專利名稱：一種粘結(jié)劑及應(yīng)用該粘結(jié)劑的鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的制造領(lǐng)域，特別是與鋰離子電池正負極漿料的 粘結(jié)劑有關(guān)。
背景技術(shù)：
隨著二十世紀微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電 源提出了很高的要求。鋰電池具有更高的重量能量比、體積能量比； 電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6V，等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的 串聯(lián)電壓；自放電小可長時間存放，這是該電池最突出的優(yōu)越性；無 記憶效應(yīng)，鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，所以鋰電池充電 前無需放電；壽命長。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環(huán)次數(shù)遠 大于500次；可以快速充電。鋰電池通?？梢圆捎?. 5-1倍容量的電 流充電，使充電時間縮短至l-2小時；可以隨意并聯(lián)使用；由于電池 中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境無污染，是當代最先進的綠 色電池。由于鋰電池的諸多優(yōu)點，使其隨之進入了大規(guī)模的實用階段。近年來鋰離子電池廣泛應(yīng)用于手機、筆記本電腦以及各種便攜式 整機配套能源。鋰離子電池已經(jīng)取得了積極的研究并朝著提高電池容 量、提高相關(guān)電化學(xué)性能及提高加工性能方向發(fā)展，但是大多數(shù)研究 是向正負極材料的改進、電解液添加劑的使用等。而本發(fā)明人通過對 行業(yè)的多方面了解發(fā)現(xiàn)目前鋰離子電池在正極漿料的制備或鋰離子電池負極漿料的制備時只使用的單一規(guī)格型號(單一級別分子量)的粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)，而不同級別分子量的聚偏氟乙烯對電池正、負極漿料的制備，正、負極片涂布的粘結(jié)性能或電池的電化學(xué)性能有不同的影響。例如1)低分子量的聚偏氟乙烯添加量需要比較高才能保證槳料涂布的粘結(jié)性能，但聚偏氟乙烯含量較高時會降低活性物質(zhì)的含量，降低正、負極極片的最大壓實密度，增加電池內(nèi)阻，降低循環(huán)性能等；2)高分子量聚偏氟乙烯在配制漿料時會使?jié){料的 黏度大大增大，在漿料進行間隙涂布時會出現(xiàn)明顯的"拉絲""拖尾" 現(xiàn)象。所以說鋰離子電池中使用單一規(guī)格型號粘結(jié)劑聚偏氟乙烯比較 難同時達到正、負極漿料加工性能優(yōu)異、極片粘結(jié)性能優(yōu)異和電池電 化學(xué)性能優(yōu)異的效果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰離子電池正負極漿料的粘結(jié)劑， 以提高正、負極漿料的加工性能，改善現(xiàn)有粘結(jié)劑在漿料制備過程中 黏度難以控制的狀況，提高正、負極片的粘結(jié)性能，并可以提高鋰離 子電池的電化學(xué)性能。本發(fā)明的再一目的是提供應(yīng)用該粘結(jié)劑的鋰離子電池。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種粘結(jié)劑，由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為l: 10-10: 1。所述粘結(jié)劑由分子量級別為30001-40000與分子量級別為 80001-90000的聚偏氟乙烯以2: 1的比例混合組成。一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其正極漿料中的粘結(jié)劑由至 少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯 混合組成，比例范圍為l: 10-10: 1。所述粘結(jié)劑由分子量級別為30001-40000與分子量級別為 80001-90000的聚偏氟乙烯以2: 1的比例混合組成。每種聚偏氟乙烯占槳料干重的質(zhì)量分數(shù)為0. 1-7. 9%，粘結(jié)劑所 占的總質(zhì)量分數(shù)為1.0-8.0%。一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，負極漿料中的粘結(jié)劑由至少 2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為1: 10-10: 1。正極漿料中的粘結(jié)劑由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為l: 10-10: 1。