电池的制作方法_2

文档序号:9575542阅读:来源:国知局
及LiCo〇2也应该广泛地理解为包括经过各种渗杂、包覆 等改性的,通式分别符合LixMi yM' y狂〇4)。和LiihMyM' zM"。〇2+。的正极活性物质。
[0037] 正极活性物质为能可逆脱出-嵌入裡离子的物质时,优选可W选用如LiMn2〇4、 LiFeP〇4、LiCo〇2、LiMxP〇4、LiMxSiOy(其中M为一种变价金属)等化合物。此外,本发明的正 极活性物质为能可逆脱出-嵌入钢离子的物质时,优选可W选用NaVP〇4F等。
[0038] 具体的,正极还包括负载正极活性物质的正极集流体,正极集流体仅作为电子传 导和收集的载体,不参与电化学反应,即在电池工作电压范围内,正极集流体能够稳定的存 在于电解液中而基本不发生副反应,从而保证电池具有稳定的循环性能。
[0039] 正极集流体的材料选自碳基材料、金属或合金中的一种。
[0040] 碳基材料选自玻璃碳、石墨巧、石墨片、泡沫碳、碳租、碳布、碳纤维中的一种。在具 体的实施方式中,正极集流体为石墨,如商业化的石墨压制的巧,其中石墨所占的重量比例 范围为90-100%。
[0041]金属包括Ni、Al、化、化、Pb、Ti、化、Mo、Co、Ag或经过纯化处理的上述金属中的一 种。
[0042] 合金包括不镑钢、碳钢、Al合金、Ni合金、Ti合金、化合金、Co合金、Ti-Pt合金、 Pt-化合金或经过纯化处理的上述金属中的一种。
[0043] 不镑钢包括不镑钢网、不镑钢巧,不镑钢的型号包括但不仅限于不镑钢304或者 不镑钢316或者不镑钢316L中的一种。
[0044] 优选地,对正极集流体进行纯化处理,其的主要目的是,使正极集流体的表面形成 一层纯化的氧化膜,从而在电池充放电过程中,能起到稳定的收集和传导电子的作用,而不 会参与电池反应,保证电池性能稳定。正极集流体纯化处理方法包括化学纯化处理或电化 学纯化处理。
[0045] 化学纯化处理包括通过氧化剂氧化正极集流体,使正极集流体表面形成纯化膜。 氧化剂选择的原则为氧化剂能使正极集流体表面形成一层纯化膜而不会溶解正极集流体。 氧化剂选自但不仅限于浓硝酸或硫酸高饰(Ce(S〇4)2)。
[0046] 电化学纯化处理包括对正极集流体进行电化学氧化或对含有正极集流体的电池 进行充放电处理,使正极集流体表面形成纯化膜。
[0047] 更加优选的,正极还包括负载正极活性物质的复合集流体,复合集流体包括正极 集流体和包覆在正极集流体上导电膜。
[0048] 导电膜的选材必须满足在水系电解液中可W稳定存在、不溶于电解液、不发生溶 胀、高电压不能被氧化、易于加工成致密、不透水并且导电的膜。一方面,导电膜对正极集流 体可W起到保护作用,避免水系电解液对正极集流体的腐蚀。另一方面,有利于降低正极片 与正极集流体之间的接触内阻,提高电池的能量。
[0049] 优选的,导电膜的厚度为10Um~2mm,导电膜不仅能够有效的起到保护正极集流 体的作用,而且有利于降低正极活性物质与正极集流体之间的接触内阻,提高电池的能量。
[0050] 正极集流体具有相对设置的第一面和第二面,优选的,正极集流体的第一面和第 二面均包覆有导电膜。
[0051] 导电膜包含作为必要组分的聚合物,聚合物占导电膜的重量比重为50~95%,优 选的,聚合物选自热塑性聚合物。为了使导电膜能够导电,有两种可行的形式:(1)聚合物 为导电聚合物;(2)除了聚合物之外,导电膜还包含导电填料。
