高溫特性及低溫特性優(yōu)異的二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高溫特性及低溫特性優(yōu)異的二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 二次電池是能夠充電及放電的電池，用于數(shù)碼相機(jī)、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、移 動(dòng)電話等。這種二次電池有鎳-鎘電池、鎳-金屬混合動(dòng)力電池、鎳-氫電池、鋰二次電 池等。其中，鋰二次電池與鎳-鎘電池及鎳-金屬混合動(dòng)力電池等其它二次電池相比， 運(yùn)行電壓高，并且單位重量的能量密度的特性優(yōu)異，因此被廣泛使用（韓國(guó)公開專利第 2〇13_0〇97914 號(hào)等）
[0003] 另一方面，六氟磷酸鋰（LiPF6)為在二次電池的電解液中通常使用的鹽，在低溫 下鋰離子的迀移率降低，在高溫下，使得因HF產(chǎn)生而引起的正極活性物質(zhì)中的金屬溶出離 子加速，從而存在容量劣化的問題。并且，當(dāng)LiPF6的含量過高時(shí)，在高溫下發(fā)生二次電池 (cell)的膨脹（swelling)。因此，本發(fā)明的發(fā)明人在研究低溫及高溫中均優(yōu)異的二次電池 的過程中，確認(rèn)了使用以特定比例包含LiPF6&LiFSI的電解液和正極集電體被碳層涂覆 的正極時(shí)，在低溫和高溫下的特性均優(yōu)異，并且二次電池的壽命也得到延長(zhǎng)，從而完成了本 發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的技術(shù)問題
[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種高溫特性及低溫特性優(yōu)異的二次電池
[0006] (二）技術(shù)方案
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種二次電池，所述二次電池包括：正極、負(fù)極，以 及電解液，所述正極包括：正極集電體、包括粘合劑及碳的碳層，以及活性物質(zhì)層，所述電解 液包括：LiPF6&LiFSI。
[0008] (三）有益效果
[0009] 本發(fā)明的二次電池不僅高溫特性及低溫特性均優(yōu)異，而且由于正極的腐蝕受到抑 制，因此，具有二次電池的壽命也得到延長(zhǎng)的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明涉及一種二次電池，其特征為，所述二次電池包括：正極、負(fù)極，以及電解 液，所述正極包括：正極集電體、包括粘合劑及碳的碳層，以及活性物質(zhì)層，所述電解液包括 1^卩卩 6及LiFSI。
[0011] 以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0012]
[0013] 本發(fā)明的正極包含以正極集電體、碳層及活性物質(zhì)層的順序?qū)臃e的層積體
[0014] ιΗ極集電體
[0015] 本發(fā)明的正極集電體，只要是通常用于二次電池的正極集電體即可，不受特別的 限制。例如，作為本發(fā)明的正極集電體可以使用鋁箱，但并不限定于此。
[0016] 碳層
[0017] 本發(fā)明的碳層涂覆正極集電體，并防止所述活性物質(zhì)層和所述正極集電體直接接 觸。當(dāng)沒有本發(fā)明的碳層時(shí)，正極集電體被電解液內(nèi)的LiFSI鹽腐蝕。
[0018] 所述碳層包含粘合劑及碳。
[0019] 所述粘合劑優(yōu)選為N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP)非溶解性粘合劑。例如，本發(fā) 明的碳層的粘合劑可以為聚丙烯酸酯系列粘合劑、藻酸鹽（alginate)系列粘合劑、聚 乙稀醇或丁苯橡膠（styrenebutadienerubber，SBR)/駿甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC)粘合劑，優(yōu)選為聚丙稀酸（poly(acrylicacid)，PAA)、聚甲基丙稀酸甲酯 (poly(methylmethacrylate)，PMMA)、聚乙稀醇（polyvinylalcohol，PVA)、藻酸鹽、丁苯 橡膠、羧甲基纖維素等。將NMP溶解性粘合劑，例如，將聚偏二氟乙烯（PVDF)作為所述粘合 劑使用時(shí)，涂覆正極活性物質(zhì)時(shí)所使用的溶劑NMP會(huì)使碳層發(fā)生膨脹，從而正極可能會(huì)被 腐蝕。因此，本發(fā)明優(yōu)選在碳層中不使用PVDF等NMP溶解性粘合劑。
