一种锂二次电池的正极，包括正极活性物质、导电材料、粘结剂和含有非离子纤维素基化合物的增稠剂。一种使用上述正极的锂二次电池。
【技术实现步骤摘要】
锂二次电池的正极及包含它的锂二次电池 相关申请的交叉参考本申请基于2003年5月22日提交韩国工业产权局申请号为2003-32549的申请，该申请的内容引入本文作为参考。
本专利技术涉及一种用于锂二次电池的正极及包含它的锂二次电池，更具体地，本专利技术涉及一种正极活性物质的利用率和循环寿命特性均得到提高的锂二次电池。
技术介绍
更小、更轻以及更高容量电子设备和通讯设备的显著发展，导致对用于这类设备的二次电池性能的提高的需求增加。人们正在积极地研究锂二次电池、锂离子电池和锂硫电池，其中更引人注目的是锂硫电池，因为它具有2800Wh/Kg(1675mAh/g)的理论能量密度，这大大地高于其它电池系统。此外，由于硫是一种常见原料，价格便宜，而且环保，因此，对开发使用硫的锂二次电池的研究正在快速地增加。元素硫，通常称为无机硫(S8)，具有最高的理论容量并且是一种粉末。由于由硫制成的电极板提供了活性物质的高密度，可以用硫来提供具有高容量(1675mAh/g硫)的正极。由于在锂硫电池中使用的硫是一种非导电材料，因此进一步需要一种导电材料以促进电子传递。导电材料包括，例如碳黑、金属粉末等。为了将所得正极物质粘接到集电体上，选择一种合适的粘结剂极其重要。出于效率考虑，应当仅需少量粘结剂而为电极提供明显的物理粘结强度，因此得到了具有高能密度的正极。还需要粘结剂不与电解液反应，并且在电池工作温度范围内维持稳定形态。US 5523179和5814420公开了聚氧化乙烯作为离子导电材料，尽管没有说明它可作为粘结剂。由于其高的离子导电性，在制造电池中聚氧化乙烯-->作为离子通道，以及作为粘结剂。然而，当仅用聚氧化乙烯制造正极时，由于需要大量的聚氧化乙烯维持电极板的性能，最终降低了能量密度。此外，聚氧化乙烯的熔点为60～70℃，所以，如果电池处于高于此熔点的温度下，电极板的物理形状会变形，因此用其制造电池的应用形状会受到限制。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种用于锂二次电池的正极，其包括具有改进粘结强度的粘结剂，以使锂二次电池具有高能量密度。另一方面，本专利技术提供一种包括前述正极的锂二次电池。为了实现这些方面，本专利技术提供一种用于锂二次电池的正极，其中包括正极活性物质、导电材料、粘结剂及包含非离子纤维素基化合物的增稠剂。本专利技术还提供一种锂二次电池，其中包括上述正极、包含负极活性物质的负极和电解液。本专利技术的其它方面和/或优点将部分地在下面的描述中陈述，以及部分地从描述中显而易见地得出，或者可通过本专利技术的实践获得。 附图说明从下面的实施方案的描述并结合附图，本专利技术这些和/或其它方面及优点将变得明显，且更容易理解，在附图中：图1是根据本专利技术的锂硫电池的结构的示意图；图2是实施例1～3及参考例1的锂硫电池的硫利用率的曲线图；图3是实施例1～3和参考例1的锂硫电池的循环寿命特性的曲线图；图4A是利用实施例1～3及参考例1中使用的增稠剂制成的薄膜的照片；及图4B是图4A之薄膜在多硫化物溶液中静置两星期后的颜色变化的照片。 具体实施方式现在将详细参考本专利技术的实施方案，在附图中图解说明其实施例，其中相同的数字始终对应相同的部件。通过参考附图，下面将描述实施方案以解释本专利技术。本专利技术涉及一种正极，通过增加粘结剂的粘度以提高其粘结强度，进而-->提高正极活性物质的利用率和循环寿命特性。锂二次电池的正极可应用于所有锂电池，如锂离子电池或锂硫电池，但更多地应用于锂硫电池。因此，下文中将参照锂硫电池解释本专利技术。优选地，本专利技术中所用的用于增加粘度的非离子纤维素基化合物为下面式1所示的化合物： 式1式中R1和R2独立地为H、C1～C10烷基或羟烷基。更具体地，非离子纤维素基化合物包括甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基乙基纤维素和它们的混合物。包括非离子纤维素基化合物的增稠剂进一步增加了粘结剂的粘结强度，因此可减少粘结剂的添加量，并且促进正极活性物质组合物以所需厚度涂布在集电体上。