正极片及二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极片及二次电池。所述正极片包括：正极集流体；以及正极膜片，设置于正极集流体上。正极膜片包含正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂。第一粘结剂包括含氟聚合物。第二粘结剂包括环氧树脂、固化剂以及可选的促进剂。本发明专利技术的正极片具有较高的粘结力和内聚力，由此可以提高使用所述正极片的二次电池的安全性能。本发明专利技术的二次电池还具有好的放电容量、倍率性能、高温存储性能以及循环性能。本发明专利技术的正极片能保证批量生产过程中二次电池的性能的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
正极片及二次电池
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种正极片及二次电池。
技术介绍
二次电池的安全性能测试包括穿钉、重物冲击、挤压、跌落、过冲、过放、热冲击、高温高湿等项目，在众多的安全性能测试项目中，穿钉测试是首要而较难解决的问题之一。在穿钉失效机理的研究中，穿钉失效模式主要包括以下四种：(1)正极集流体Al箔与负极膜片接触；(2)正极集流体Al箔与负极集流体Cu箔接触；(3)正极膜片与负极膜片接触；(4)负极集流体Cu箔与正极膜片接触。若Al箔与正极膜片之间的粘结力、内聚力较差，在穿钉或重物冲击过程中，正极膜片就会从Al箔上脱落，导致Al箔与负极膜片直接接触，产热量瞬间飙升，很容易造成热失控，严重时出现起火、燃烧、爆炸等安全问题。而当提高Al箔与正极膜片之间的粘结力、内聚力之后，在穿钉或重物冲击过程中，尽管正极片被破坏，但正极膜片不会从Al箔上脱落，失效模式从最危险的Al箔与负极膜片的接触转化成较安全的正极膜片与负极膜片的接触，在很大程度上降低二次电池的热失控，不会出现起火、燃烧、爆炸等严重安全问题，二次电池的安全性能大大提高。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的一目的在于提供一种正极片及二次电池，所述正极片具有较高的粘结力和内聚力，由此可以提高使用所述正极片的二次电池的安全性能。本专利技术的另一目的在于提供一种正极片及二次电池，所述二次电池具有好的放电容量、倍率性能、高温存储性能以及循环性能。本专利技术的再一目的在于提供一种正极片及二次电池，所述正极浆料的稳定性较高，所述正极片仍保持较高的柔韧性，能保证批量生产过程中正极片以及二次电池的性能的稳定性。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，设置于正极集流体上。正极膜片包含正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂。第一粘结剂包括含氟聚合物。第二粘结剂包括环氧树脂、固化剂以及可选的促进剂。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种二次电池，其包括根据本专利技术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：本专利技术的正极片具有较高的粘结力和内聚力，由此可以提高使用所述正极片的二次电池的安全性能。所述二次电池还具有好的放电容量、倍率性能、高温存储性能以及循环性能。此外，所述正极浆料的稳定性较高，所述正极片仍保持较高的柔韧性，能保证批量生产过程中正极片以及二次电池的性能的稳定性。附图说明图1示出实施例1-5和对比例1-2的正极浆料沉淀情况。具体实施例下面详细说明根据本专利技术的正极片及二次电池。首先说明根据本专利技术第一方面的正极片。根据本专利技术第一方面的正极片包括：正极集流体；以及正极膜片，设置于正极集流体上。正极膜片包含正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂。第一粘结剂包括含氟聚合物。第二粘结剂包括环氧树脂、固化剂以及可选的促进剂。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，防止热失控的有效措施之一是增大安全测试中温度升高时的电阻，降低短路功率，防止热失控。第一粘结剂中的含氟聚合物作为一种PTC(PositiveTemperatureCoefficient，正温度系数)材料，在温度较低时，与导电剂组成的导电复合物具有较好的电子导电性，当温度升高到含氟聚合物的居里温度时，含氟聚合物融化膨胀，将导电剂包裹住，导电剂的导电网络断开，使得正极片中集流体与正极活性物质层内部的电阻呈数量级增大，由此降低穿钉等安全测试时产生的大电流、降低功率、阻止焦耳热的进一步生成。但是含氟聚合物发挥PTC效应的温度区间太小(一般<20℃)，当单独使用含氟聚合物作为粘结剂时，当超过该温度区间后，PTC效应失活，不再具有增加集流体与正极活性物质层内部的电阻、降低焦耳热、阻止热失控的作用。而第二粘结剂中的环氧树脂与固化剂以及可选的促进剂发生交联反应而固化形成三维网状交联结构的高聚物，该高聚物具有较高的熔点(约300℃)和较宽的PTC作用温度区间(一般>30℃)，与含氟聚合物混合使用时，当含氟聚合物的PTC效应失活后，进入该高聚物的温度保护区间，使得混合粘结剂的PTC效应增强，二次电池的安全性能增加。同时，第二粘结剂中的环氧树脂与固化剂以及可选的促进剂发生交联反应而固化形成三维网状交联结构的高聚物，使其具有良好的成膜性，可在正极活性材料表面形成一层牢固的保护膜，有效的隔绝电解液与正极活性物质的直接接触，减少电解液被正极活性材料表面的氧化位点氧化分解，减少产气，有利于提升二次电池的高温存储性能以及循环性能。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第二粘结剂中的环氧树脂与固化剂以及可选的促进剂发生交联反应而固化形成三维网状交联结构的高聚物，该高聚物具有较高的结构强度，单独使用会使正极膜片较脆，容易出现弯折掉粉。