專利名稱：：含有粘土礦物的電極材料和使用該電極材料的電化學(xué)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含有粘土礦物的電極材料。更具體地，本發(fā)明涉及一種基于所述材料總重含有5重量％范圍或更少的粘土礦物的電極材料和使用該電極材料的電化學(xué)電池，在所述電極材料中粘土礦物增加了電極材料的機(jī)械強(qiáng)度并改善了電解質(zhì)浸潰入隔板和電極的能力，以使得電極材料在倍率(rate)特性和容量保持率上呈現(xiàn)出改善。
背景技術(shù)：
：移動設(shè)備的技術(shù)發(fā)展和需求的增加導(dǎo)致了對作為能量來源的二次電池需求的快速增加。近年來，已經(jīng)實現(xiàn)了二次電池作為電動車輛(EVs)和混合動力電動車輛(HEVs)的電源的應(yīng)用。同樣地，由于構(gòu)成電池組的電池的數(shù)量和容量的增加，對電池穩(wěn)定性的強(qiáng)烈需求得以增長。另外，當(dāng)將電池安裝到車輛上時，振動和外部沖擊的情況增加。因此，能起到對抗外部沖擊作用的電池機(jī)械強(qiáng)度也被認(rèn)為是一個主要特性。鑒于如此趨勢，大量的研究和探討集中在能夠滿足各種需求的二次電池上。其中，對具有高能量密度、高放電電壓和功率輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池的需求有所增加。鋰二次電池采用金屬氧化物例如LiCo02作為陰極活性材料并采用碳質(zhì)材料作為陽極活性材料，并且通過將多孔的聚合物隔板置于陽極和陰極之間并加入含有鋰鹽如LiPF6的非水電解質(zhì)而制備。充電時，鋰離子從陰極活性材料離開并遷移進(jìn)入陽極的碳層。相反地，放電時，鋰離子從碳層離開并遷移進(jìn)入陰極活性材料。此處，非水電解質(zhì)作為鋰離子在陽極和陰極之間遷移通過的介質(zhì)。這樣的鋰二次電池必須在電池的工作電壓范圍內(nèi)基本穩(wěn)定并且必須具有以足夠快速率轉(zhuǎn)移離子的能力。在制造鋰二次電池的最后階段，將非水電解質(zhì)注入到電池中。在這時，電極很快并完全地被電解質(zhì)潤濕，以減少電池制造所消耗的時間和最優(yōu)化電池的性能。非質(zhì)子有機(jī)溶劑，例如碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯、或2-甲基四氫呋喃，主要用作鋰二次電池的非水電解質(zhì)。這樣的電解質(zhì)是具有足以有效地溶解和離解電解質(zhì)鹽的極性的極性溶劑，并且同時是不具有活性氫的非質(zhì)子溶劑。有時，由于在電解質(zhì)內(nèi)廣泛的相互作用，該電解質(zhì)具有高粘度和表面張力。從而，鋰二次電池的非水電解質(zhì)對含有聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯粘合劑的電極材料具有低的親和性，并且因而，該電極材料不易被非水電解質(zhì)潤濕。這是無效地增加電池制造所消耗時間的主要因素之一。尤其地，鋰二次電池所用的陽極的親油性強(qiáng)，因此，親水電解質(zhì)對它的潤濕性不好。當(dāng)進(jìn)行電池的活化操作而電極卻沒有被電解質(zhì)充分潤濕的情況下，不能在陽極適當(dāng)?shù)匦纬晒腆w電解質(zhì)界面(SEI)膜，因此使電池的壽命特性劣化。另外，隨著對高容量電池的需求，正在開發(fā)出具有更高電極能量密度的鋰二次電池。然而，能量密度的改善導(dǎo)致電極孔隙率的極大下降，并且因而，增加了電解質(zhì)滲入到電極內(nèi)的難度。當(dāng)構(gòu)成電極的活性材料不能充分地被電解質(zhì)潤濕時，就限制了遷移鋰離子的通道，因此引起例如倍率特性劣化和容量降低的問題。因此，需要電解質(zhì)對其具有良好潤濕性的電極組分。因此，急需能增加電解質(zhì)對電極潤濕性和改善穩(wěn)定性，同時具有優(yōu)異的電池性能的技術(shù)。就此而論，如下描述，本發(fā)明提供了一種含有用于改善電池穩(wěn)定性、并同時改善電解質(zhì)潤濕性的粘土礦物的電極材料。在這一點上，還沒有在電極材料中含有粘土礦物的現(xiàn)有技術(shù)。然而，一些采用粘土礦物作為電極活性材料或在電極活性材料上涂覆粘土礦物的技術(shù)是公知的。