锂二次电池用阴极合剂及利用其的锂二次电池用阴极及锂二次电池的制作方法

文档序号:9923016阅读:672来源:国知局
锂二次电池用阴极合剂及利用其的锂二次电池用阴极及锂二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种裡二次电池用阴极合剂及利用其的裡二次电池的阴极及裡二次 电池。
【背景技术】
[0002] 随着电气、电子、通信及计算机行业的急速发展,对高性能、高稳定性的二次电池 的需求也日益增加,尤其,随着精密电气及电子产品的轻便短小化及携带化的趋势,也要求 作为该领域的核屯、部件的二次电池的薄膜化及小型化。
[0003] 应于运种要求,最近最受瞩目的电池之一为裡二次电池化ithium Seconda巧 Battery)。
[0004] 裡二次电池中常用的阴极的电极密度为1.4至1.6g/cc,如果为了提高所述阴极的 电极密度而进行挤压(press)工序,则电解液的浸溃特性会显著降低,从而诱发电池制备工 序上的问题,并且存在电池的寿命特性也降低等的问题。
[0005] 因此,为了解决前述的问题,人们尝试混合具有高强度小颗粒的石墨,或者添加碳 黑类的导电材料,但是在运种情况下,将诱发因电解液分离而降低电极的初始效率的问题, W及在高溫下电解液的副反应加速化的问题。
[0006] 韩国公开专利第2001-0064617号中公开了一种通过在裡金属微粒粉末中添加高 分子电解质来抑制电池的充放电中产生的枝晶的生成的技术,但是没有提出针对前述问题 的解决方案。
[0007] 【现有技术文献】
[000引【专利文献】
[0009] 韩国公开专利第2001-0064617号

【发明内容】

[001日]要解决的技术问题
[0011] 本发明的目的在于,提供一种能够制备高密度的阴极的裡二次电池用阴极合剂。
[0012] 本发明的目的在于,提供一种制备高密度的阴极时,电极中的电解液浸溃特性得 到改善的裡二次电池用阴极合剂。
[0013] 本发明的目的在于,提供一种裡二次电池用阴极,所述阴极的密度高,且循环特性 及高溫存储特性得到显著改善,并且单位体积的容量密度大。
[0014] 技术方案
[0015] 1.-种裡二次电池用阴极合剂,所述裡二次电池用阴极合剂包含阴极活性物质、 粘合剂及粒径为200nm至200皿的金属氧化物填料。
[0016] 2.在所述1的裡二次电池用阴极合剂中,所述填料为选自氧化侣(Ab化)、氨氧化侣 (A1(0H)3)、铁酸领(BaTi〇3)、氧化锋(ZnO)、氧化领(BaO)、二氧化错(Zr〇2)、二氧化铁 (Ti〇2)、裡铁氧化物(Xithium Ti1:anium Oxide)及裡钻氧化物(Xithium Cobalt Oxide)中 的至少一种。
[0017] 3.在所述I的裡二次电池用阴极合剂中,所述填料的粒径为250nm至1.5皿。
[001引 4.在所述1的裡二次电池用阴极合剂中,所述填料包含铁电体(ferroelectrics)。
[0019] 5.在所述4的裡二次电池用阴极合剂中,所述铁电体包含选自铁酸铅(PbTi〇3)、错 铁酸铅(PbTi〇3-化Zr化)及憐酸二氨锭(NH4出K)4)中的至少一种。
[0020] 6 .在所述1的裡二次电池用阴极合剂中,W阴极合剂总重量计,包含0.5至10重 量%的所述填料。
[0021] 7.在所述1的裡二次电池用阴极合剂中,所述阴极活性物质包含选自马铃馨形状 的人造石墨、中间相碳微球(MesoCarbon MicroB ead,MCMS)形状的人造石墨、经过表面处 理的天然石墨、对酪醒树脂进行热分解的难石墨化碳(y琴巧到岂全,hard carbon)、对 巧喃树脂进行热分解的难石墨化碳化ard carbon)、对焦炭、针状焦及渐青(Pitch)进行碳 化的易石墨化碳(叫耳巧呈}巧么,3〇的carbon)中的至少一种的碳物质。
