非水电解质蓄电元件的制作方法_2

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极〉
[0057] 所述正极取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是所述正极包含正极 活性材料。所述正极的实例包括包含设置在正极集流体上的包含正极活性材料的正极材料 层的正极。
[0058] 所述正极的形状取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,并且其实例包括板 形状。
[0059] 〈〈正极材料层》
[0060] 所述正极材料层取决于预期意图适当地选择而没有任何限制。例如,所述正极材 料层至少包含正极活性材料,并且根据需要,可进一步包含导电剂、粘合剂、增稠剂等。
[0061] -正极活性材料_
[0062] 所述正极活性材料取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是其为能够 可逆地积蓄和释放阴离子的材料。其实例包括碳质材料和导电聚合物。在它们之中,碳质 材料由于其高的能量密度而是特别优选的。
[0063] 所述导电聚合物的实例包括聚苯胺、聚吡咯、和聚对亚苯基。
[0064] 所述碳质材料的实例包括:黑铅(石墨),例如焦炭、人造石墨、天然石墨;和有机 材料在各种热分解条件下的热分解产物。在它们之中,人造石墨、和天然石墨是特别优选 的。
[0065] 所述碳质材料优选为具有高结晶度的碳质材料。结晶度可通过X-射线衍射或者 拉曼分析而评价。例如,在使用CuKa射线的其粉末X-射线衍射图案中,在2 Θ = 22. 3° 处的衍射峰强度I20 =22.3。对在2 Θ = 26. 4°处的衍射峰强度I20 =26.4。的强度比I20 =22.3。/ I2e =26.4。优选为〇. 4或更小。
[0066] 如通过氮气吸附测量的所述碳质材料的BET比表面积优选为ImVg-IOOm2/ g。如通过激光衍射-散射方法测量的所述碳质材料的平均粒径(中值直径)优选为 0. 1 μ m-100 μ m〇
[0067] -粘合剂_
[0068] 所述粘合剂取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是所述粘合剂为对 于在电极制造期间使用的溶剂或电解质溶液稳定的材料。所述粘合剂的实例包括:基于氟 的粘合剂,例如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE);苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);和异 戊二烯橡胶。这些可单独使用或者组合使用。
[0069] -增稠剂-
[0070] 所述增稠剂的实例包括羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤 维素、聚乙烯醇、氧化淀粉、淀粉磷酸酯、和酪蛋白。这些可单独使用或者组合使用。
[0071] -导电剂_
[0072] 所述导电剂的实例包括:金属材料,例如铜、和铝;和碳质材料,例如炭黑、和乙炔 黑。这些可单独使用或者组合使用。
[0073] 所述正极材料层的平均厚度取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,但是其 优选为35 μ m-280 μ m、更优选70 μ m-210 μ m。当其平均厚度小于35 μ m时,所得元件的能 量密度可降低。当其平均厚度大于280 μπι时,电流特性可劣化。
[0074] 《正极集流体》
[0075] 所述正极集流体的材料、形状、尺寸和结构取决于预期意图适当地选择而没有任 何限制。
[0076] 所述正极集流体的材料取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是其由 导电材料构成。其实例包括不锈钢、镍、铝、铜、钛和钽。在它们之中,不锈钢和铝是特别优 选的。
[0077] 所述正极集流体的形状取决于预期意图适当地选择而没有任何限制。
[0078] 所述正极集流体的尺寸取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是其为 适合用作非水电解质蓄电元件的尺寸。
[0079] -正极的制备方法-
[0080] 所述正极可通过如下制造:将已经通过适当地将所述粘合剂、所述增稠剂、和所述 导电剂、以及溶剂添加至所述正极活性材料而形成为浆料的正极材料施加到所述正极集流 体上,之后干燥。所述溶剂取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,并且其实例包括 水性溶剂和有机溶剂。所述水性溶剂的实例包括水和醇。所述有机溶剂的实例包括N-甲 基-2-吡咯烷酮(NMP)、和甲苯。
[0081] 注意,所述正极活性材料可在其要形成片状电极时经历辊压成型,或者其可经历 压缩成型以形成圆片电极。
[0082] 〈负极〉
[0083] 所述负极取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是所述负极包含负极 活性材料。所述负极的实例包括包含设置在负极集流体上的包含负极活性材料的负极材料 层的负极。
[0084] 所述负极的形状取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,并且其实例包括板 形状。
[0085] 〈〈负极材料层》
[0086] 所述负极材料层至少包含负极活性材料,并且根据需要,可进一步包含粘合剂、导 电剂等。
[0087] -负极活性材料_
[0088] 所述负极活性材料取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是其为能够 可逆地积蓄和释放阳离子的材料。所述负极活性材料的实例包括:碱金属离子;碱土金属; 能够吸附和释放碱金属离子或碱土金属的金属氧化物;能够与碱金属离子或碱土金属形成 合金的金属;包含所述金属的合金;包含所述金属的复合合金化合物;和由于离子的物理 吸附而非反应性的电极,例如具有大的比表面积的碳质材料。在它们之中,考虑到能量密 度,优选的是能够可逆地积蓄和释放锂、或锂离子、或者其两者的材料,并且考虑到回收性 能,更优选的是非反应性的电极。
