包含用于防止与电解液反应的涂层的电极的制作方法_2

文档序号:9476408阅读:来源:国知局
池用电极中,如上所述将利用铝(A1)和/或氧化铝 (A1203)涂布的电极混合物涂布在电极集电器上。因此,本发明提供包含所述电极的二次电 池。在此,二次电池可以为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池。
[0049] 在一个具体实施方案中,锂二次电池通常由正极、负极、置于正极与负极之间的隔 膜和含锂盐的非水电解质构成,下面对电池的其他成分进行说明。
[0050] 通常,通过在将正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物作为电极混合物涂布 在正极集电器上之后进行干燥来制备正极。在这种情况下,根据需要,所述混合物还可以包 含填料。
[0051] 除了由式1或2表示的锂过渡金属氧化物以外,正极活性材料的实例还可以包括: 层状化合物,诸如氧化锂钴(LiC〇02)和氧化锂镍(LiNi02)或利用一种以上的过渡金属置 换的化合物;由Li1+xMn2 x04(其中0彡X彡0. 33)表示的锂锰氧化物诸如LiMn03、LiMn203和LiMn02;锂铜氧化物(Li 2Cu02);钒氧化物,诸如LiV30s、LiV 304、V205和Cu 2V207;具有式 LiNh XMX02(其中 Μ = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B 或 Ga,且 0· 01 彡 x 彡 0· 3)的 Ni 位点型锂 镍氧化物;具有式LiMn2xMx02(其中Μ = 0)、附、?6、0、211或了3,且0.01彡叉彡0.1)或式 Li2Mn3M0s (其中M = Fe、Co、Ni、Cu或Ζη)的锂锰复合氧化物;由LiNixMn2 χ04表示的尖晶石 结构的锂锰复合氧化物;其中一些Li原子被碱土金属离子置换的LiMn204;二硫化物化合 物;Fe2 (M〇04) 3;等,但本发明的实施方案不限于此。
[0052] 正极集电器通常制造成3~500 μ m的厚度。正极集电器没有特别限制,只要其在 制造的锂二次电池中不引起化学变化且具有高导电性即可。例如,正极集电器可以由不锈 钢,铝,镍,钛,烧结碳,用碳、镍、钛或银进行表面处理的铝或不锈钢等制成。正极集电器可 以在其表面具有微小的不规则处以增加正极活性材料与正极集电器之间的附着力。另外, 可以以包括膜、片、箱、网、多孔结构、泡沫和无纺布的各种形式中的任一种使用正极集电 器。
[0053] 基于包含正极活性材料的混合物的总重量,通常以1~50重量%的量添加导电材 料。对于导电材料没有特别限制,只要其在制造的电池中不引起化学变化且具有导电性即 可。例如,可以使用:石墨如天然或人造石墨;炭黑类材料如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭 黑、炉黑、灯黑和热裂法炭黑;导电纤维如碳纤维和金属纤维;金属粉末如氟化碳粉末、铝 粉和镍粉;导电晶须如氧化锌晶须和钛酸钾晶须;导电金属氧化物如二氧化钛;导电材料 如聚亚苯基衍生物;等。
[0054] 粘合剂是有助于活性材料与导电材料之间的结合和活性材料对集电器的结合的 成分。基于包含正极活性材料的混合物的总重量,通常以1~50重量%的量添加粘合剂。 粘合剂的实例包括但不限于聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤 维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM)、磺 化的EPDM、丁苯橡胶、氟橡胶和各种共聚物。
[0055] 填料为任选地使用以抑制正极膨胀的成分。填料没有特别限制,只要其为在制造 的电池中不引起化学变化的纤维材料即可。填料的实例包括烯烃基聚合物如聚乙烯和聚丙 烯;以及纤维材料如玻璃纤维和碳纤维。
[0056] 本发明还提供包含电极的二次电池,所述二次电池可以为锂离子电池、锂离子聚 合物电池或锂聚合物电池。
[0057] 通过在负极集电器上对负极活性材料进行涂布、干燥和压制可以制备负极。根据 需要,还可以选择性地包含上述导电材料、粘合剂、填料等。
[0058] 负极活性材料的实例包括碳如硬碳和石墨基碳;金属复合氧化物如 LixFe203(0 < X < 1),LixW02(0 < X < 1),SnxMei xMe' y0z(Me :Mn,Fe,Pb 或 Ge ;Me' :A1,B,P, Si,I、II和III族元素,或者卤素;0〈x彡1 ;1彡y彡3 ;且1彡z彡8);锂金属;锂合金;硅 基合金;锡基合金;金属氧化物如 SnO、Sn02、PbO、Pb02、Pb203、Pb 304、Sb203、Sb20 4、Sb205、GeO、 6602、8"03、8"04或扮205;导电聚合物如聚乙炔 ;和1^-(:〇-附基材料;钛氧化物;锂钛氧化 物;等等,特别是碳基材料和/或Si。
