正极极片及其制备方法以及二次电池技术

本发明专利技术提供一种正极极片及其制备方法以及二次电池。所述正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极膜片。正极膜片包括正极活性材料、粘结剂以及添加剂。所述添加剂包括：式1和/或式2所示的硅氧烷化合物；以及交联剂。本发明专利技术的正极极片具有较高的粘结力，能明显改善二次电池的循环性能和安全性能。

Positive pole plate and its preparation method and two battery

The present invention provides a positive pole plate and a preparation method as well as a two battery. The positive pole piece includes a positive collector fluid and a positive pole patch arranged on a positive collector fluid. The positive electrode includes positive active material, binder and additive. The additives include: siloxane compounds, as shown in Formula 1 and / or type 2; and crosslinker. The positive pole plate of the invention has high bond force, and can obviously improve the cycle performance and safety performance of the two battery.

【技术实现步骤摘要】
正极极片及其制备方法以及二次电池
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种正极极片及其制备方法以及二次电池。
技术介绍
目前，随着二次电池，尤其是锂离子二次电池的快速发展，提高二次电池能量密度和改善其耐撞击、穿钉等安全性能成为二次电池研究的重要方向。为了提高能量密度，主要方法有开发高能量密度活性材料、采用更薄的集流体、提高活性材料用量而减少非活性材料(粘结剂、导电剂等)用量。为了改善二次电池的耐撞击、穿钉等安全性能，主要方法是提高活性材料、导电剂与集流体的粘结能力。粘结剂作为二次电池极片中的非活性材料，是制备极片必须使用的重要材料之一，其主要作用是粘结和保持活性材料，增强活性材料与导电剂之间、活性材料相互之间以及活性材料、导电剂与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片结构。提高活性材料用量而降低粘结剂用量，极片结构的稳定性必然会降低。因此，为了保证极片结构的稳定性，开发更高粘结力的粘结剂成为一个重要的研究方向。目前，二次电池领域普遍采用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为正极粘结剂。PVDF主要为偏氟乙烯均聚物或偏氟乙烯与其它化合物的共聚物。与其它正极粘结剂相比，PVDF在电化学性能、热稳定性及化学稳定性等方面具有明显优势。然而，PVDF作为结晶聚合物，结晶度在50％左右，结晶熔融温度为150℃～170℃。通常二次电池的使用温度低于100℃，因此PVDF的高结晶度使得其与集流体之间的粘结力比较差，在长循环过程中有脱膜风险，产生安全隐患。为了降低PVDF的结晶度、改善其柔软性、提高其粘结性，研究者采用的方法主要有VDF均聚物改性、VDF与第二单体及第三单体共聚、VDF均聚物与另一种共聚物共混等、以及将极片添加剂直接应用于极片制备过程中，来提高二次电池的循环、浸润等性能。1997年7月31日公开的日本专利文献JP1997-199112A公开了在正极极片制备过程中加入铝酸酯偶联剂，可以提高高电压下电池的循环性能。2002年10月31日公开的日本专利文献JP2002-319405A公开了在极片制备过程中加入具有环氧、氨基等反应性基团以及具有甲氧基、乙氧基等浸润性基团的硅烷偶联剂，可以提高正极极片与电解液的浸润性。2007年9月20日公开的日本专利文献JP2007-242303A公开了采用含有多官能团的硅烷偶联剂处理活性材料，可提高电池循环性能。2000年12月20日公开的中国专利文献CN1277236A公开了在极片制备过程中加入γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷等偶联剂提高极片的粘结力和耐电解液性能。
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极片及其制备方法以及二次电池，所述正极极片具有较高的粘结力，能明显改善二次电池的循环性能和安全性能。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极片，其包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极膜片。正极膜片包括正极活性材料、粘结剂以及添加剂。所述添加剂包括：式1和/或式2所示的硅氧烷化合物；以及交联剂。在式1和式2中，X选自甲氧基(-O-CH3)、乙氧基(-O-CH2CH3)、甲氧基乙氧基(-O-CH2CH2-O-CH3)、乙氧基甲氧基(-O-CH2-O-CH2CH3)中的一种；R1选自碳原子数为1～8的烷基，且R1可被羟基、羧基、氰基、氨基、环氧基、羰基、异氰酸酯基、双键、酰氧基、醚基、酰胺基中的一种或几种取代；R2选自碳原子数为1～6的亚烷基，且R2可被羟基、羧基、氰基、氨基、环氧基、羰基、异氰酸酯基、双键、酰氧基、醚基、酰胺基、二硫键、四硫键中的一种或几种取代。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种正极极片的制备方法，用于制备本专利技术一方面所述的正极极片，包括步骤：将式1和/或式2所示的硅氧烷化合物加入溶剂N-甲基吡咯烷酮中搅拌均匀，之后加入粘结剂以及正极活性材料，搅拌均匀，最后加入交联剂，搅拌均匀，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体上，烘干后完成正极极片的制备，其中，正极浆料干燥后形成正极膜片。在本专利技术的又一方面，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：本专利技术的正极极片具有较高的粘结力，能明显改善二次电池的循环性能和安全性能。本专利技术的正极极片的制备方法简单，价格低廉，适用于规模化工业生产。