例如，日本特許公開公報1997-115505號公開了一種用鋰傳導(dǎo)性粘土材料覆蓋正極材料表面的技術(shù)，該鋰傳導(dǎo)性粘土材料用于防止由于電解質(zhì)與正極材料的接觸和反應(yīng)而導(dǎo)致產(chǎn)生的自放電和電解質(zhì)分解。日本特許公開公報2004-296370號為一種采用層狀的粘土礦物作為陽極活性材料的技術(shù)，并且公開了一種制造陽極活性材料的技術(shù)，該技術(shù)通過在粘土礦物層間注入鋰離子而分隔開所述層狀的粘土礦物。另外，日本專利3587935號公開了一種采用碳層壓體作為陰極活性材料的技術(shù)，其是通過向?qū)訝钫惩恋V物例如皂石或蒙脫石內(nèi)嵌入碳原子、加熱處理而使聚合、和然后在500到1200。C間進(jìn)行碳化過程而制備的。然而，上述的技術(shù)僅采用膨脹的層狀粘土礦物，其中粘土礦物用作陽極活性材料以改善放電特性或涂覆在陰極活性材料上以防止電解質(zhì)的分解。因此，同本發(fā)明中將粘土礦物添加到電極材料中以改善電解質(zhì)的潤濕性有很大的不同。同時，日本特許公開公報1996-279354號公開了一種用于改善初始充電/放電特性的二次電池用電極的制造技術(shù)，在電極中含有作為活性材料的導(dǎo)電聚合物和至少一種膨脹的層狀粘土化合物。該技術(shù)基于這樣一個假設(shè)其應(yīng)用限于采用導(dǎo)電聚合物作為電極活性材料的電極，并且當(dāng)采用具有親油表面的膨脹的層狀粘土化合物時，將發(fā)揮更優(yōu)異的特性。然而，當(dāng)采用導(dǎo)電聚合物作為電極時，與其他無機(jī)電極材料相比其穩(wěn)定性非常低。因此，導(dǎo)電聚合物不適用于需要長壽命的電池。此外，當(dāng)往導(dǎo)電聚合物中加入膨脹粘土礦物時，大大膨脹的粘土礦物形成稀疏的結(jié)構(gòu)。充電/放電時在電極反復(fù)的收縮和膨脹過程中，由于所施加的壓力和收縮力，形成的這種稀疏結(jié)構(gòu)引起導(dǎo)電聚合物構(gòu)造上的變化。從而，更嚴(yán)重地劣化了電池的延長壽命和穩(wěn)定性。另外，通過向?qū)щ娋酆衔镏屑尤胝惩恋V物，該導(dǎo)電聚合物呈現(xiàn)出高硬度。因此存在許多問題，例如由于外部沖擊導(dǎo)致導(dǎo)電聚合物的部分降解。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明用來解決上述問題和其他尚未解決的技術(shù)問題。為解決上述問題，進(jìn)行了各種廣泛和深入的研究和實驗，結(jié)果本發(fā)明的發(fā)明人已證實，含有基于電極材料的總重量為5重量％或更少的粘土礦物的電極材料改善了電解質(zhì)對該電極材料的潤濕性。最終，通過使電解質(zhì)容易地轉(zhuǎn)移而獲得了優(yōu)異的電池性能。此外，確保了電極材料的機(jī)械強(qiáng)度和電池的穩(wěn)定性。本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)而完成的。具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過提供如下含有電極活性材料的電極材料可實現(xiàn)上述和其他目的，該電極材料含有基于所述電極材料總重量為5重量％或更少的粘土礦物，其用于增加電極材料的機(jī)械強(qiáng)度并改善電解質(zhì)的浸漬能力。通常，粘土礦物可以幾百個納米到幾十個微米大小的初始形狀存在；或由于層間的間隔，可具有l(wèi)nm厚度和幾個微米到100)Lim寬度的板狀形狀。本發(fā)明包括初始形狀和板狀的粘土礦物。粘土礦物有高極性，并因此對極性溶劑有親和力。因此，即使當(dāng)由于其非常高的能量密度而導(dǎo)致電極的孔隙非常小時，也可顯著地改善電解質(zhì)的潤濕性。因而可改善電池的倍率特性和容量保持率。更具體地說，由于電極材料含有粘土礦物，電解質(zhì)在電極材料界面的界面電阻降低。因此，電解質(zhì)容易滲入到電極材料中，并因而使電解質(zhì)的遷移性增加。通常，電極材料主要由非極性材料組成。因此，在使電極材料通過電解質(zhì)的過程中，電極材料和電解質(zhì)間的界面電阻可起電解質(zhì)遷移性的速率決定步驟的作用。因此，電極材料中所含的粘土礦物降低了這種界面電阻，從而顯著地改善了電解質(zhì)的遷移性。