鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，使用該粘結(jié)劑的鋰離子電池正極及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑是含氟磺鋰側(cè)基的芳香聚合物，或者是含氟磺酰亞胺鋰側(cè)基的芳香聚合物，或者是二者的混合物。該粘結(jié)力強、不掉粉；以乙醇及水作為溶劑，減少了有機溶劑的使用，從而減小了對環(huán)境的危害；側(cè)鏈單元中含有-SO3Li或者-SO2N-Li+SO2-結(jié)構(gòu)，能夠有效解離出鋰離子，以補充鋰離子給電池正極，從而不但能夠提高鋰離子的利用率，而且能夠間接提高電池容量；實驗證實，以該粘結(jié)劑作為正極粘結(jié)劑的鋰離子電池的電化學性能穩(wěn)定，不會隨著電池充放電循環(huán)而降解，從而有效延長了電池使用壽命。
【專利說明】鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，使用該粘結(jié)劑的鋰離子電池正極及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，使用該粘結(jié)劑的鋰離子電池正極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于具有功率密度高、自放電率低、無記憶效應(yīng)和放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點，鋰離子電池已逐步替代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池，成為動力電池的主要選擇。動力電池在大功率輸出性能和安全性方面有較高要求，因此對鋰離子電池提出了重大挑戰(zhàn)。
[0003]粘結(jié)劑是鋰離子電池正負極的重要組成部分，是一種用于將電極活性物質(zhì)粘附在集流體上的高分子化合物。其主要作用是粘結(jié)和保持電極活性物質(zhì)，穩(wěn)定極片結(jié)構(gòu)，以緩沖充放電過程中極片的膨脹/收縮。
[0004]目前，應(yīng)用于鋰離子電池的粘結(jié)劑主要是有機氟聚合物，其中以PVDF為主，其具有較好的穩(wěn)定性，對電極材料具有良好的粘附性等優(yōu)點。但是，PVDF在鋰離子電池應(yīng)用中也存在缺點，如在電池內(nèi)部溫度升高時，PVDF會與金屬鋰及碳化鋰(LixC6)發(fā)生反應(yīng)，因此，PVDF的反應(yīng)成為鋰離子電池熱量釋放的主要來源之一；并且，PVDF可被非水相液態(tài)電解質(zhì)溶脹,造成極片結(jié)構(gòu)變化,使電極材料對集流體的粘附力變差,從而引起電極材料間接觸電阻的增加，而且需要嚴格控制環(huán)境中的水分，造成工藝成本升高；同時，需要使用大量有機溶劑，因而對環(huán)境造成污染，對操作人員的健康有較大危害，不符合綠色工業(yè)的發(fā)展趨勢。
[0005]另外，鋰離子電池中也使用水系粘結(jié)劑，一般多采用丁苯橡膠(SBR)，其以水為分散介質(zhì)，對環(huán)境友好、無污染。但是，SBR的粘結(jié)力較弱，隨著電池充放電循環(huán)的進行，SBR中的C=C不斷降解而使其逐漸失效，進一步導致極片活性材料脫落，導致容量下降，影響電池壽命；而且SBR水性粘結(jié)劑由于其材料組份的化學性質(zhì)的限制，其只能作為鋰離子電池負極材料的粘結(jié)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)目的是針對目前應(yīng)用于鋰離子電池的粘結(jié)劑的不足，提供一種鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑粘結(jié)力強，能夠減少有機溶劑的使用量，從而減小對環(huán)境的危害，同時還能夠部分代替或者減少導電劑的用量，從而提高電池的容量及安全性能。
[0007]本發(fā)明實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為:一種鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，
該粘結(jié)劑是含氟磺酸鋰側(cè)基芳香聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，其特征是:該粘結(jié)劑是含氟磺酸鋰側(cè)基芳香聚合物，其結(jié)構(gòu)式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極用粘結(jié)劑，其特征是:所述的芳香聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚和聚芳香酰胺中的一種或幾種。
3.—種鋰離子電池正極，其特征是:所述的正極材料包括集流體鋁箔以及涂覆在該集流體鋁箔表面的活性材料層，所述的活性材料層包括正極活性材料、導電劑和權(quán)利要求1中所述的粘結(jié)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極，其特征是:所述的正極活性材料包括LiFePO4, LiCoO2, LiMn2O4 以及 Li (NiCoMn) O2 中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極，其特征是:所述的導電劑包括乙炔黑、Super P、碳納米管、科琴黑中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極，其特征是:所述的粘結(jié)劑與正極活性材料的質(zhì)量比為1%~15%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極，其特征是:所述的活性材料層中，正極活性材料、導電添加劑以及粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100:1-15:1-15。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一權(quán)利要求所述的鋰離子電池正極的制備方法，其特征是:包括如下步驟: 步驟1、取粘結(jié)劑溶于適量乙醇或者甲基吡咯烷酮中，得到粘結(jié)劑溶液；取適量正極活性材料粉體、導電劑研磨混合后加入粘結(jié)劑溶液中，調(diào)節(jié)混合溶液粘度，得到活性材料漿料； 步驟2、將活性材料漿料均勻涂覆在潔凈的鋁箔上，60°C~120°C真空烘干壓實后，得到鋰離子電池正極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池正極的制備方法，其特征是:所述的步驟I中粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量濃度為5%~10%。
【文檔編號】H01M4/13GK103840163SQ201210476920
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】薛立新, 魏增斌, 聶鋒, 陶慷, 章勤 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所