正极片及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极片及锂离子电池。所述正极片包括：正极集流体；以及正极膜片，位于正极集流体上且包括正极活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂。所述正极片还包括：底涂层，位于正极集流体和正极膜片之间并将正极集流体和正极膜片粘接，底涂层包括第二导电剂、第二粘结剂以及硅烷偶联剂；所述正极集流体的表面存在羟基。本发明专利技术的正极片能在基本不损失电池能量密度和电性能的前提下，大幅度提高正极膜片与正极集流体之间的粘结力，避免在循环等过程中出现正极膜片脱落等问题，提高锂离子电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
正极片及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种正极片及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池对能量密度要求越来越高，因此需要提高极片中活性物质的含量。锂离子电池的正极膜片通常由正极活性物质、导电剂、粘结剂组成，要提高正极活性物质的含量，就需要降低导电剂和粘结剂的用量，这会在很大程度上降低正极活性物质与集流体(常用铝箔)之间的粘结力，在电池循环中可能会出现正极活性物质从集流体脱落的问题，具有较高的安全风险。在集流体上涂覆一层粘结剂层可以在一定程度上改善正极膜片与集流体之间的粘结力。但是涂覆粘结剂层会降低正极膜片与集流体之间的导电性，影响锂离子电池的充放电倍率、循环性能等。同时，为了兼顾粘结剂层与集流体之间的粘结力以及粘结剂层与正极膜片之间的粘结力，通常粘结剂层中的粘结剂选择聚偏氟乙烯(PVDF)，PVDF与正极膜片之间的粘结力好，但是其与集流体之间的粘结力仍不够好。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种正极片及锂离子电池，所述正极片能在基本不损失电池能量密度和电性能的前提下，大幅度提高正极膜片与正极集流体之间的粘结力，避免在循环等过程中出现正极膜片脱落等问题，提高锂离子电池的安全性能。为了达到上述目的，在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种正极片，其包括：正极集流体；以及正极膜片，位于正极集流体上且包括正极活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂。所述正极片还包括：底涂层，位于正极集流体和正极膜片之间并将正极集流体和正极膜片粘接，底涂层包括第二导电剂、第二粘结剂以及硅烷偶联剂；所述正极集流体的表面存在羟基。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，其包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。所述正极片为根据本专利技术第一方面所述的正极片。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：在本专利技术的正极片中，底涂层可以在不损失电池能量密度和电性能的前提下，大幅度提高正极膜片与正极集流体之间的粘结力，避免在循环等过程中出现正极膜片脱落等问题，提高锂离子电池的安全性能。附图说明图1本专利技术的正极片的结构示意图；图2本专利技术的正极片中正极集流体与底涂层中的硅烷偶联剂的作用机理示意图。其中，附图标记说明如下：A正极集流体B底涂层C正极膜片具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的正极片及锂离子电池。首先说明根据本专利技术第一方面的正极片。参照图1，根据本专利技术第一方面的正极片包括正极集流体A以及正极膜片C。正极膜片C位于正极集流体A上且包括正极活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂。所述正极片还包括底涂层B。底涂层B位于正极集流体A和正极膜片C之间并将正极集流体A和正极膜片C粘接。底涂层B包括第二导电剂、第二粘结剂以及硅烷偶联剂。所述正极集流体A的表面存在羟基。在本专利技术的正极片中，底涂层B的存在可以大幅度提高正极膜片C与正极集流体A之间的粘结力。这是由于：首先，正极集流体的表面存在-OH，而底涂层B中的硅烷偶联剂在微量水(微量水的来源包括但不限于如下形式：电解液溶剂中的水分、底涂层或制备底涂层所用的原料接触周围环境后吸收周围环境中存在的水分、在电池制备过程中添加让底涂层B能够接触的微量水分，上述微量水的含量不会对电池性能产生恶化的影响，一般控制在底涂层中水分含量小于1000ppm)的催化下会水解产生-OH，因此可以与正极集流体表面存在的-OH作用产生氢键，同时还伴随部分-OH脱水缩合形成化学键(参照图2)，产生极强的粘结力，大大提高底涂层B与正极集流体A之间的粘结力。其次，底涂层B中含有第二粘结剂，因此底涂层B与正极膜片C之间具有很好的相容性和粘结力。另外，底涂层B中还含有第二导电剂，因此底涂层B具有高导电性，不会降低正极膜片C与正极集流体A之间的导电性。从而底涂层B可以在不损失电池能量密度和电性能的前提下，大幅度提高正极膜片C与正极集流体A之间的粘结力，避免在循环等过程中出现正极膜片C脱落等问题，提高锂离子电池的安全性能。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，硅烷偶联剂的结构式可为Y(CH2)nSiR3，其中n可为0～5内的整数，Y可为氯基、氨基、巯基、环氧基、缩水甘油基氧基、乙烯基、环己胺基、脲基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或异氰酸酯基，R为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，硅烷偶联剂可选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环己胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，所述正极集流体可选自铝箔、镍箔、不锈钢箔中的一种。