另外，電極材料中所含的粘土礦物可作為填料，其與粘合劑形成復(fù)合物從而增強(qiáng)了該電極材料的機(jī)械強(qiáng)度。因此，粘土礦物防止了由于在充電/放電時電極膨脹和收縮過程中所施加的壓力和收縮力而導(dǎo)致的電極材料的離解。粘土礦物的含量基于所述電極材料的總重量可以為5重量％或更少。優(yōu)選地，該含量可在0.05到5重量％的范圍內(nèi)。當(dāng)含量太小時，很難發(fā)揮所需的潤濕性。相反，當(dāng)含量超過5重量％時，由于過量的粘土礦物而使電阻增加，并使電解質(zhì)中的離子傳導(dǎo)性降低，因此不是優(yōu)選的。粘土礦物可具有在1μm到100μm范圍內(nèi)的粒度。對粘土礦物無特殊的限制，只要它對電池的工作特性沒有不利影響，同時對極性溶劑有親和力即可。優(yōu)選的例子包括選自綠土、膨潤土、鋰皂石、鋰蒙脫石、三水鋁石、綠泥石、高嶺石、多水高嶺石、葉蠟石-滑石、蒙脫石(MMT)、蛭石、伊利石、云母、和脆云母的一種或兩種或多種。更加優(yōu)選地，可使用蒙脫石。蒙脫石具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中在氧化鋁的八面體片中A產(chǎn)離子被Mg2+、F2+和F3+,取代，并且在二氧化硅的四面體片中S產(chǎn)離子被A產(chǎn)離子取代。蒙脫石在其整個結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)帶負(fù)電荷。為了平衡整個電荷，在二氧化硅層間含有可交換的陽離子和水分子。因此，蒙脫石具有強(qiáng)極性并對電解質(zhì)具有非常優(yōu)異的捕獲能力，所述電解質(zhì)同時是極性的和非質(zhì)子的溶劑。除電極活性材料外，所述電極材料可進(jìn)一步包含其他組分例如粘度調(diào)節(jié)劑、導(dǎo)電材料、填料、偶聯(lián)劑和粘合促進(jìn)劑，它們可任選使用或以其任意組合使用。粘度調(diào)節(jié)劑是一種用于調(diào)節(jié)電極材料的粘度的組分，這樣能促進(jìn)電極材料的混合過程和電極材料對集流器的施用過程。粘度調(diào)節(jié)劑可以基于所述電極材料總重量以高至30重量％的量加入。粘度調(diào)節(jié)劑的例子可包括但并不限于，羧甲基纖維素和聚偏二氟乙烯。合適時，上述的溶劑也可作為粘度調(diào)節(jié)劑。導(dǎo)電材料是一種用于進(jìn)一步改善電極活性材料的導(dǎo)電性的組分，并且可以基于所述電極材料總重量以1到20重量％的量加入。對導(dǎo)電材料無特殊的限制，只要它具有合適的導(dǎo)電性且在電池制造中不會引起化學(xué)變化即可。導(dǎo)電材料的實施例包括以下的導(dǎo)電材料，其包含石墨例如天然的或人造的石墨；碳黑例如碳黑、乙炔黑、Ketjen黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑和熱裂法碳黑；導(dǎo)電纖維例如碳纖維和金屬纖維；金屬粉末例如氟化碳粉、鋁粉和鎳粉；導(dǎo)電晶須例如氧化鋅和鈦酸鉀；導(dǎo)電金屬氧化物例如氧化鈦；和聚亞苯基衍生物。填料是一種用于抑制電極膨脹的輔助組分。對填料沒有特殊的限制，只要它在制造電池中不導(dǎo)致化學(xué)變化并且是纖維材料即可。填料的例子包括烯烴聚合物例如聚乙烯和聚丙烯；和纖維材料例如玻璃纖維和碳纖維。偶聯(lián)劑是一種用于增加電極活性材料和粘合劑間粘合強(qiáng)度的輔助組分，并且其特征在于具有兩個或更多個官能團(tuán)。偶聯(lián)劑可以基于所述粘合劑重量以高至30重量％的量加入。偶聯(lián)劑可為這樣一種材料，其中一個官能團(tuán)通過與在硅-、錫-或石墨基活性材料表面上存在的羥基或羧基反應(yīng)而形成化學(xué)鍵，并且另一個官能團(tuán)通過與聚合物粘合劑反應(yīng)而形成化學(xué)鍵。能在本發(fā)明中采用的偶聯(lián)劑的具體例子可包括，但并不限于，硅烷基偶聯(lián)劑例如三乙氧基甲硅垸基丙基四硫化物、巰丙基三乙氧基硅垸、氨丙基三乙氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、縮水甘油醚基丙基三乙氧基硅院、異氰酸根合基丙基三乙氧基硅烷和氰酸根合基丙基二乙氧基硅焼。