[0022] 8.在所述1的裡二次电池用阴极合剂中,所述粘合剂为选自聚四氣乙締(PTFE)、聚 偏二氣乙締(PVdF)、纤维素、聚乙締醇、簇甲基纤维素(CMC)、淀粉、径丙基纤维素、聚乙締化 咯烧酬、四氣乙締、聚乙締、聚丙締、乙締-丙締-二締共聚物巧PDM)、横化乙締-丙締-二締共 聚物化PDM)、下苯橡胶(Styrene-butadien rubber)及氣橡胶中的至少一种。
[0023] 9. -种裡二次电池用阴极,所述阴极通过权利要求1至8中任一项所述的的阴极合 剂来制备。
[0024] 10.在所述9的裡二次电池用阴极中,所述阴极的电极密度为1.6g/ccW上。
[00巧]11. 一种裡二次电池,所述裡二次电池包含9中所述的阴极。
[00%]有益效果
[0027] 通过使用本发明的裡二次电池用阴极合剂,从而能够制备电极中的电解液浸溃特 性得到改善的高密度的裡二次电池用阴极。
[0028] 另外,通过使用本发明的裡二次电池用阴极合剂,从而能够制备循环特性及高溫 存储特性得到显著改善,且单位体积的容量密度大的裡二次电池用阴极。
【具体实施方式】
[0029] 本发明设及一种裡二次电池用阴极合剂及利用其的裡二次电池,所述裡二次电池 用阴极合剂由于包含阴极活性物质、粘合剂、粒径为200nm至200WI1的金属氧化物填料及溶 剂,从而能够提供电解液的浸溃特性得到改善,且循环特性及高溫存储特性优异,并且单位 体积的容量密度大的高密度阴极。
[0030] 下面,对本发明进行详细说明。
[00川裡二次电池用阴极合剂
[0032] 本发明的裡二次电池用阴极合剂包含阴极活性物质、粘合剂、粒径为2(K)nm至20化 m的金属氧化物填料及溶剂。
[0033] 根据本发明,包含粒径为200nm至200皿的作为填料的氧化侣(Al2〇3)。
[0034] 对于裡二次电池,如果为了制备密度高的电极而进行挤压工序,则电解液的浸溃 特性及充放电容量会降低,由此,为了解决所述问题而添加高强度的小颗粒的石墨或碳黑 类的导电材料时,存在因电解液在电极边缘分解而使电极的初始效率降低的问题,W及在 高溫下电解液的副反应加速化的问题。
[0035] 对此,本发明的阴极合剂由于包含强度高且与电解液的亲和性优异的金属氧化物 填料,从而在制备高密度的阴极时,即使经过挤压工序,也不会堵住电解液的通道(path), 同时还能够确保最小限度的通道,从而能够提供电解液的浸溃特性得到改善的高密度的裡 二次电池用阴极。
[0036] 另外,如果使用本发明的阴极合剂,则在制备高密度的阴极时,能够提供循环特性 优异,并且通过防止高溫下的电解液的副反应来使得高溫存储特性显著,且单位体积的容 量密度大的裡二次电池用阴极。
[0037] 所述金属氧化物填料的粒径为200nm至200]im。如果所述填料的粒径小于200nm,5^J 难W确保电解液的浸溃路径,如果超过200WH,则因电极过于变厚而存在不能进行社制的问 题。优选地,所述金属氧化物填料的粒径可W为250nm至1.5WI1。在所述范围内,能够更容易 确保电解液的浸溃路径,从而能够最大化电解液的浸溃特性,并且能够使得循环特性及高 溫存储的改善效果显著。
[0038] 本发明的所述金属氧化物填料的种类为本领域中通常使用的,因此在不脱离本发 明的目的的范围内不受特别限定,优选地,可W列举如氧化侣(Ab化)、氨氧化侣(A1(0H)3)、 铁酸领(BaTi〇3)、氧化锋(ZnO)、氧化领(BaO)、二氧化错(Zr〇2)、二氧化铁(Ti〇2)、裡铁氧化 物(Xithium Titanium Oxide)及裡钻氧化物(Xithium Cobalt Oxide)等,运时,能够更加 强化具有特定粒径范围的金属氧化物填料的功能。运些可W分别单独使用,或者混合两种 W上来使用。