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的正极极片及其制备方法以及二次电池。首先说明根据本专利技术第一方面的正极极片。根据本专利技术第一方面的正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极膜片。正极膜片包括正极活性材料、粘结剂以及添加剂。所述添加剂包括：式1和/或式2所示的硅氧烷化合物；以及交联剂。在式1和式2中，X选自甲氧基(-O-CH3)、乙氧基(-O-CH2CH3)、甲氧基乙氧基(-O-CH2CH2-O-CH3)、乙氧基甲氧基(-O-CH2-O-CH2CH3)中的一种；R1选自碳原子数为1～8的烷基，且R1可被羟基、羧基、氰基、氨基、环氧基、羰基、异氰酸酯基、双键、酰氧基、醚基、酰胺基中的一种或几种取代；R2选自碳原子数为1～6的亚烷基，且R2可被羟基、羧基、氰基、氨基、环氧基、羰基、异氰酸酯基、双键、酰氧基、醚基、酰胺基、二硫键、四硫键中的一种或几种取代。在根据本专利技术第一方面所述的正极极片中，硅氧烷化合物具有两亲性，能够改善正极活性材料、导电剂与粘结剂之间的浸润性；另一方面，硅氧烷化合物中的极性基团(Si-X水解后形成的Si-OH)可与粘结剂、正极活性材料、集流体表面的极性基团发生聚合发生，提高正极极片粘结力。同时交联剂能使粘结剂中的活性官能团相互交联形成空间网络结构，进一步提高粘结剂的粘结力，防止正极极片在长循环过程或跌落、穿刺、挤压等异常使用条件下出现脱膜或短路，改善二次电池的循环性能和安全性能。在根据本专利技术第一方面所述的正极极片中，式1所示的硅氧烷化合物选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯代丙基三甲氧基硅烷、γ-氯代丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、氯化(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯基)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-N-双(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-(多亚乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、顺丁烯二酰亚胺基丙基三乙氧基硅烷、顺丁烯酸酰胺基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。优选地，式1所示的硅氧烷化合物选自γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-N-双(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的正极极片中，式2所示的硅氧烷化合物选自二(γ-三乙氧基硅烷基丙基)四硫化物、双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物、二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极极片，包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极膜片，正极膜片包括正极活性材料、粘结剂以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括：式1和/或式2所示的硅氧烷化合物；以及交联剂；

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极膜片，正极膜片包括正极活性材料、粘结剂以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括：式1和/或式2所示的硅氧烷化合物；以及交联剂；在式1和式2中，X选自甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙氧基甲氧基中的一种；R1选自碳原子数为1～8的烷基，且R1可被羟基、羧基、氰基、氨基、环氧基、羰基、异氰酸酯基、双键、酰氧基、醚基、酰胺基中的一种或几种取代；R2选自碳原子数为1～6的亚烷基，且R2可被羟基、羧基、氰基、氨基、环氧基、羰基、异氰酸酯基、双键、酰氧基、醚基、酰胺基、二硫键、四硫键中的一种或几种取代。2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，式1所示的硅氧烷化合物选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯代丙基三甲氧基硅烷、γ-氯代丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、氯化(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯基)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-N-双(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-(多亚乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、顺丁烯二酰亚胺基丙基三乙氧基硅烷、顺丁烯酸酰胺基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种；式2所示的硅氧烷化合物选自二(γ-三乙氧基硅烷基丙基)四硫化物、双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物、二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，式1所示的硅氧烷化合物选自γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-N-双(β-氨乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述交联剂选自2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、2,5-二甲基-2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星会，孙成栋，钟泽，刘会会，
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