粘合促進(jìn)劑是一種用于改善活性材料對集流器的粘合強(qiáng)度的輔助組分，并且可以基于所述粘合劑重量以小于10重量％的量加入。能在本發(fā)明中采用的粘合促進(jìn)劑的例子可包括草酸、己二酸、甲酸、丙烯酸衍生物、衣康酸衍生物等。在本發(fā)明的電極材料中的電極活性材料之中，能采用的陽極活性材料的例子可包括碳-、硅-、錫-、硅-碳基的材料。能采用的陰極活性材料的例子可包括層狀化合物例如氧化鈷鋰(LiCo02)和氧化鎳鋰(LiNi02)，或被一種或多種過渡金屬所取代的化合物；氧化錳鋰?yán)绶肿邮綖長i1+xMn2-x04((KxS0.33)的化合物、LiMn03、LiMn203和LiMn02;氧化銅鋰(Li2Cu02);釩氧化物例如LiV308、LiFe304、V205和Cu2V207;分子式為LiNi卜xMx02(M=Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga、和0.01W0.3)的Ni位型氧化鎳鋰；分子式為LiMn2.xMx02(M二Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta、禾口O.OBx^U)，或分子式為Li2Mn3M08(M=Fe、Co、Ni、Cu或Zn)的鋰錳復(fù)合氧化物；其中部分Li被堿土金屬離子所取代的LiMn204;二硫化合物；和Fe2(Mo04)3。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，可通過提供包括其中所述電極材料被涂覆在集流器上而成的電極的電化學(xué)電池而實現(xiàn)上述和其他目的。該電極可為陰極和/或陽極，并且優(yōu)選陽極。根據(jù)本發(fā)明的電極中的集流器是在活性材料的電化學(xué)反應(yīng)過程中電子遷移的部分。根據(jù)電極的不同類型，可存在陽極集流器和陰極集流器。陽極集流器的厚度通常被制成3到500pm。具有合適的導(dǎo)電性且在制造電池中不導(dǎo)致化學(xué)變化的陽極集流器材料的例子包括銅，不銹鋼，鋁，鎳，鈦，燒結(jié)碳，經(jīng)碳、鎳、鈦或銀處理表面的銅或不銹鋼，和鋁-鎘合金。陰極集流器的厚度通常制成3到500pm。對陰極集流器的材料沒有特殊限制，只要它們具有高導(dǎo)電性且在制造電池中不導(dǎo)致化學(xué)變化即可。陰極集流器材料的例子包括不銹鋼，鋁，鎳，鈦，燒結(jié)碳，和經(jīng)碳、鎳、鈦或銀處理表面的鋁或不銹鋼。這些集流器也可經(jīng)處理在其表面形成細(xì)的不規(guī)則物，以增強(qiáng)對電極活性材料的粘合強(qiáng)度。另外，集流器可以各種形式使用，包括膜、片、箔、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沬和無紡布。根據(jù)本發(fā)明的二次電池用電極既可用作陽極也可作陰極，并且優(yōu)選用作陽極。當(dāng)改善電解質(zhì)對疏水性陽極的潤濕性時，可防止固體電解質(zhì)界面(SEI)膜的不完全形成和壽命特性的劣化。通過用含有電極活性材料、粘合劑、和任選的導(dǎo)電材料和/或填料的電極材料涂覆集流器而制造二次電池的電極。具體地，電極可這樣制造通過將電極材料加入到預(yù)定溶劑中從而制備漿料，并將制得的漿料施用到集流器例如金屬箔上，隨后通過干燥和輥壓而得到片狀的電極。用于制備電極漿料的溶劑的優(yōu)選例子可包括二甲基亞砜(DMSO)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)?？苫谒鲭姌O材料總重量以高至400重量％的量使用所述溶劑，并且在干燥的過程中將其除去。電化學(xué)電池通過電化學(xué)反應(yīng)提供電流。例如，電化學(xué)電池可為電化學(xué)二次電池或電化學(xué)電容器。特別地，本發(fā)明可優(yōu)選應(yīng)用于通過注入鋰電解質(zhì)、同時將這樣制造的電極安裝在電池殼內(nèi)而制造的鋰二次電池中。另外，在通過組合多個二次電池而制造高輸出和高容量電池組中，這種二次電池可優(yōu)選地用作單元電池。所述高輸出和高容量的電池組經(jīng)常被施以外力例如振動和外部沖擊，因此需要抵抗外力的優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度。