第一粘结剂中的含氟聚合物具有较高的柔韧性，与第二粘结剂中的环氧树脂混合使用后，含氟聚合物可以分布在高聚物中，有效降低高聚物的结构强度，降低正极膜片出现弯折掉粉的概率。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，单独选用含氟聚合物作为粘结剂，含氟聚合物的结晶度越高，其中的非晶区占比越低，粘结力越低。含氟聚合物混合环氧树脂使用后，正极片粘结力、内聚力明显提高，当进行穿钉、重物冲击等安全性能测试时，正极膜片不会从集流体(诸如Al箔)上脱落，失效模式从最危险、电阻最小的Al箔与负极膜片的接触转化成较安全、电阻较大的正极膜片与负极膜片的接触，在很大程度上降低二次电池的热失控，不会出现起火、燃烧、爆炸等严重安全问题，锂离子二次电池的安全性能进一步提高。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第一粘结剂中的含氟聚合物分布在正极活性材料表面，离子导电性很差，使得正极片的离子阻抗很大。但是配合第二粘结剂使用后，因环氧树脂分子结构中的O、N、S、P等原子含有孤对电子，对于带正电荷的Li+具有较大的吸引作用，一方面在电场的驱动下，环氧树脂分子链实际上成为了Li+传输的有利通道，Li+传输阻力减小，离子电导率较高；另一方面可以降低Li+在正负极脱嵌过程中的去溶剂化能，降低Li+的脱嵌阻力，有利于提升二次电池的动力学性能，使得二次电池的倍率性能、放电容量以及循环性能提高。同时因环氧树脂、固化剂以及可选的促进剂分子链中有很多极性基团，可以明显提升正极活性材料颗粒之间、正极活性材料颗粒与正极集流体之间的粘结力。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，含氟聚合物混合环氧树脂使用后，正极片粘结力、内聚力明显提高，可显著减少第一粘结剂以及第二粘结剂的用量，增加正极膜片中正极活性材料的占比，使得二次电池的能量密度大大提升。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，第二粘结剂在正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂形成的正极浆料干燥过程结束之前完成固化。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，正极活性物质层的工艺过程简单，使用时不需要加入引发剂、催化剂等助剂，仅需借助正极浆料干燥过程中的温度催化，环氧树脂与固化剂以及可选的促进剂即可在发生固化反应，避免一些副反应的发生。同时由于所用的第二粘结剂较少，并不会影响正极浆料的搅拌、涂布以及正极片的粘结力、压实密度等加工性能。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，正极浆料的干燥温度为70℃～150℃，第二粘结剂的固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极片，包括：正极集流体；以及正极膜片，设置于正极集流体上；其特征在于，正极膜片包含正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂；第一粘结剂包括含氟聚合物；第二粘结剂包括环氧树脂、固化剂以及可选的促进剂。

【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，设置于正极集流体上；其特征在于，正极膜片包含正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂；第一粘结剂包括含氟聚合物；第二粘结剂包括环氧树脂、固化剂以及可选的促进剂。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，第二粘结剂在正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂形成的正极浆料干燥过程结束之前完成固化。3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，正极浆料的干燥温度为70℃～150℃，第二粘结剂的固化温度为70℃～150℃。4.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，正极浆料的干燥时间不超过5min。5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，正极活性材料、导电剂、第一粘结剂以及第二粘结剂的重量比为(90～98):(1～4):(0.5～3):(0.5～3)。6.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述含氟聚合物选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、氟乙烯-偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或几种；所述环氧树脂选自E二酚基丙烷型环氧树脂、有机钛改性二酚基丙烷型环氧树脂、有机硅改性二酚基丙烷型环氧树脂、溴改性二酚基丙烷型环氧树脂、氯改性二酚基丙烷型环氧树脂、二酚基丙烷侧链型环氧树脂、酚醛多环氧树脂、丙三醇环氧树脂、有机磷环氧树脂、3,4-环氧基-6-甲基环己烷甲酸-3’,4’-环氧基-6’-甲基环己烷甲酯、硅环氧树脂、酚酞环氧树脂、四酚基环氧树脂、间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会会，钟泽，孙成栋，王星会，魏增斌，郑义，
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