所述粘結(jié)劑由分子量級別為30001-40000與分子量級別為 80001-90000的聚偏氟乙烯以2: 1的比例混合組成。每種聚偏氟乙烯占漿料干重的質(zhì)量分數(shù)為0. 1-7. 9%，粘結(jié)劑所 占的總質(zhì)量分數(shù)為1. 0-8. 0%。不同級別分子量的PVDF中PVDF的級別定義為分子量以每10000 為一個單位，算為一個級別，例如分子量為10000-20000為一個分 子量級別，分子量為20001-30000為一個級別。聚偏氟乙烯的分子鏈長度和支鏈的多少決定了聚偏氟乙烯分子 量的大小，分子量大，則分子鏈會相對較長或分子支鏈相對較多，分 子量小，則分子量會相對較短或分子支鏈相對較少。聚偏氟乙烯分散 在漿料中以后，在涂布時聚偏氟乙烯的分子鏈和分子支鏈在極片中起 到了主要的粘結(jié)作用。分子鏈長的和分子鏈短的聚偏氟乙烯結(jié)合，分 子支鏈的多和分子支鏈少的聚偏氟乙烯結(jié)合使用，能在漿料和極片中 形成更為交錯復(fù)雜的網(wǎng)狀粘結(jié)效果。極片的粘結(jié)性好，是所要達到的 目的，這就要求極片中分布的聚偏氟乙烯分子鏈網(wǎng)更為稠密，但聚偏 氟乙烯是不良導(dǎo)體，這就會對極片的導(dǎo)電性有不良的影響，從而影響 到了電池的一些相關(guān)電化學(xué)性能，這也就要求了極片中聚偏氟乙烯的 添加量要合適。所以選用不同級別分子量的聚偏氟乙烯按一定的比例 慘雜使用，能更好地保證極片粘結(jié)性能合提升電池的相關(guān)電化學(xué)性 能。使用本發(fā)明制作鋰離子電池的方法是(1)將2種或2種以上粘結(jié)劑聚偏氟乙烯摻雜使用，配制成正極漿料，然后以鋁箔為集流體， 在上面涂上正極漿料，烘烤，按照要求裁剪成相關(guān)尺寸輥壓成需要的正極片；(2)或?qū)?種或2種以上粘結(jié)劑聚偏氟乙烯摻雜使用，配制成負極漿料，以銅箔為集流體，在上面涂上負極漿料，烘烤，按照要求裁剪成相關(guān)尺寸輥壓成需要負極片；(3)裝配電芯，將正負極 極片通過隔膜分隔開巻繞形成裸體電芯；(4)在手套箱中進行注液， 電解液主要是由EC/EMC/PC/DEC/DMC(碳酸乙烯酯、甲基乙基碳酸酯、 丙烯炭酸酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯)等有機溶劑添加 0. 5-2mol/L的鋰鹽形成；(5)對注液后的電芯進行活化。這樣，本發(fā)明由于采用2種或2種以上不同級別分子量的聚偏氟 乙烯按一定的比例(比例范圍為l: 10-10: 1)進行摻雜使用，可以 明顯提高正、負極漿料的加工性能(改善單一規(guī)格型號聚偏氟乙烯在 正極漿料制備或負極漿料制備過程中粘度的難以控制)，提高正、負 極片的粘結(jié)性能，并可以提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。


圖1是本發(fā)明實施例和比較例電池正極混粉克比容量曲線；圖2是本發(fā)明實施例和比較例電池內(nèi)阻比較曲線；圖3是本發(fā)明實施例和比較例電池放電3.6V平臺容量效率曲線；圖4是本發(fā)明實施例和比較例電池1C循環(huán)性能曲線。
具體實施方式
以下給出一具體實施例及一現(xiàn)有技術(shù)的比較例。 在漿料配方中，2禾中PVDF的添加比例為仏=0.卜7.9%; W2 = 0. 1-7. 9%; W總二Wi+WFl. 0-8. 0% (W!， W2， W總表示正極或負極漿料 配制過程中所有干粉物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，Wi表示第1種PVDF的質(zhì)量分 數(shù)，W2表示第2種PVDF的質(zhì)量分數(shù)，W總表示PVDF的總質(zhì)量分數(shù))。 為方便描述，以下將分子量級別為30001-40000的聚偏氟乙烯稱為 聚偏氟乙烯1;分子量級別為80001-90000的聚偏氟乙烯稱為聚偏氟乙烯2。實施例按如下配比配制正極漿料聚偏氟乙烯l:聚偏氟乙烯2:導(dǎo)電劑鈷酸鋰二1.0: 0.5: 2.0:96. 5 (wt%)然后以鋁箔為集流體，在上面涂上正極漿料，烘烤，按照要求裁 剪成相關(guān)尺寸輥壓成需要的正極片，負極采用正常生產(chǎn)配比負極片，中間以PE (聚乙烯)或PP (聚丙烯)為隔膜巻繞成電芯進行灌注電 解液(碳酸乙烯酯EC:甲基乙基碳酸酯EMC: 二乙基碳酸酯DEC-1: 1: 1 (wt%)，鋰鹽為lmol/L的六氟磷酸鋰)。然后按鋰離子電池正常生產(chǎn)工藝制作試驗電池。 比較例按如下配比配制正極漿料，聚偏氟乙烯l:導(dǎo)電劑鈷酸鋰=3.0: 2.0: 95.0 (wt°/o)將按上述配比配制好的漿料進行涂布、制片，負極采用正常生產(chǎn)配比負極片，中間以PE/PP/PE (PE為聚乙烯，PP為聚丙烯)為隔膜 巻繞成電芯進行灌注EC/EMC/DEC=1:1:1 (wt%) lmol/L LiPF6電解液。 然后按鋰離子電池正常生產(chǎn)工藝制作試驗電池。