此外，在構(gòu)成電池組的電池結(jié)構(gòu)中，基于集流器大量裝載電極活性材料，因此電解質(zhì)的浸漬能力是發(fā)揮預(yù)定工作特性的重要因素。在下文中，將描述本發(fā)明鋰二次電池用的其他剩余部件。隔板被插在陰極和陽極之間。對于該隔板，采用具有高離子滲透性和機(jī)械強(qiáng)度的絕緣薄膜。通常隔板的孔徑為0.01到10um并且厚度為5到300um。采用片或無紡布，或由烯烴聚合物例如聚丙烯和/或玻璃纖維或聚乙烯制造的牛皮紙作為該隔板，它們具有耐化學(xué)性和疏水性。當(dāng)使用固體電解質(zhì)例如聚合物作為電解質(zhì)時，該固體電解質(zhì)也可既作隔板又作電解質(zhì)。含有鋰鹽的非水電解質(zhì)由非水電解質(zhì)和鋰組成。對于該非水電解質(zhì)，可采用非水電解質(zhì)溶液、有機(jī)固體電解質(zhì)和無機(jī)固體電解質(zhì)。本發(fā)明中能采用的非水電解質(zhì)溶液的例子可以包括非質(zhì)子有機(jī)溶劑例如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、Y-丁內(nèi)酯、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、四羥基-Franc、2-甲基四氫呋喃、二甲基亞砜、1，3-二氧戊環(huán)、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊環(huán)、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲垸、二氧戊環(huán)衍生物、環(huán)丁砜、甲基環(huán)丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸亞丙酯衍生物、四氫呋喃衍生物、乙醚、丙酸甲酯和丙酸乙酯。本發(fā)明中采用的有機(jī)固體電解質(zhì)的例子可包括聚乙烯衍生物、聚環(huán)氧乙烷衍生物、聚環(huán)氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、polyagitationlysine、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、和含有離子性解離基團(tuán)的聚合物。本發(fā)明中采用的無機(jī)固體電解質(zhì)的例子可包括，鋰的氮化物、鹵化物和硫酸鹽例如Li3N、Lil、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSi04、LiSi04-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4Si04、Li4Si04-LiI-LiOH禾口Li3P04-Li2S-SiS2。該鋰鹽是一種易溶于上述非水電解質(zhì)的材料，并且可包含，例如LiCl、LiBr、Lil、LiC104、LiBF4、LiBn)Clio、LiPF6、LiCF3S03、LiCF3C02、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3S03Li、CF3S03Li、LiSCN、LiC(CF3S02)3、(CF3S02)2NLi、氯硼垸鋰、低級脂肪族羧酸鋰、四苯基硼酸鋰和酰亞胺鋰。另外地，為了改善充電/放電特性和阻燃性，可向非水電解質(zhì)加入，例如吡啶、亞磷酸三乙脂、三乙醇胺、環(huán)醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亞胺染料、N-取代的H惡唑啉酮、N，N-取代的咪唑啉、乙二醇二垸基醚、銨鹽、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化鋁或類似物。如必要的話，為了賦予不燃性，該非水電解質(zhì)可進(jìn)一步包括含鹵素的溶劑例如四氯化碳和三氟乙烯。此外，為了改善高溫保存特性，該非水電解質(zhì)可另外包含二氧化碳?xì)怏w。實施例下面，將參照下列實施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。