[0039] 根据本发明的填料,根据需要可W包含铁电体。此时,由于铁电体的强的永久性磁 性,从而能够使得通过与粘合剂的静电作用来实现的附着力的提高效果显著。
[0040] 根据本发明的铁电体可W包含铁酸领(BaTiOs)、铁酸铅(PbTiOs)、错铁酸铅 (PbTi〇3-PbZr〇3)及憐酸二氨锭(畑4出P〇4)等,运些可W分别单独使用,或者混合两种W上来 使用。
[0041 ] 优选地,所述铁电体的粒径为200nm至200皿。
[0042] 根据本发明的填料,W裡二次电池用阴极合剂总重量计,可W包含0.5至10重 量%。电解液的浸溃性及循环特性、高溫存储特性等的电池特性在所述范围内能够更加得 到改善。
[0043] 本发明的阴极合剂除了包含前述的填料外,还包含阴极活性物质。
[0044] 所述阴极活性物质可W不受限制地包含能够实现裡离子的吸收及脱离的本领域 中公知的作为阴极活性物质成分的材料,优选地,可W使用碳物质。具体地可W列举如马铃 馨形状的人造石墨、中间相碳微球形状的人造石墨、经过表面处理的天然石墨、对酪醒树脂 进行热分解的难石墨化碳、对巧喃树脂进行热分解的难石墨化碳、对焦炭、针状焦及渐青进 行碳化的易石墨化碳等,运些可W分别单独使用,或者混合两种W上来使用。所述碳物质的 粒径可W为5至25皿。
[0045] 另外,本发明的阴极合剂包含粘合剂。
[0046] 所述粘合剂,只要是本领域中通常使用的,并且符合本发明的目的粘合剂,则不受 特别限定,具体地可W列举如聚四氣乙締(PTFE)、聚偏二氣乙締(PVdF)、纤维素、聚乙締醇、 簇甲基纤维素(CMC)、淀粉、径丙基纤维素、聚乙締化咯烧酬、四氣乙締、聚乙締、聚丙締、乙 締-丙締-二締共聚物巧PDM)、横化乙締-丙締-二締共聚物化PDM)、下苯橡胶及氣橡胶,运些 可W分别单独使用,或者混合两种W上来使用。
[0047] 本发明的阴极合剂除了包含前述的成分外,还可W不受限制地进一步包含本领域 中公知为阴极合剂的成分的材料,具体地,例如可W进一步包含导电材料及溶剂等。
[0048] 所述导电材料,只要是本领域中通常使用的,并且符合本发明的目的导电材料,贝U 不受特别限定,具体地可W列举如碳黑(carbon black)、乙烘黑(acetylene black)、热炭 黑(thermal black)、槽法炭黑(channel black)、炉法炭黑(furnace black)及石墨等的碳 类;金属纤维等的导电性纤维;氣化碳、侣、儀粉末等的金属粉末;氧化锋、铁酸钟等的导电 性晶须;氧化铁等的导电性金属氧化物;W及聚亚苯基衍生物等的导电性材料等。
[0049] 所述溶剂,只要是本领域中通常使用的,并且符合本发明的目的溶剂,则不受特别 限定,具体地可W列举如二甲基亚讽(dimethyl Siilfoxide,DMSO)、醇、N-甲基化咯烧酬 (NMP)及丙酬等,运些可W分别单独使用,或者混合两种W上来使用。
[00加]裡二次电池用阴极及裡二次电池
[0051] 根据本发明一实施例的裡二次电池用阴极可W用前述的裡二次电池用阴极合剂 来制备,具体地,将所述裡二次电池用阴极合剂涂布于集电体上,从而可W制备裡二次电池 用阴极。
[0052] 阴极集电体通常制备成3至500WI1的厚度。运种阴极集电体只要是不会对该电池诱 发化学变化且具有导电性的阴极集电体,则不受特别限定,例如,可W使用在铜、不诱钢、 侣、儀、铁、烧结碳、对铜或不诱钢的表面用碳、儀、铁及银等进行表面处理的阴极集电体,
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