[0059] 负极集电器通常制造成3~500 μπι的厚度。负极集电器没有特别限制,只要其在 制造的电池中不引起化学变化且具有导电性即可。例如,负极集电器可以由铜,不锈钢,铝, 镍,钛,烧结碳,用碳、镍、钛或银进行表面处理的铜或不锈钢,以及铝-镉合金制成。与正极 集电器类似,负极集电器也可以在其表面具有微小的不规则处以提高负极集电器与负极活 性材料之间的附着力,并且可以以包括膜、片、箱、网、多孔结构、泡沫和无纺布的各种形式 使用负极集电器。
[0060] 隔膜设置在正极与负极之间,且将具有高离子渗透性和高机械强度的绝缘薄膜用 作隔膜。隔膜通常具有〇· 01 μ m~10 μ m的孔径和5 μ m~300 μ m的厚度。例如使用由如 下制成的片或无纺布作为隔膜:烯烃基聚合物如聚丙烯;或具有耐化学性和疏水性的玻璃 纤维或聚乙烯。当将固体电解质如聚合物等用作电解质时,固体电解质也可以作为隔膜。
[0061] 含有锂盐的非水电解质由非水电解质和锂组成。作为非水电解质,可以使用非水 有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质等,但本发明不限于此。
[0062] 非水有机溶剂的实例包括非质子有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、 碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢 呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、 硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环 丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸亚丙酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯和丙酸 乙酯。
[0063] 有机固体电解质的实例包括聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生 物、磷酸酯聚合物、聚海藻酸盐-赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和含有离子 离解基团的聚合物。
[0064] 无机固体电解质的实例包括但不限于锂(Li)的氮化物、卤化物和硫酸盐如Li3N、 Lil、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSi0 4、LiSi04-LiI_Li0H、Li2SiS3、Li 4Si04、Li4Si04-LiI_Li0H 和 Li3P04-Li2S_SiS2。
[0065] 锂盐是易溶于非水电解质的材料,其实例包括但不限于LiCl、LiBr、Lil、LiC104、 LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF 3S03、LiCF3C02、LiAsF6、LiSbF 6、LiAlCl4、CH3S03Li、(CF3S0 2) 2NLi、 氯硼烷锂、低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂和酰亚胺锂。
[0066] 另外,为了改善充放电特性和阻燃性,例如,可以向含有锂盐的非水电解质中添加 吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六甲基磷酰三胺、硝基苯衍生 物、硫、醌亚胺染料、N-取代的藝唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、 2-甲氧基乙醇、三氯化铝等。如果必要的话,为了赋予不燃性,电解质还可以包含含卤素的 溶剂如四氯化碳和三氟乙烯。此外,为了改善高温储存特性,非水电解质还可包含二氧化碳 气体,且还可以包含氟代碳酸亚乙酯(FEC)、丙烯磺酸内酯(PRS)等。
[0067] 在一个具体实施方案中,通过如下可以制备含有锂盐的非水电解质:将锂盐诸如 LiPF6、LiC104、LiBF4、LiN(S02CF 3)2等添加到包含作为高介电溶剂和环状碳酸酯的EC或PC 以及作为低粘度溶剂和线性碳酸酯的DEC、DMC或EMC的混合溶剂中。
[0068] 本发明提供包含所述二次电池作为单元电池的电池模块、包含所述电池模块的电 池组和包含所述电池组
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