鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑、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導(dǎo)電粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑包括含氟磺酰亞胺鋰離子聚合物。該導(dǎo)電粘結(jié)劑的離子聚合物主鏈含有-SO2N-Li+SO2-超強(qiáng)酸結(jié)構(gòu)，能夠有效解離出鋰離子，一方面提高了鋰離子電導(dǎo)率，另一方面提高了大電流充放電下的電池容量和電池充放電循環(huán)的倍率；同時，以該粘結(jié)劑作為正極粘結(jié)劑的鋰離子電池的電化學(xué)性能穩(wěn)定，不易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】鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑、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] 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，伴隨著社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，能源作為最基本的動力源得到 了更加廣泛的應(yīng)用與需求。石油危機(jī)和環(huán)境污染是全球面臨的兩個巨大挑戰(zhàn)，且形式日益 嚴(yán)峻。燃油汽車是造成這兩個問題的一個主要原因。純電動汽車（EVs)和混合電動汽車 (HEVs)具有不使用或使用少量燃油，幾乎沒有污染排放的突出優(yōu)點，已成為替代傳統(tǒng)燃油 汽車的主要發(fā)展方向，受到世界各國的廣泛關(guān)注與研發(fā)，而動力電池則是其中的一個關(guān)鍵 研發(fā)部分。
[0003] 鋰離子電池以其比能量高、無記憶效應(yīng)、儲電量大、體積小、長循環(huán)壽命等優(yōu)點成 為新型電源技術(shù)研究的熱點，在航空、航天、航海、通訊及電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，近年 來更是成為動力電池的主要選擇。然而，鋰離子電池作為動力電池在電動汽車中取得實際 應(yīng)用仍存在亟需解決的關(guān)鍵問題，例如安全性問題、大倍率充放電性能、循環(huán)壽命等。
[0004] 粘結(jié)劑是鋰離子電池正負(fù)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。另外，粘結(jié)劑的性能，如粘結(jié)力、柔韌性、耐堿性、親水性 等，也直接影響著電池的性能。因此，在實際應(yīng)用中，一般要求粘結(jié)劑的歐姆電阻小，在電解 液中性能穩(wěn)定、不膨脹、不松散、不脫粉，并且調(diào)整其添加量為最佳值時，可以獲得較大的容 量、較長的循環(huán)壽命和較低的內(nèi)阻，對提高電池的循環(huán)性能、快速充放能力以及降低電池的 內(nèi)壓等具有促進(jìn)作用。
[0005] 目前，應(yīng)用于鋰離子電池的粘結(jié)劑主要是有機(jī)氟聚合物，例如PVDF，該粘結(jié)劑具有 較好的穩(wěn)定性，對電極材料具有良好的粘附性，但是其離子電導(dǎo)率較低，從而引起電極材料 內(nèi)阻的增加，尤其是當(dāng)鋰離子電池在大電流充放電下，電解質(zhì)鹽極化增強(qiáng)，極化電阻增加， 鋰離子脫出受阻，放電電壓迅速下降，從而限制了鋰離子電池在大電流充放電下充放電容 量的保持和能量密度的提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述目前應(yīng)用于鋰離子電池的粘結(jié)劑的不足，提供一種 鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑不僅對電極材料具有良好的粘附性，而且其離子 電導(dǎo)率高，因此能夠改善電池在大電流充放電下容量及能量密度的提高。
[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導(dǎo)電粘結(jié) 齊U，該粘結(jié)劑中包括含氟磺酰亞胺鋰離子聚合物，所述的含氟磺酰亞胺鋰離子聚合物的結(jié) 構(gòu)式如下：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑，其特征是：該導(dǎo)電粘結(jié)劑包括含氟磺酰亞胺鋰 離子聚合物，所述的含氟磺酰亞胺鋰離子聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：
其中，Rf指代-CmF2m-或者-[CF2CF 2] OCF2CF2-，m是1到40的整數(shù)，包括1和40 ;聚合度 n為10到2000的整數(shù)，包括10和2000。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑，其特征是：所述的聚合度n 為100到1500的整數(shù)，優(yōu)選為500到1000的整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑，其特征是：所述的導(dǎo)電粘結(jié) 劑還包括機(jī)氟聚合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑，其特征是：所述的機(jī)氟聚合 物是PVDF。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極用導(dǎo)電粘結(jié)劑，其特征是：所述的含氟磺酰 亞胺鋰離子聚合物與所述的有機(jī)氟聚合物的質(zhì)量比為9:1?1:9,優(yōu)選為5:1?1:5,最優(yōu) 選為2:1?1:2。
6. -種鋰離子電池正極，其特征是：所述的正極材料包括基體材料層以及涂覆在該基 體材料層表面的活性材料層，所述的活性材料層包括正極活性材料、導(dǎo)電劑和權(quán)利要求1 至5中任一權(quán)利要求所述的粘結(jié)劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6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 LiFeP04、LiCo02、LiMn204 以及 Li (NiCoMn) 02 中的一種或幾種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極，其特征是：所述的導(dǎo)電劑包括乙炔黑、 Super P、碳納米管、科琴黑中的一種或幾種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池正極，其特征是：以正極活性材料的質(zhì)量份數(shù)為 100份計，導(dǎo)電劑的質(zhì)量份數(shù)為1?15份，粘結(jié)劑的質(zhì)量份數(shù)為1?15。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6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N-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(dǎo)電劑研磨混合后加入粘結(jié)劑溶液中，得到活性材料漿料； 步驟2、將活性材料漿料均勻涂覆在基體材料層表面，60°C?120°C真空烘干壓實后， 得到鋰離子電池正極。
【文檔編號】H01M4/62GK104282909SQ201310292725
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】薛立新, 石倩茹, 魏增斌, 盛建芳, 張堯劍 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所