本技術(shù)涉及二次電池，尤其涉及一種鋰離子二次電池及其制備方法、用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著二次電池的應(yīng)用范圍越來越廣泛，二次電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)汽車等多個(gè)領(lǐng)域。

2、以磷酸鐵鋰（lfp）等含鋰磷酸鹽為正極活性材料的鋰離子二次電池具有成本較低、安全性較好等優(yōu)點(diǎn)，成為鋰離子二次電池開發(fā)的熱門領(lǐng)域。以含鋰磷酸鹽作為正極活性材料的正極極片中通常采用pvdf(聚偏氟乙烯)作為粘結(jié)劑，但是出于持久性污染風(fēng)險(xiǎn)和生物累積性危害等方面的考慮，需要限制含氟的pvdf粘結(jié)劑的使用。通?？刹捎谜辰Y(jié)力較強(qiáng)、穩(wěn)定性較好的聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑代替pvdf。

3、然而，以含鋰磷酸鹽作為正極活性材料且采用聚丙烯酸酯粘結(jié)劑的鋰離子二次電池的內(nèi)阻（dcr）通常比較大，其電池的動(dòng)力學(xué)性能較差。因此，如何減小這類鋰離子二次電池的內(nèi)阻、提高其動(dòng)力學(xué)性能，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員重點(diǎn)關(guān)注的方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的之一在于，提供一種內(nèi)阻較低、動(dòng)力學(xué)性能較好的鋰離子二次電池，并相應(yīng)提供了一種該鋰離子二次電池的制備方法、用電裝置。

2、為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)的第一方面提供了一種鋰離子二次電池，包括正極極片，所述正極極片包括正極活性材料層，所述正極活性材料層包括含鋰磷酸鹽和無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑；

3、所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑包括聚丙烯酸酯類聚合物和無機(jī)粒子，至少部分所述聚丙烯酸酯類聚合物接枝在所述無機(jī)粒子的表面；所述聚丙烯酸酯類聚合物包括衍生自丙烯酸酯類單體的結(jié)構(gòu)單元。

4、采用上述的無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑，通過將至少部分聚丙烯酸酯類聚合物接枝在無機(jī)粒子的表面，能夠避免無機(jī)粒子的團(tuán)聚，使無機(jī)粒子在粘結(jié)劑中能夠均勻分散，使無機(jī)粒子能夠有效地抑制聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑在含鋰磷酸鹽材料的表面成膜，降低聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑在含鋰磷酸鹽材料表面成膜的致密性，加快鋰離子的傳輸，從而降低鋰離子二次電池的內(nèi)阻、提高電池的動(dòng)力學(xué)性能。

5、在任意的實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸異辛酯中的一種或多種。

6、在任意的實(shí)施方式中，所述衍生自丙烯酸酯類單體的結(jié)構(gòu)單元在所述聚丙烯酸酯類聚合物中的質(zhì)量占比為60%~80%。

7、在任意的實(shí)施方式中，所述聚丙烯酸酯類聚合物還包括衍生自第一單體的結(jié)構(gòu)單元，所述第一單體包括苯乙烯或丙烯腈中的一種或多種。如此，有利于提升正極極片的內(nèi)聚力。

8、在任意的實(shí)施方式中，所述衍生自非極性單體的結(jié)構(gòu)單元在所述聚丙烯酸酯類聚合物中的質(zhì)量占比為20%~40%。

9、在任意的實(shí)施方式中，所述無機(jī)粒子包括二氧化鈦（tio2）、二氧化硅（sio2）、硬脂酸鈣或氧化鋁（al2o3）中的一種或多種。如此，能夠有效地抑制聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑在含鋰磷酸鹽材料表面成膜，降低成膜的致密性，加快鋰離子傳輸，進(jìn)而降低電池內(nèi)阻、提高電池的動(dòng)力學(xué)性能。并且，上述的無機(jī)粒子具有良好的惰性，不會(huì)對正極活性材料造成負(fù)面影響。

10、在任意的實(shí)施方式中，所述聚丙烯酸酯類聚合物的重均分子量為15萬道爾頓至40萬道爾頓。如此，有利于提升正極極片的粘結(jié)力和內(nèi)聚力等力學(xué)性能，且正極漿料的加工性能較好。

11、在任意的實(shí)施方式中，所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑中所述無機(jī)粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%。如此，有利于在降低電池內(nèi)阻、提升電池動(dòng)力學(xué)性能的情況下，兼顧正極極片的力學(xué)性能。

12、在任意的實(shí)施方式中，所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑中所述無機(jī)粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~15%。如此，有利于更好地兼顧電池動(dòng)力學(xué)性能以及正極極片的力學(xué)性能。使電池在具有較低的內(nèi)阻、較好的動(dòng)力學(xué)性能的同時(shí)，正極極片具有良好的力學(xué)性能。

