo)電劑炭黑加入到100克水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。
將該漿料均勻地涂布在銅箔上，然后在90℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為500×44毫米的負(fù)極，其中含有2.6克活性成分天然石墨。
(3)電池的裝配將上述的正、負(fù)極與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中形成非水電解液，將該電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池A2。
實(shí)施例3該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100克正極活性成分LiCoO2、1.05克粘接劑聚乙烯醇(聚合度為3000，醇解度為85％)、1克羥丙基甲基纖維素、0.5克羧甲基纖維素鈉加入到40克水中，3.15克導(dǎo)電劑乙炔黑混合，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在鋁箔上，然后150℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為540×43.5毫米的正極，其中含有5.8克活性成分LiCoO2。
(2)負(fù)極的制備將100克負(fù)極活性成分天然石墨、粘合劑為1克羧甲基纖維素和3克丁苯橡膠的混合物、4克導(dǎo)電劑炭黑加入到100克水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。
將該漿料均勻地涂布在銅箔上，然后在90℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為500×44毫米的負(fù)極，其中含有2.6克活性成分天然石墨。
(3)電池的裝配將上述的正、負(fù)極與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中形成非水電解液，將該電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池A3。
實(shí)施例4該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100克正極活性成分LiCoO2、1.8克粘接劑聚乙烯醇(聚合度為2500，醇解度為95％)、1.8克羧甲基纖維素加入到40克水中，3.2克導(dǎo)電劑乙炔黑混合，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在鋁箔上，然后150℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為540×43.5毫米的正極，其中含有5.8克活性成分LiCoO2。
(2)負(fù)極的制備將100克負(fù)極活性成分天然石墨、粘合劑為1克羧甲基纖維素和3克丁苯橡膠的混合物、4克導(dǎo)電劑炭黑加入到100克水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。
將該漿料均勻地涂布在銅箔上，然后在90℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為500×44毫米的負(fù)極，其中含有2.6克活性成分天然石墨。
(3)電池的裝配將上述的正、負(fù)極與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中形成非水電解液，將該電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池A4。
實(shí)施例5該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100克正極活性成分LiCoO2、2.12克粘接劑聚乙烯醇(聚合度為1900，醇解度為80％)、1.06克羧甲基纖維素加入到50克水中，3.2克導(dǎo)電劑乙炔黑混合，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在鋁箔上，然后150℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為540×43.5毫米的正極，其中含有5.8克活性成分LiCoO2。
(2)負(fù)極的制備將100克負(fù)極活性成分天然石墨、粘合劑為1克羧甲基纖維素和3克丁苯橡膠的混合物、4克導(dǎo)電劑炭黑加入到100克水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。
將該漿料均勻地涂布在銅箔上，然后在90℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為500×44毫米的負(fù)極，其中含有2.6克活性成分天然石墨。
(3)電池的裝配將上述的正、負(fù)極與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中形成非水電解液，將該電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池A5。
實(shí)施例6該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100克正極活性成分LiCoO2、3.0克粘接劑聚乙烯醇(聚合度為1900，醇解度為85％)、0.3克增稠劑羧甲基纖維素銨加入到40克水中，3.2克導(dǎo)電劑乙炔黑混合，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在鋁箔上，然后150℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為540×43.5毫米的正極，其中含有5.8克活性成分LiCoO2。
(2)負(fù)極的制備將100克負(fù)極活性成分天然石墨、粘合劑為1克羧甲基纖維素和3克丁苯橡膠的混合物、4克導(dǎo)電劑炭黑加入到100克水中，然后在真空攪拌機(jī)中攪拌形成均勻的負(fù)極漿料。
將該漿料均勻地涂布在銅箔上，然后在90℃下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為500×44毫米的負(fù)極，其中含有2.6克活性成分天然石墨。
(3)電池的裝配將上述的正、負(fù)極與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中形成非水電解液，將該電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池A6。
對比例1本對比例說明參比正極及鋰離子電池及其它們的制備方法。
按照與實(shí)施例1相同的方法及各物質(zhì)的含量制備參比正極及包含該正極的鋰離子電池，不同的是，正極所采用的粘合劑為PVDF(阿托菲公司商品，761#PVDF)，溶劑為N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
實(shí)施例7-12下列實(shí)施例分別測定實(shí)施例1-6制得的鋰離子電池A1、A2、A3、A4、A5和A6與對比例1制得的鋰離子電池AC1的倍率放電性能。
C2C/C0.2C以2C的電流從4.2V放電至3.0V的放電容量與以0.2C的電流從4.2V放電至3.0V的放電容量的比值。
測定結(jié)果如表1所示。
對比例2該對比例測定對比例1制得的參比鋰離子電池AC1的倍率放電性能。
采用與實(shí)施例7-12中相同的方法進(jìn)行測定，不同的是測定的電池是參比鋰離子電池AC1。結(jié)果如表1所示。
表1

實(shí)施例13-18下列實(shí)施例分別測定實(shí)施例1-6制得的鋰離子電池A1、A2、A3、A4、A5和A6的循環(huán)性能。
23℃條件下，將電池分別以1C電流充電至4.2V，在電壓升至4.2V后以恒定電壓充電，截止電流為0.05C，擱置10分鐘；電池以1C電流放電至3.0V，擱置5分鐘。重復(fù)以上步驟500次，得到電池500次循環(huán)后1C電流放電至3.0V的容量，由下式計算循環(huán)前后容量維持率容量維持率＝(第500次循環(huán)放電容量/首次循環(huán)放電容量)×100％測定結(jié)果如表2所示。
對比例3該對比例測定對比例1制得的參比鋰離子電池AC1的循環(huán)性能。
采用與實(shí)施例13-18中相同的方法進(jìn)行測定，不同的是測定的電池是參比鋰離子電池AC1。
測定結(jié)果如表2所示。
表2

從表1、2所示的結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的鋰離子電池與參比電池相比，具有良好的倍率放電性能及循環(huán)性能。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池的正極，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述烯醇基聚合物選自聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚異丁烯醇中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述烯醇基聚合物的聚合度為1700-5000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述烯醇基聚合物的醇解度為70-99％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，以正極活性物質(zhì)為基準(zhǔn)，所述烯醇基聚合物的含量為0.5-10重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述粘合劑還含有纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正極，其中，所述纖維素基聚合物選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正極，其中，以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，所述纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽的含量為0-5重量％。
9.權(quán)利要求1所述正極的制備方法，該方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓延或不壓延，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的正極的制備方法，其中，所述粘合劑還含有纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。
11.一種鋰離子電池，該電池包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負(fù)極及隔膜，其中，所述正極為權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的正極。
12.權(quán)利要求11所述鋰離子電池的制備方法，該方法包括制備該電池的正極和負(fù)極，并且將正極、負(fù)極和隔膜制備成極芯，將得到的極芯和電解液密封在電池殼中，所述正極的制備方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑與溶劑的漿料涂覆和/或填充在集電體上，干燥，壓延或不壓延，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述鋰離子電池的制備方法，其中，所述粘合劑還含有纖維素基聚合物和/或纖維素基聚合物的鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。
全文摘要
一種鋰離子電池的正極及鋰離子電池，該電池正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑，其中，所述粘合劑含有烯醇基聚合物。采用該正極的鋰離子電池具有良好的循環(huán)性能和倍率放電性能。
文檔編號H01M4/62GK1921188SQ20051009287
公開日2007年2月28日 申請日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者肖峰, 張建昌, 孫華軍 申請人:比亞迪股份有限公司