专利名称：新型锂离子电池用粘结剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的电池粘结剂，尤其是一种适合用于锂离子电池体系的粘结 剂。
背景技术：
随着经济不断发展，必然引起石油、煤炭等自然资源枯竭、环境污染及地球温室效 应的加重，人类必须把握经济增长、环境保护和能源供给之间的平衡关系，目前世界上能源 每年的消费量折算成石油约为80亿吨，其中90%为化石燃料。按现在世界上能源每年的消 费速度，大约在100年至200后便会枯竭。新能源、节能技术及环保技术的综合高校开发和 利用，已成为十分紧迫的课题。锂离子电池因其具有电压高、容量大、自放电率小、无记忆效应、不含有毒物质、使 用温度范围广等特点，在便携式电子设备、电动汽车，空间技术、国防工业等领域展示出了 良好的应用前景。以日本为例锂离子电池近年来的年增长率在二次电池中已占到20%， 其使用率据测算2000年在笔记本电脑中已占95%，移动电话占50%以上。我国自改革开放 以来，家用电器和电子设备大量进入家庭，发展迅速，移动电话、笔记本电脑、摄像机、电动 汽车的需求也在日益增长、高能电池的需求相应的也在扩大，锂离子电池在我国同样具有 广阔的市场前景。我国从80年代初期，开始研究用于电子计算器使用的纽扣式电池，90年 代从美国引进了锂金属电池供国防军工使用，同时在国内开展了锂离子电池的研制工作。锂离子电池的正负极是采用可供锂离子自由嵌入脱出的活性材料，充电时，锂离 子从正极逸出嵌入负极，放电时则从负极脱出，嵌入正极。锂电池的电极是由炭素材料及锂的氧化物等活性物质经涂布法在集电体表面形 成的，即活性物质等分散到高分子溶液或高分子分散液后，涂布在集电体表面上。因此，用 作粘结剂的高分子要求有以下特性(1)制备电池时，含活性物质的涂膜不会从集电体上 脱开，不会产生裂痕，粘结性强；(2)在电解液中不溶；(3)经反复充放电，涂膜不会从集电 体上脱开，不产生裂痕，粘结性强；(4)用量少就有足够的粘结强度；(5)不与电解质反应。锂电池用的粘结剂的种类很多，多数采用聚偏氟乙烯(PVDF)。但聚偏氟乙烯为结 晶性聚合物，结晶度一般为50%左右，结晶熔融温度在140°C附近，因此在电池通常的使用 温度下，聚偏氟乙烯的结晶性使存在电解液体的分子很难流通，充放电负荷增大；在制备电 池时的干燥速度等不合适时，聚偏氟乙烯的收缩率与集电体的收缩率差异比较大，含活性 物质的涂膜不会从集电体上脱离；即使涂布干燥后没问题，但随着时间的迁移，在使用过程 中，也有由于电极的内部应力使电极合剂层从集电体上部分或全部剥离，负荷特性变差，引 起容量劣化。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种添加粘液酸锰配合物的锂离子电 池用粘结剂。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明是一种含有粘液酸锰配合物成分的锂 离子电池用粘结剂。其特征在于它是由微米级或纳米级粘液酸锰配合物粉末(微观形貌 如图1、2所示)和偏氟乙烯等聚合物均勻混合共聚制备而成的。其中粘液酸锰在粘结剂中 的质量百分比浓度在1 30%的范围内。粘液酸锰配合物(晶体结构如图3所示)，是由粘液酸为有机配体，二价锰离子为 中心离子通过配位键、氢键和分子间作用力等自组装而形成的具有高度规整的金属有机配 合物材料，具有较好的吸附能力和成膜成形性。通过改变粘液酸锰种类和比例可以调节粘 结剂的亲液性和疏液性，使之适合于各种不同的锂离子电池。本发明新型锂离子电池用粘结剂，其组份及重量含量如下
