二次电池用负极粘结剂、二次电池用电极的制作方法_3

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上并进行干燥,从而可以制造二次电池用负极。
[0073] 可以使用水作为所述溶剂。如上所述,不同于现有的NMP等有机溶剂,而是能够使 用水作为溶剂,因此有利于运营成本和环境方面。
[0074] 在一个具体实施例中,包括所述电极活性物质、负极粘结剂以及溶剂的所有浆料 中,以固体含量为基准,可包括〇. 〇 1重量%至10重量%的所述藻酸盐。在所述范围内,其 操作性、成型性优异,且二次电池的结构稳定维持特性和粘结性优异,同时具有优异的二次 电池的低温功率特性和高温功率特性以及循环特性。例如,可包括0. 01、0. 02、0. 03、0. 04、 0· 05、0· 1、0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、1、2、3、4、5、6、7、8、9 或者 10 重量% 的所述 藻酸盐。
[0075] 在一个具体实施例中,所包括的所述电极活性物质和所述负极粘结剂以固体含量 为基准,其重量比可为10:1至100:1。所包括的含量在上述范围内时,所述负极粘结剂的粘 结效果优异,同时可提高每相同体积的所述负极活性物质的比率,从而可实现二次电池的 高容量化。例如,所包括的重量比可以是15:1至80:1。
[0076] 二次电池
[0077] 本发明的又一方面涉及一种包括所述二次电池用负极的二次电池。
[0078] 在一个具体实施例中,所述电池包括正极、负极以及电解质,所述负极可包括前述 的二次电池用电极。
[0079] 图1是表示本发明的一个具体实施例的二次电池的结构。参照图1,在本发明的一 个具体实施例中,所述二次电池100可包括正极10、负极20、插入所述正极10与负极20之 间的隔膜30以及电解质(未图示)。
[0080] 在一个具体实施例中,所述正极10可包括正极活性物质和正极粘结剂。在另一个 具体实施例中,所述正极10可包括正极活性物质、导电材料以及正极粘结剂。
[0081] 所述正极集电体除不锈钢、铝、镍、铁、铜、钛、碳、导电树脂外,还可使用对铜或不 锈钢的表面上进行碳、镍或者钛的处理的铜或不锈钢,或者镀覆有导电性金属的碳纤维或 者塑料纤维网等。
[0082] 所述正极活性物质可使用普通的正极活性物质。例如,可使用LiCoO2, LiNiu x) MxO2 (X 为 0.95 至 1,M 为 Al、Co、Ni、Mn 或者 Fe)或者 LiMn2O4等。
[0083] 所述导电材料可使用天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴碳黑、碳纤维等碳基 材料;铜、镍、铝、银等金属粉末或者金属纤维;聚苯衍生物等导电性高分子材料,并可单独 使用其中一种或混合使用两种以上。
[0084] 所述正极粘结剂可使用偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物(VDF/HFP)、聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)等。并且,可单独 使用其中一种或混合使用两种以上。
[0085] 用作所述正极粘结剂的溶剂可使用水和有机溶剂等,但并不限定于此。可以使用 N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮以及二甲基乙酰胺等作为所述有机溶 剂,但并不限定于此。
[0086] 参照图1,所述正极10可通过以下步骤制造,即,将所述正极活性物质、导电材料 和正极粘结剂与所述溶剂进行混合,制造正极浆料,之后涂布在所述正极集电体12的至少 一个面上并进行干燥,形成正极活性物质涂层14。
[0087] 所述电解质可以使用普通的电解质。