此外，尽管离子和非离子纤维素基化合物均具有增厚作用，但优选非离子纤维素，因为相对于离子纤维素，其增加硫的利用率并改善循环寿命特性。如果使用离子纤维素，其会潜在地与充电放电过程中所形成的多硫化物反应，因此与使用非离子纤维素基化合物的情况相比，其会减少将要反应的活性物质的量并降低活性物质的利用率。另外，在进行充电放电过程及产生浓缩反应而使正极结构不稳定时，降低了循环寿命。包括非离子纤维素化合物的增稠剂的量，按正极活性物质、导电材料、粘结剂和增稠剂的混合物(下文中称之为“正极物质”)的总重量计，为约0.1～10％重量。如果增稠剂的量少于0.1％重量，正极活性物质组合物的粘度变得太低，以致于无法在集电体上涂布组合物，如果增稠剂的量超过10％重量，相对降低了正极物质中活性物质的量，从而减少了电池容量。根据本专利技术，正极包括正极活性物质，导电材料，粘结剂，及增稠剂。当将正极活性组合物浆液涂布在集电体上并干燥时，该浆液包括本专利技术的正极活性物质、导电材料、粘结剂和增稠剂，在电极制造时，粘结剂用于将正极活性物质组合物与集电体粘接。此外，由于元素硫或硫基化合物的正-->极活性物质是非导体，由电化学反应产生的电子传导完全依赖于导电材料。据此，粘结剂构成了硫和导电材料之间的导电网络。粘结剂还保持了电极板中的物理强度，不与电解液反应，并在电池工作温度范围内维持稳定的形状。聚氧化乙烯通常用作满足这些性质的常规粘结剂。然而，应加入至少约20％重量的聚氧化乙烯来维持这样的物理性能，由于增加了粘结剂的量，相应地降低了正极中正极活性物质的量，因此降低了能量密度。为了解决这些问题，本专利技术提供一种具有强粘结强度的粘结剂，其能减少粘结剂的用量。该粘结剂可以选自聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、丙烯腈-丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、磺化苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物或者它们的混合物。在上述材料中，由于其具有较好的粘结强度，更优选如苯乙烯-丁二烯橡胶或磺化苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物的苯乙烯基材料。在本专利技术的正极中，粘结剂和增稠剂的混合量按上述正极物质的总重量计优选为约0.5～30％重量，更优选为0.5～20％重量。换言之，粘结剂和增稠剂的混合量可以减小到0.5％重量，因此，使正极活性物质相对的量增加，进而提高电池容量。然而，如果粘结剂和增稠剂的混合量低于0.5％重量，所产生的困难在于粘结剂和增稠剂的混合量不足以提供具有足够物理性质的电极，因而使的活性物质会从电极板中的导电材料上分离。另一方面，如果粘结剂和增稠剂的混合量超过30％重量，则正极中活性物质与导电材料的比率相应地降低，导致电池容量减小，这是难以令人满意的。可以在获得本专利技术的效果的范围内，适当地调整粘结剂与增稠剂的混合比例，这是本领域普通技术人员可以理解的。正极所含的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂二次电池的正极，包括：正极活性物质；导电材料；粘结剂；和含非离子纤维素基化合物的增稠剂。
【技术特征摘要】
KR 2003-5-22 0032549/031、一种锂二次电池的正极，包括：正极活性物质；导电材料；粘结剂；和含非离子纤维素基化合物的增稠剂。2、根据权利要求1的正极，其中所述非离子纤维素基化合物是下面式1所示的纤维素聚合物：式1式中R1和R2独立地为H、C1～C10烷基或羟烷基。3、根据权利要求1的正极，其中所述非离子纤维素基化合物选自甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基乙基纤维素。4、根据权利要求1的正极，其中所述非离子纤维素基化合物的添加量为约0.1～10％重量，基于正极活性物质...
【专利技术属性】
技术研发人员：金占迪，金奭，崔水石，韩知成，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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