粘液酸锰配合物1 30 %偏氟乙烯60 99%。余量为四氟乙烯，三氟氯乙烯，六氟丙烯，丙烯酸酯等其他聚合物。本发明的新型锂离子电池用粘结剂具有比表面积大，吸附性能力强，成膜成形性 好，使用本发明粘结剂制备的锂离子电池能提高充放电容量，改善电池的循环特性。下面是本发明的一些实例，仅作为例证，而不应看做是对任何方面有所限制。显 然，对于本领域的技术人员来说，在不偏离公开内容的精神和范围以及权益要求范围的前 提下，可根据前述公开内容和讨论对本发明进行改进和深化。
图1微米级粘液酸锰配合物粉末微观形貌。图2纳米级粘液酸锰配合物粉末微观形貌。图3粘液酸锰配合物分子结构图。
具体实施例方式实施例1 本实施例新型锂离子电池用粘结剂制备过程如下1.粘液酸锰配合物粉末的制备(1)醋酸锰与粘液酸按照摩尔比1 1的比例溶解于水溶液中，充分搅拌，在80°C 下反应4小时，获得粘液酸锰配合物溶液。(2)加入适量的乙醇，降温冷却，静置沉淀、过滤、洗涤、干燥后得到白色粘液酸锰 配合物粉末。2.锂离子电池用粘结剂的制备由粘液酸锰配合物8%，偏氟乙烯90%，四氟乙烯2%的共聚物作为粘结剂。使用该粘结剂能提高锂电池正极材料覆碳磷酸铁锂的充放电容量3%左右。实施例2 1.粘液酸锰配合物粉末的制备(1)氯化锰与粘液酸按照摩尔比1 1的比例溶解于水溶液中，充分搅拌，在60°C 下反应6小时，获得粘液酸锰配合物溶液。(2)依次加入适量的乙醇、N, N- 二甲基甲酰胺，降温冷却，静置沉淀、过滤、洗涤、干燥后得到白色粘液酸锰配合物粉末。2.锂离子电池用粘结剂的制备由粘液酸锰配合物2%，偏氟乙烯75%，四氟乙烯20%，丙烯3%的共聚物作为粘 结剂，该粘结剂的柔软性和化学稳定性较好，使用该组成的粘结剂具有良好的冲放电循环 特性。实施例3 1.粘液酸锰配合物粉末的制备(1)硝酸锰与粘液酸按照摩尔比1 1的比例溶解于水溶液中，充分搅拌，在50°C 下反应7小时，获得粘液酸锰配合物溶液。(2)加入适量的乙醇，降温冷却，静置沉淀、过滤、洗涤、干燥后得到白色粘液酸锰 配合物粉末。2.锂离子电池用粘结剂的制备将偏氟乙烯70 %，三氟氯乙烯26 %的共聚物与4%的粘液酸锰配合物粉末共混构 成粘结剂，使用该粘结剂能提高电极活性混合物与集电体的粘结性防止电极材料脱落，在 一定程度上改善电池循环特性。
权利要求
一种用于锂离子电池体系的粘结剂。其特征在于它是由微米级或纳米级粘液酸锰配合物粉末(微观形貌如图1、2所示)和偏氟乙烯等聚合物均匀混合共聚制备而成的。其中粘液酸锰在粘结剂中的质量百分比浓度在1～30％的范围内。
全文摘要
本发明涉及一种新型的电池粘结剂，尤其是一种适合用于锂离子电池体系的粘结剂。其特征在于它是由微米级或纳米级粘液酸锰配合物粉末(微观形貌如图1、2所示)和偏氟乙烯等聚合物均匀混合共聚制备而成的。其中粘液酸锰在粘结剂中的质量百分比浓度在1～30％的范围内。本发明的新型锂离子电池用粘结剂具有比表面积大，吸附性能力强，成膜成形性好，使用本发明粘结剂制备的锂离子电池能提高充放电容量，改善电池的循环特性。
文档编号H01M4/62GK101924216SQ200910099670
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者冯云龙, 吕耀康, 王晓娟, 苏虹, 陈静 申请人:浙江师范大学