提供這些實施例僅為了說明本發(fā)明，并且不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明范圍和精神的限制。1-1陰極的制備將95重量％的LiCo02、2.5重量％的Super-P(導(dǎo)電材料)、和2.5重量X的PVdF(粘合劑)加入到N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶劑中作為陰極活性材料。將基于陰極活性材料總重量為0.05重量％的蒙脫石加入到陰極活性材料中以制備陰極漿料。此后，將該陰極漿料涂覆到一個長的片狀鋁箔上，然后將其干燥并壓平，從而制備陰極。1-2陽極的制備將95重量％的人造石墨、2.5重量％的Super-P(導(dǎo)電材料)、和2.5重量XPVdF(粘合劑)加入到N-甲基-2-吡咯垸酮(NMP)溶劑中作為陽極活性材料。將基于所述陽極活性材料總重量為0.05重量％的蒙脫石加入到陽極活性材料中以制備陽極漿料。此后，將該陽極漿料涂覆到一個長的片狀銅箔上，然后將其干燥并壓平，從而制備陽極。1-3電池的制造將多孔的聚乙烯隔板(Celgard)置于上面1-1和1-2中制備的陰極和陽極之間，并且將1MLiPF6在碳酸亞乙酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的溶液作為電解質(zhì)注入到隔板內(nèi)而制備鋰二次電池。除陽極中沒有加入蒙脫石外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。除陰極中沒有加入蒙脫石外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。除將5重量％的蒙脫石加入到陰極中和將5重量％的蒙脫石加入到陽極中外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。除未將5重量％的蒙脫石加入到陽極外，使用與實施例4中同樣的方法制備鋰二次電池。除未將5重量％的蒙脫石加入到陰極外，使用與實施例4中同樣的方法制備鋰二次電池。除未將蒙脫石加入到陽極和陰極外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。除將0.02重量％的蒙脫石加入到陰極和將0.02重量％的蒙脫石加入到陽極外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。除將7重量％的蒙脫石加入到陰極和將7重量％的蒙脫石加入到陽極外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。除將10重量％的蒙脫石加入到陰極和將10重量％的蒙脫石加入到陽極外，使用與實施例1中同樣的方法制備鋰二次電池。將分別在上面的實施例和對比例中制備的三十個電池充電至4.2V，然后進(jìn)行沖擊測試。將由于該測試而燃燒的電池的數(shù)目列于表1。通過從61cm高度處，將15.8mm長且重量為9.1kg的金屬棒落至電池的中央而進(jìn)行該沖擊測試。對分別在上面的實施例和對比例中制備的電池充電/放電后，計算在300個循環(huán)后的容量相對于初始容量的比率。結(jié)果列于表1。對分別在上面的實施例和對比例中制備的電池充電至4.2V后，分別以0.5C和5C放電時的容量比率列于表1。<表1><table>complextableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>如表1所示，證實了與向兩電極都加入粘土礦物的實施例1或4相比，僅向陰極加入粘土礦物的實施例2和5呈現(xiàn)相對低的穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性，但與沒有加入粘土礦物的對比例1相比在穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性上呈現(xiàn)極大的改善。此外，證實了對僅向陽極加入粘土礦物的實施例3和6和向兩電極都加入粘土礦物的實施例1或4，呈現(xiàn)幾乎相同的穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性。這推測是由于根據(jù)電解質(zhì)的潤濕性的改善導(dǎo)致的陽極SEI膜的改善。