[0089] 所述负极活性材料的具体实例包括:碳质材料;能够吸附和释放锂的金属氧化 物,例如锑掺杂的氧化锡,和一氧化硅;能够与锂形成合金的金属或合金,例如铝、锡、硅和 锌;由能够与锂形成合金的金属、包含所述金属的合金、和锂构成的复合合金化合物;和 锂-金属氮化物,例如锂钴氮化物。这些可单独使用或者组合使用。在它们之中,考虑到安 全性和成本,所述碳质材料是特别优选的。
[0090] 所述碳质材料的实例包括:黑铅(石墨),例如焦炭、人造石墨和天然石墨;和有机 材料在各种热分解条件下的热分解产物。在它们之中,人造石墨、和天然石墨是特别优选 的。
[0091] -粘合剂_
[0092] 所述粘合剂取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,并且其实例包括:基于 氟的粘合剂,例如聚偏氟乙烯(PVDF)、和聚四氟乙烯(PTFE);乙烯-丙烯-丁二烯橡胶 (EPBR);苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);异戊二烯橡胶;和羧甲基纤维素(CMC)。这些可单独 使用或者组合使用。在它们之中,所述基于氟的粘合剂例如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙 烯(PTFE)、以及羧甲基纤维素(CMC)是优选的,并且CMC是特别优选的,因为CMC与其它粘 合剂相比有助于改善反复充电-放电的次数。
[0093] -导电剂-
[0094] 所述导电剂的实例包括:金属材料,例如铜、和铝;和碳质材料,例如炭黑、和乙炔 黑。这些可单独使用或者组合使用。
[0095] 所述负极材料层的平均厚度取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,但是其 平均厚度优选为35 μπι-280 μπκ更优选70 μπι-210 μπι。当所述负极材料层的平均厚度小于 35 μ m时,能量密度可降低。当其平均厚度大于280 μ m时,电性能可劣化。
[0096] 〈〈负极集流体》
[0097] 所述负极集流体的材料、形状、尺寸和结构取决于预期意图适当地选择而没有任 何限制。
[0098] 所述负极集流体的材料取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是其材 料由导电材料构成。其实例包括不锈钢、镍、铝、和铜。在它们之中,不锈钢和铜是特别优选 的。
[0099] 所述负极集流体的形状取决于预期意图适当地选择而没有任何限制。
[0100] 所述负极集流体的尺寸取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,条件是其可 为可用于所述非水电解质蓄电元件的尺寸。
[0101] -负极的制备方法-
[0102] 所述负极可通过如下制造:将已经通过适当地将所述粘合剂、所述导电剂和溶剂 添加至所述负极活性材料而形成为浆料的负极材料施加到所述负极集流体上,之后干燥。 对于所述溶剂,可使用在正极的制备方法中可使用的前述溶剂。
[0103] 此外,其中将所述粘合剂、所述导电剂等添加至所述负极活性材料的组合物在其 要形成片状电极时可经历辊压成型、或者其可经历压缩成型以形成圆片电极。替代地,可通 过例如气相沉积、溅射和镀敷的方法在所述负极集流体上形成所述负极活性材料的薄层。
[0104] 〈非水电解质〉
[0105] 所述非水电解质为包含非水溶剂、电解质盐的电解质溶液。
[0106] 〈〈非水溶剂》
[0107] 所述非水溶剂取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,但是其优选为非质子 有机溶剂。
[0108] 对于所述非质子有机溶剂,存在基于碳酸酯的有机溶剂,例如链碳酸酯、和环状碳 酸酯,并且其优选为具有低粘度的溶剂。在它们之中,所述链碳酸酯是优选的,因为其具有 高的电解质盐溶解性。
[0109] 所述链碳酸酯的实例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯 (EMC)、和丙酸甲酯(MP)。在它们之中,碳酸二甲酯(DMC)是优选的。
[0110] DMC的量取决于预期意图适当地选择而没有任何限制,但是其优选为相对于所述 非水溶剂的70质量%或更大、更优选90质量%或更大。当DMC的量小于70质量%并且剩 余部分的溶剂为具有高的介电常数的环状化合物(例如,环状碳酸酯和环状酯)时,制备成 具有高浓度例如3mol/L或更高的非水电解质的粘度变得过高,因为具有高介电常数的环 状化合物的量大。结果,所述非水电解质可渗入到电极中,或者可出现离子扩散的问题。
[0111] 所述环状碳酸酯的实例包括碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯 (BC)、和碳酸亚乙烯酯(VC)。
[0112] 在其中使用通过将作为环状碳酸酯的碳酸亚乙酯(EC)与作为链碳酸酯的碳酸二 甲酯(DMC)组合而制备的混合溶剂的情况下,碳酸亚乙酯(EC)对碳酸二甲酯(DMC)的混合 比率取决于预期意图适当地选择而没有任何限制。质量比(EC:DMC)优选为3:10-1:99、更 优选 3:10-1:20。
[0113] 注意,对于所述非水溶剂,可任选地使用基于酯的有机溶剂例如环状酯、和链酯, 和基于醚的有机溶剂例如环状醚、和链醚。
[0114] 所述环状酯的实例包括γ-丁内酯(yBL)、2-甲基-γ-丁内酯、乙酰基-γ-丁 内酯、和γ-戊内酯。
[0115] 所述链酯的实例包括丙酸烷基酯、丙二酸二烷基酯、乙酸烷基酯(例如,乙酸甲酯 (MA)、和乙酸乙酯)、和甲酸烷基酯(例如,甲酸甲酯(MF)、和甲酸乙酯)。
[0116] 所述环状醚的实例包括四氢呋喃、烷基四氢呋喃、烷氧基四氢呋喃、二烷氧基四氢 呋喃、
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