通過對比實施例和比較例電池進行電池正極混粉克比容量(參閱 圖1)、電池內(nèi)阻(圖2)、放電3.6V平臺容量效率(圖3)、電 池1C倍率循環(huán)性能(圖4)測試發(fā)現(xiàn)，正極配料采用2種不同級別 聚偏氟乙烯摻雜使用使電池混粉克比容量更高，從圖1可以明顯看 到，實施例電池正極的混粉克比容量普遍要較比較例高出2mAh/g左 右；電池內(nèi)阻更低，從圖2可以明顯看到實施例電池的內(nèi)阻普遍要較 比較例低出2-3mQ左右；放電3.6V平臺容量效率更高，從圖3可以 明顯看到實施例電池的3.6V平臺容量效率普遍要較比較例高出 0. 5-1. 0%左右；1C倍率循環(huán)性能表現(xiàn)也相對更好，從圖4可以明顯看到實施例循環(huán)300次循環(huán)容量保持率能保持94%，而對比例約 為91%。綜上所述，本發(fā)明由于采用2種或2種以上不同級別分子量的聚偏氟乙烯按一定的比例(比例范圍為l: 10-10: 1)進行摻雜使用，可以明顯提高正、負極漿料的加工性能，改善單一規(guī)格型號聚偏氟乙 烯在正極漿料制備或負極漿料制備過程中粘度的難以控制的狀況，提 高正、負極片的粘結(jié)性能，并可以使電池混粉克比容量更高，電池內(nèi)阻更低，放電3.6V平臺容量效率更高，1C倍率循環(huán)性能更好，循 環(huán)次數(shù)更多，從而提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。
權(quán)利要求
1、一種粘結(jié)劑，其特征在于由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為1∶10-10∶1。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種粘結(jié)劑，其特征在于所述粘結(jié)劑由分子量級別為30001-40000與分子量級別為80001-90000的聚偏氟 乙烯以2: 1的比例混合組成。
3、 一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其特征在 于正極漿料中的粘結(jié)劑由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為l: 10-10: 1。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其 特征在于所述粘結(jié)劑由分子量級別為30001-40000與分子量級別為 80001-90000的聚偏氟乙烯以2: 1的比例混合組成。
5、 如權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其 特征在于每種聚偏氟乙烯占漿料干重的質(zhì)量分數(shù)為0.1-7.9%，粘 結(jié)劑所占的總質(zhì)量分數(shù)為1. 0-8. 0%。
6、 一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其特征在于負極漿料 中的粘結(jié)劑由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為l: 10-10: 1。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其特征在于正極漿料中的粘結(jié)劑由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為1: 10-10: 1。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池， 其特征在于所述粘結(jié)劑由分子量級別為30001-40000與分子量級別 為80001-90000的聚偏氟乙烯以2: 1的比例混合組成。
9、 如權(quán)利要求6或7所述的一種應(yīng)用上述粘結(jié)劑的鋰離子電池，其特征在于每種聚偏氟乙烯占漿料干重的質(zhì)量分數(shù)為0. 1-7. 9%， 粘結(jié)劑所占的總質(zhì)量分數(shù)為1. 0-8. 0%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于鋰離子電池正負極漿料的粘結(jié)劑，由至少2種分子量范圍為10000-1500000的不同級別分子量的聚偏氟乙烯混合組成，比例范圍為1∶10-10∶1，以提高正、負極漿料的加工性能，改善現(xiàn)有粘結(jié)劑在漿料制備過程中黏度難以控制的狀況，提高正、負極片的粘結(jié)性能，并可以提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。本發(fā)明還提供應(yīng)用該粘結(jié)劑的鋰離子電池。
文檔編號H01M4/62GK101265397SQ20081002742
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者李中延, 邱春波 申請人:東莞市邁科新能源有限公司