铝箔、镍箔、不锈钢箔等金属的表面容易与空气中的水蒸气等作用形成金属氧化物，金属氧化物进一步和空气中的水蒸气反应生成所对应的碱，因此使得正极集流体的表面存在羟基。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第二导电剂可选自乙炔黑、导电炭黑、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNTs)、科琴黑中的一种或多种。导电炭黑可选自SuperP、SuperS、350G中的一种或多种。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第二粘结剂可选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯中的一种或几种。聚偏氟乙烯的重均分子量可为60万～120万。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第二导电剂在底涂层B中的重量百分含量可为20％～40％；第二粘结剂在底涂层B中的重量百分含量可为58％～78％；硅烷偶联剂在底涂层B中的重量百分含量可为0.5％～3％。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，底涂层B的厚度可为2μm～4μm。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，正极活性物质可选自钴酸锂、锰酸锂、锂镍锰钴材料、磷酸铁锂中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第一导电剂可选自乙炔黑、导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、科琴黑中的一种或多种。导电炭黑可选自SuperP、SuperS、350G中的一种或多种。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第一粘结剂可选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯中的一种或几种。聚偏氟乙烯的重均分子量可为60万～120万。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第一粘结剂和第二粘结剂优选可相同。例如，当第一粘接剂和第二粘接剂均采用聚偏氟乙烯时，使得正极膜片C和底涂层B具有很好的相容性，从而大幅度提高正极膜片C在正极集流体A上的粘接力。但本专利技术不限于此，第一粘结剂和第二粘结剂也可不同，通过第一粘结剂和第二粘结剂的分子链的相互缠结将正极膜片C和正极集流体A粘结。其次，说明根据本专利技术第二方面的锂离子电池。根据本专利技术第二方面的锂离子电池包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。其中，所述正极片为根据本专利技术第一方面所述的正极片。接下来说明根据本专利技术的正极片及锂离子电池的实施例和对比例。在如下实施例和对比例中，所使用的硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷(Y＝氨基，n＝3，R＝甲氧基，使用本专利技术中提及的其他结构的硅烷偶联剂也能达到如下类似效果)。所使用的PVDF粘结剂的重均分子量为80万～90万。实施例1(1)底涂层的制备将30重量份第一导电剂乙炔黑、69重量份第二粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极片，包括：正极集流体；以及正极膜片，位于正极集流体上且包括正极活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂；其特征在于，所述正极片还包括：底涂层，位于正极集流体和正极膜片之间并将正极集流体和正极膜片粘接，底涂层包括第二导电剂、第二粘结剂以及硅烷偶联剂；所述正极集流体的表面存在羟基。

【技术特征摘要】
1.一种正极片，包括：正极集流体；以及正极膜片，位于正极集流体上且包括正极活性物质、第一导电剂以及第一粘结剂；其特征在于，所述正极片还包括：底涂层，位于正极集流体和正极膜片之间并将正极集流体和正极膜片粘接，底涂层包括第二导电剂、第二粘结剂以及硅烷偶联剂；所述正极集流体的表面存在羟基。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，硅烷偶联剂的结构式为Y(CH2)nSiR3，其中n为0～5内的整数，Y为氯基、氨基、巯基、环氧基、缩水甘油基氧基、乙烯基、环己胺基、脲基丙基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或异氰酸酯基，R为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基。3.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，硅烷偶联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环己胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，第二导电剂选自乙炔黑、导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、科琴黑中的一种或多种。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟泽，石长川，刘会会，王星会，孙成栋，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35