例如,可以使用如A+B结构的盐在有机溶 剂中溶解并分离而形成的电解质,其中,所述A +B结构的盐中的所述A+包括如Li +、Na+ 和K+的碱金属阳离子或者由该碱金属阳离子组合构成的离子,所述B包括如PF6、BF4、 Cl、Br、I、ClO 4、AsF6、CH3CO2、CF3SO 3、N(CF3SO2)2 以及 C(CF 2S02)3 的负离子或者由 该负离子组合构成的离子,所述有机溶剂由碳酸丙稀酯(propylene carbonate, PC)、碳 酸乙稀酯(ethylene carbonate, EC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate, DEC)、碳酸二 甲酯(dimethyl carbonate, DMC)、碳酸二丙酯(dipropyl carbonate, DPC)、二甲基亚 讽(dimethyl sulfoxide)、乙臆(acetonitrile)、乙二醇二甲酿(dimethoxyethane)、 乙二醇二乙酿(diethoxyethane)、四氢咲喃(tetrahydrofuran)、N-甲基-2-吡略烧酮 (N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate, EMC)、伽玛丁内 酯(γ-butyrolactone)或者其混合物构成。
[0088] 所述隔膜30可以使用普通的隔膜。例如,可以使用耐化学性和疏水性的聚丙烯等 烯烃基聚合物;由玻璃纤维或者聚乙烯构成的片材或无纺布。
[0089] 如前所述,所述负极20可以通过普通的制造方法制造。例如,将所述电极活性物 质和负极粘结剂与溶剂进行混合,制造负极浆料,之后将所述负极浆料涂布在所述负极集 电体22的至少一个面上,并进行干燥,形成负极活性物质涂层24。
[0090] 在一个具体实施例中,所述二次电池通过HPPC放电功率测量方法测量的常温功 率密度可以是3, 700W/kg以上。在具体实施例中,所述常温功率密度可以是3, 700W/kg至 6, 000W/kg〇
[0091] 在一个具体实施例中,所述二次电池通过冷启动试验(Cold Cranking Test)测量 的-30°C冷启动功率可以是25W以上。在具体实施例中,所述-30°C冷启动功率可以是25W 至 85W。
[0092] 此时,所述 HPPC(hybrid pulse power characterization)放电功率测量方法是 国际标准化的方法,是由美国能源部(department of energy,DOE)规定的方法,其规定了 功率的测量条件(参照:FreedomCar battery test manual for power-assist hybrid electric vehicles, D0E/ID-11069, 2003)〇
[0093] 并且,所述冷启动试验是由德国汽车工业协会(Verband der Automobilindustrie,VDA)规定的-30 °C冷启动功率测量条件(参照:TEST SPECIFICATION FOR LI-ION BATTERY SYSTEMS IN HYBRID ELECTRIC VEHICLES RELEASE I. 0(2007-03-05)) 〇
[0094] 以下,通过本发明的优选实施例对本发明的结构和作用进行更详细的说明。但是, 以下实施例只是为了有助于理解本发明而例举的,本发明的保护范围并不限定于以下实施 例。下面没有记载的内容是本领域的技术人员完全能够技术性地推导出的内容,因此省略 其说明。
[0095] 实施例和比较例
[0096] (a)正极:正极集电体是通过在两面镀覆铜的碳纤维网片上镀覆包括PVDF、NMP和 乙炔黑的分散液而制造。在所述正极集电体的两面通过普通的方法涂布正极浆液,并进行 干燥和乳制,形成正极活性物质涂层,由此制造正极,其中所述正极浆液是将以1:1重量比 包括1^1120 4(11?))和1^附1/3(:〇1/鄭1/30 2 (懇1)的正极活性物质、导电材料(碳黑)、溶剂(丙 酮)以及正极粘结剂(PVDF)进行混合而成。
[0097] (b)电解质:
[0098] 准备了包括以IM浓度溶解于乙基碳酸酯(EC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯 (DEC)/碳酸亚丙酯(PC)混合液中的LiPF 6的电解质。
[0099] (c)隔膜:
[0100] 准备了聚乙烯隔膜。
[0101] (dl)负极:将负极粘结剂、电极活性物质(负极活性物质、人造石墨)以及溶剂 (水)进行混合,制造负极浆料,之后涂布于负极集电体(铜箱)上部,形成干涂层厚度 为100 μm的电极活性物质涂层,从而制造负极,其中,将海藻酸钠作为负极粘结剂,所述海 藻酸钠的分子量为120,000g/mol,在20°C所检测的1%水溶液的粘度为15cPs,所包含的 D-甘露糖醛酸块摩尔数(M ni)/L-古洛糖醛酸盐块摩尔数(Mg)的比值(MnZMg)为0. 1。此时, 在所述负极中,以19:1重量比包括电极活性物质和负
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