同時，證實了與對比例1中制備的電池相比，對比例2中制備的電池略微改善了穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性，在對比例2中基于所述電極材料總重量加入了0.02重量％量的粘土礦物，但與實施例1到6中制備的電池相比，具有極大劣化的穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性。另外，證實了與對比例1和2中制備的電池相比，對比例3和4中制備的電池極大地改善了穩(wěn)定性，并且略微改善了壽命特性和倍率特性，但與實施例l到6中制備的電池相比，具有極大劣化的穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性。這推測是由于向其中加入的過量粘土礦物導(dǎo)致電解質(zhì)中電阻增加和離子傳導(dǎo)性降低。穩(wěn)定性的增加是由于粘土礦物增加了電極材料本身的機(jī)械強(qiáng)度而導(dǎo)致的。另一方面，通過向電極材料中加入粘土礦物產(chǎn)生電解質(zhì)對電極材料優(yōu)異的潤濕性，而導(dǎo)致壽命特性和倍率特性的改善，因此在相同時間段內(nèi)相比，電解質(zhì)對電極的浸漬能力增加。工業(yè)適用性從上面的描述，顯然根據(jù)本發(fā)明的電極材料含有粘土礦物，從而高效地改善了機(jī)械強(qiáng)度和電解質(zhì)的潤濕性。最終，該電極材料具有改善電池的穩(wěn)定性、壽命特性和倍率特性的效果。盡管為了說明性的目的，公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離如所附權(quán)利要求中所陳述的本發(fā)明的范圍和主旨的情況下，各種修改、增加和替換是可能的。權(quán)利要求1.一種含有電極活性材料的電極材料，該電極材料包括含量范圍基于所述電極材料總重量為5重量％或更低的粘土礦物，以增加所述電極材料的機(jī)械強(qiáng)度并改善電解質(zhì)的浸漬能力。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電極材料，其中粘土礦物的含量基于所述電極材料總重量為0.05到5重量％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極材料，其中粘土礦物具有1nm到100pm范圍內(nèi)的粒度。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電極材料，其中粘土礦物是選自綠土、膨潤土、鋰皂石、鋰蒙脫石、三水鋁石、綠泥石、高嶺石、多水高嶺石、葉蠟石-滑石、蒙脫石(MMT)、蛭石、伊利石、云母、和脆云母的一種或兩種或多種。5.—種包括電極的電化學(xué)電池，其中將根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項所述的電極材料涂覆到集流器上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)電池，其中所述電極為陰極和/或陽極。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)電池，其中所述電極為陽極。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)電池，其中所述電池為二次電池或電容器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)電池，其中所述二次電池為鋰二次電池。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)電池，其中將所述二次電池作為單元電池用于高輸出和高容量的電池組中。全文摘要本發(fā)明提供了含有粘土礦物的電極材料和使用該電極材料的電化學(xué)電池，該電極材料中粘土礦物的含量范圍基于所述電極材料總重量為5重量％或更低，所述粘土礦物用以增加電極材料的機(jī)械強(qiáng)度并改善電解質(zhì)的浸漬能力。文檔編號H01M4/62GK101202345SQ200710149668公開日2008年6月18日申請日期2007年9月10日優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日發(fā)明者尹晟薰,李恩周,李漢浩,柳志憲申請人:株式會社Lg化學(xué)