[0052] 导电聚合物选材要求为具有导电能力但电化学惰性,即不会作为电荷转移介质的 离子导电。具体的,导电聚合物包括但不仅限于聚己快、聚化咯、聚喔吩、聚苯硫離、聚苯胺、 聚丙帰腊、聚哇晰、聚对苯撑(polyparaphenylene)及其任意混合物。导电聚合物本身就具 有导电性,但还可W对导电聚合物进行渗杂或改性W进一步提高其导电能力。从导电性能 和电池中的稳定使用考量,导电聚合物优选聚苯胺、聚化咯、聚喔吩和聚己快。
[0053]同样的,导电填料的选材要求为表面积小、难于氧化、结晶度高、具有导电性但电 化学惰性,即不会作为电荷转移介质的离子导电。
[0054] 导电填料的材料包括但不仅限于导电聚合物、碳基材料或金属氧化物。导电填料 在导电膜中的质量百分比范围为5~50%。导电填料的平均粒径并没有特别限定,通常范 围在IOOnm~100ym。
[0055] 当导电膜中包含导电填料时,导电膜中的聚合物优选包含起到结合导电填料作用 的非导电聚合物,非导电聚合物增强了导电填料的结合,改善了电池的可靠性。优选的,非 导电聚合物为热塑性聚合物。
[0056] 具体的,热塑性聚合物包括但不仅限于聚帰姪如聚己帰、聚丙帰,聚了帰,聚氯己 帰,聚苯己帰,聚醜胺,聚碳酸醋,聚甲基丙帰酸甲醋,聚甲醒,聚苯離,聚讽,聚離讽、了苯橡 胶或聚偏氣己帰中的一种或多种。其中,优选为聚帰姪、聚醜胺和聚偏氣己帰。送些聚合物 容易通过热而烙化,因此容易与正极集流体复合在一起。此外,送些聚合物具有大电位窗 口,从而使正极稳定并为电池输出密度节省重量。优选的,导电膜通过热压复合、抽真空或 喷涂的方式结合到正极集流体上。
[0057] 在具体的实施方式中,制备正极时,除了正极活性物质之外,通通常还会添加正极 导电剂和正极粘结剂来提升正极的性能。
[005引正极导电剂选自导电聚合物、导电氧化物、导电陶瓷、活性碳、石墨帰、碳黑、石墨、 碳纤维、金属纤维、金属粉末、W及金属薄片中的一种或几种。优选的,W正极的质量百分比 为基准,其中,正极导电剂的质量百分比为5%~15%。
[0059]正极粘结剂可W选自聚己帰氧化物、聚丙帰氧化物,聚丙帰腊、聚醜亚胺、聚醋、聚 離、氣化聚合物、聚二己帰基聚己二醇、聚己二醇二丙帰酸醋、聚己二醇二甲基丙帰酸中的 一种、或上述聚合物的混合物及衍生物。更优选地,正极粘结剂选自聚四氣己帰(PTFE)、聚 偏氣己帰(PVD巧或了苯橡胶(SBR)。
[0060] 在具体的实施方式中,制备电池时,正极中还添加二氧化娃,W正极的质量百分比 为基准,二氧化娃的质量百分含量为0. 5%~2. 5%,进一步优选的,W正极的质量百分比 为基准,二氧化娃的质量百分含量为1%。优选的,所添加的二氧化娃为纳米级。
[0061] 正极中的二氧化娃可WW二氧化娃粉末的形式加入到正极,也可WW娃溶胶的形 式加入到正极,或者W其他形式加入正极。在W娃溶胶的形式加入到正极时,娃溶胶中二氧 化娃的含量为20%~30%,进一步优选的,娃溶胶中二氧化娃的含量为25%。
[0062] 具体的,在正极中添加二氧化娃的方式可为先将正极活性材料W及正极导电剂、 正极粘结剂一起混合制备正极浆料,再向正极浆料中添加娃溶胶或者二氧化娃粉末或者其 他形式的二氧化娃,混合形成含有二氧化娃的正极浆料;也可W是将娃溶胶或者二氧化娃 粉末或者其他形式的二氧化娃与正极或新材料W及正极导电剂等直接混合,得到混合粉末 后,再制备正极浆料,进而制得正极,或者直接W混合粉末制得正极。在正极中添加二氧化 娃能够改善该类型离子交换电池的自放电问题,提高电池自放电后的容量恢复率,W娃溶 胶形
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