13、在任意的實(shí)施方式中，以所述正極活性材料層的總質(zhì)量為100%計(jì)，所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%。如此，有利于使正極漿料具有較好的分散性，提高正極極片的力學(xué)性能，且對電池能量密度的不利影響較小。

14、在任意的實(shí)施方式中，所述正極活性材料層還包括分散劑，所述分散劑包括磷酸酯類分散劑或苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（sebs）類分散劑中的一種或多種。如此，有利于改善正極漿料的分散性和正極極片的柔韌性。

15、在任意的實(shí)施方式中，以所述正極活性材料層的總質(zhì)量為100%計(jì)，所述分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.5%。如此，有利于有效地改善正極漿料的分散性。

16、在任意的實(shí)施方式中，以所述正極活性材料層的總質(zhì)量為100%計(jì)，所述分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%~0.5%。如此，有利于進(jìn)一步改善正極漿料的分散性。

17、在任意的實(shí)施方式中，以所述正極活性材料層的總質(zhì)量為100%計(jì)，所述含鋰磷酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%~99%。

18、在任意的實(shí)施方式中，所述含鋰磷酸鹽包括磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰或磷酸錳鐵鋰中的一種或多種。

19、本技術(shù)的第二方面提供了一種鋰離子二次電池的制備方法，包括以下步驟：

20、將含鋰磷酸鹽、無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑與溶劑混合，得到正極漿料；所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑包括聚丙烯酸酯類聚合物和無機(jī)粒子，至少部分所述聚丙烯酸酯類聚合物接枝在所述無機(jī)粒子的表面；所述聚丙烯酸酯類聚合物包括衍生自丙烯酸酯類單體的結(jié)構(gòu)單元；

21、將所述正極漿料設(shè)于正極集流體上，干燥，得到正極極片；及

22、將所述正極極片、隔離膜和負(fù)極極片層疊設(shè)置，使所述隔離膜設(shè)置于所述正極極片和所述負(fù)極極片之間，得到電極組件，將所述電極組件制成二次電池。

23、通過將聚丙烯酸酯類聚合物接枝在無機(jī)粒子的表面，能夠避免無機(jī)粒子的團(tuán)聚，使無機(jī)粒子在粘結(jié)劑中能夠均勻分散，使無機(jī)粒子能夠有效地抑制聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑在含鋰磷酸鹽材料的表面成膜，降低聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑在含鋰磷酸鹽材料表面成膜的致密性，加快鋰離子的傳輸，從而降低鋰離子二次電池的內(nèi)阻、提高電池的動(dòng)力學(xué)性能。

24、在任意的實(shí)施方式中，所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑的制備方法，包括以下步驟：

25、采用硅烷偶聯(lián)劑對無機(jī)粒子進(jìn)行表面改性處理；

26、將表面改性后的所述無機(jī)粒子與丙烯酸酯類單體、引發(fā)劑混合，反應(yīng)后得到所述無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑。

27、如此，能夠使無機(jī)粒子與聚丙烯酸酯類聚合物材料之間通過化學(xué)鍵進(jìn)行連接，提升無機(jī)粒子與聚丙烯酸酯類聚合物之間的兼容性，增強(qiáng)無機(jī)粒子與聚丙烯酸酯類聚合物材料之間的結(jié)合力，能夠避免無機(jī)粒子的團(tuán)聚，使無機(jī)粒子能夠在粘結(jié)劑中均勻分散，使無機(jī)粒子能夠有效地抑制聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑在含鋰磷酸鹽材料的表面成膜。

28、在任意的實(shí)施方式中，所述硅烷偶聯(lián)劑包括六甲基二硅胺烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種。

29、在任意的實(shí)施方式中，所述引發(fā)劑為自由基聚合引發(fā)劑，所述引發(fā)劑包括過硫酸鉀、偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰中的一種或多種。

30、在任意的實(shí)施方式中，所述丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸異辛酯中的一種或多種。

31、在任意的實(shí)施方式中，所述無機(jī)粒子包括二氧化鈦、二氧化硅、硬脂酸鈣或氧化鋁中的一種或多種。

32、在任意的實(shí)施方式中，所述無機(jī)粒子的dv50粒徑為1μm~5μm。如此，有利于使無機(jī)材料改性聚丙烯酸酯類粘結(jié)劑制備過程中，無機(jī)粒子能夠在乳液中充分地進(jìn)行分散。

33、本技術(shù)的第三方面提供了一種用電裝置，包括本技術(shù)第一方面的鋰離子二次電池或本技術(shù)第二方面的鋰離子二次電池的制備方法制備的鋰離子二次電池中的一種或多種。

34、本技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在下面的附圖和描述中提出。本技術(shù)的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從說明書、附圖以及權(quán)利要求書變得明顯。