[0020] 所述碳不受特別的限制，例如，可以選自由石墨、炭黑、乙炔黑、碳納米管、石墨烯、 科琴黑（ketjenblack)及乙炔炭黑（denkablack)組成的組。
[0021] 所述碳層以1:0. 2至1. 2重量比包含碳和粘合劑。當(dāng)所述粘合劑的重量比小于 〇. 2時(shí)，碳層不能很好地形成涂覆；當(dāng)粘合劑的重量比超過1. 2時(shí)，則由于粘合劑而使電阻 變強(qiáng)，從而使二次電池的特性劣化。
[0022] 本發(fā)明的碳層除了包含粘合劑及碳之外，還可以進(jìn)一步包含適當(dāng)?shù)膫鲗?dǎo)性聚合物 等。
[0023] 活件物質(zhì)層
[0024] 本發(fā)明的正極活性物質(zhì)層包含N-甲基-2-吡咯烷酮作為溶劑，還包含除此之外的 活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)的使用不受限制，可以使用通常用于二次電池正極中的活性物質(zhì)。
[0025] 用于活性物質(zhì)層中的粘合劑不受特別的限制。例如，可以將PVDF等用作活性物質(zhì) 層的粘合劑，從而在碳層上涂覆活性物質(zhì)層。
[0026] 電解液
[0027] 本發(fā)明的電解液以1:0. 3至2.0的重量比包含LiFSI和LiPF6。當(dāng)LiPF6的重量 比小于0. 3或只使用LiFSI而不使用LiPFJt，則阻礙高溫特性，尤其在70°C以上的條件 下，在二次電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，從而產(chǎn)生膨脹，并且發(fā)生容量維持率降低的現(xiàn)象。另一方面， 當(dāng)LiPF6的重量比超過2. 0或只使用LiPF^不使用LiFSI時(shí)，則LiFSI所引起的低溫功 率及高溫存儲(chǔ)特性的改善效果甚微，從而導(dǎo)致在低溫下的鋰離子迀移率降低，并且1^?&在 50~60°C的溫度下容易被分解。
[0028] 本發(fā)明的電解液可以包含碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯等通常用于二次 電池電解液的溶劑。
[0029] 二次電池
[0030] 本發(fā)明涉及一種二次電池，其特征為，所述二次電池包括：正極、負(fù)極，以及電解 液，所述正極包括：正極集電體、包括粘合劑及碳的碳層，以及活性物質(zhì)層，所述電解液包 括：LiPF6&LiFSI。
[0031] 本發(fā)明的二次電池的高溫特性及低溫特性均優(yōu)異。這時(shí)，所述高溫是指65-75Γ， 優(yōu)選為70°C，所述低溫是指-30°C。另外，本發(fā)明的二次電池中由于使用了碳層，因此，防止 了正極的腐蝕，從而具有二次電池的壽命得到延長(zhǎng)的特征。這是因?yàn)楸景l(fā)明的二次電池以 特定比例包含LiPFjPLiFSI，從而不僅高溫特性及低溫特性均得到提高，而且通過使用碳 層來防止LiFSI所引起的正極腐蝕，并且由于正極活性物質(zhì)層的甲基吡咯烷酮，使得二次 電池的效率得到了提高。為此，本發(fā)明的二次電池的碳層在二次電池循環(huán)期間不會(huì)發(fā)生膨 脹并保護(hù)正極集電體。
[0032] 參照下面詳細(xì)敘述的實(shí)施例及實(shí)驗(yàn)例，會(huì)使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征更加明確。然而， 本發(fā)明并不限定于下面公開的實(shí)施例及實(shí)驗(yàn)例，可以通過其它多種方式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例及 實(shí)驗(yàn)例的提供只是為了使本發(fā)明充分公開，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員說明本發(fā)明的范疇，本 發(fā)明的范圍僅被權(quán)利要求的范圍所定義。
[0033] 〈實(shí)施例1>
[0034] 正極