用于可充电锂电池的正极和用其制备正极和可充电锂电池的方法技术

本发明专利技术提供了用于充电锂电池的正极。该正极包括电流收集器和正极活性物质组合物，其中的组合物包括正极活性材料和聚氯乙烯粘合剂。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请以1999年5月28日在韩国工业产权局申请的申请99-19475为基础，其内容引入本专利技术作为参考。本专利技术涉及，更具体地，本专利技术涉及离子导电性高且能最小化生产成本的正极。可充电锂电池的正极通常是将活性物质、粘合剂和导电剂混合，制备一种浆料，然后将该浆料涂覆在电流收集器(current collector)上并将其干燥而制得的。正极活性物质可以包括LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2、LiNi1-yCoxMyOz(0＜x＜1，0＜y＜1，0＜x+y＜1，M是金属)。粘合剂可以包括聚偏氟乙烯。聚偏氟乙烯是一种导电聚合物。聚偏氟乙烯的缺点是价格昂贵，该聚合物在约150℃溶胀且离子导电性10-6S/cm低。更具体地，当将使用聚偏氟乙烯粘合剂的电极用于可充电锂电池时，聚偏氟乙烯与电解质、正极和负极活性物质中的水反应，产生HF气体，而该气体使得可充电锂电池的性能退化。本专利技术的目的是提供用于可充电锂电池的正极，它价格低廉、在高温时没有溶胀问题且具有高离子导电性。本专利技术的另一个目的是提供不产生HF气体的可用于可充电锂电池的正极。本专利技术的又一个目的是提供制备采用该粘合剂的正极的方法。本专利技术的再一个目的是提供使用该粘合剂的可充电锂电池。本专利技术的这些和其它目的可以通过用于可充电锂电池的正极来实现，所述正极包括电流收集器和涂覆在电流收集器上的正极活性物质组合物。该活性物质组合物包括正极活性物质和聚氯乙烯粘合剂。本专利技术还包括制备用于可充电锂电池的正极的方法。在该方法中，混合正极活性物质、聚氯乙烯粘合剂、导电剂和溶剂，然后将该混合物涂覆在电流收集器上，在80-150℃干燥该涂覆后的电流收集器。本专利技术还包括使用该正极的可充电锂电池。根据下文的详细说明并结合附图，可以更清楚、完整地理解本专利技术。附图说明图1的曲线图显示的是本专利技术的一个实施方案和对比例的电池的初始充电和放电特征；图2的曲线图显示的是室温时本专利技术的另一个实施方案和对比例的电池循环寿命的特征；图3的曲线图显示的是高温时本专利技术的一个实施方案和对比例的电池的循环寿命的特征；和图4的曲线图显示的是高温时本专利技术的另一个实施方案和对比例的电池的循环寿命的特征。本专利技术涉及用于可充电锂电池的正极。正极是和正极活性物质组合物包括聚氯乙烯粘合剂形成的。正极活性物质组合物包括活性物质和溶剂。正极活性物质组合物还可以包括导电剂以改进电极的导电性。导电剂的量为活性物质、粘合剂和导电剂总量的2-4％重量。聚氯乙烯有助于将活性物质粘附到铝箔制成的电流收集器上，降低电流收集器和活性物质之间的接触电阻。聚氯乙烯具有约为10-3S/cm的较高的离子导电性，比约为10-6S/cm常规的聚偏氟乙烯粘合剂的离子导电性高，且价格低廉。聚氯乙烯粘合剂的量为活性物质、粘合剂和导电剂总量的1-10％重量。如果粘合剂的量大于10％重量，那么在总活性物质组合物中活性物质的量减少，引起电池容量降低。但是，如果粘合剂的量少于1％重量，则很难使活性物质粘附到电流收集器上。活性物质可以包括式1-6代表的锰基混合物或式7-12代表的钴基或镍基化合物。LixMnA2(1)LixMnO2-zAz(2)LixMn1-yMyA2(3)LixMn2A4(4)LixMn2O4-zAz(5)LixMn2-yMyA4 (6)其中1.0≤x≤1.1，0.01≤y≤0.1，0.01≤z≤0.5，M是选自下列的至少一个过渡金属或镧系金属Al，Cr，Co，Mg，La，Ce，Sr和V，A为选自O、F、S和P的元素；LixBA2(7)LixBO2-zAz(8)LixB1-yMyA2(9)LixNiCoA2(10)LixNiCoO2-zAz(11)LixNi1-y-zCoyMzA2(12)其中1.0≤x≤1.1，0.01≤y≤0.1，0.01≤z≤0.5，M是选自下列的至少一个过渡金属或镧系金属Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr和V，A为选自O、F、S和P的元素，B是Ni或Co。导电剂可以包括含碳物质如ketjen黑或碳黑。导电剂的量为活性物质、粘合剂和导电剂总量的2-4％重量。优选使用导电剂来增强电极的导电性。溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮。下面更详细地描述制备正极的方法。将活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂混合，制备浆料。浆料被涂覆到电流收集器上。电流收集器可以包括铝箔。在80-150，优选120℃干燥涂覆后的电流收集器以蒸发溶剂。压制干燥后的电流收集器，切割压制后的电流收集器。相关领域的普通技术人员可以使用常规方法，采用本专利技术的正极制备可充电的锂电池。在可充电的锂电池中，负极活性物质为金属锂、锂合金、石墨或碳，从中锂离子被层间化(intercalated)或去层间化。电解质使用的是非水性电解质或者聚合物电解质。下列实施例进一步说明了本专利技术。实施例1LiMn2O4(Nikki公司生产，商品名为LM4)用作正极活性物质，聚氯乙烯用作粘合剂，Super P用作导电剂，将它们与用作溶剂的N-甲基吡咯烷酮混合，得到一浆料。聚氯乙烯和Super P的量以活性物质、聚氯乙烯和Super P的总量计分别为3％重量。浆料被涂覆到铝箔上，在120℃干燥。结果，得到正极。实施例2以与实施例1相同的方法生产正极，只是其中聚氯乙烯的量以活性物质、聚氯乙烯和Super P的总量计为2％重量。实施例3以与实施例1相同的方法生产正极，只是其中聚氯乙烯的量以活性物质、聚氯乙烯和Super P的总量计为1％重量。实施例4以与实施例1相同的方法生产正极，不同处是使用LiCoO2(由NipponChemical生产，商品名为C-10)作为正极活性物质。实施例5以与实施例1相同的方法生产正极，不同处是使用LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2(Honjo公司生产)作为正极活性物质。对比例1以与实施例1相同的方法生产正极，不同处是使用聚偏氟乙烯作为粘合剂。对比例2以与实施例4相同的方法生产正极，不同处是使用聚偏氟乙烯作为粘合剂。对比例3以与实施例5相同的方法生产正极，不同处是使用聚偏氟乙烯作为粘合剂。使用实施例1-5和对比例1-3的正极，用金属锂作为参比电极，生产钮扣电池。对于电解质，使用的是溶解在1∶1(体积比)的碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯化合物中的1M的LiPF6。对于隔板，使用的是多孔聚乙烯膜。测量电池的电池性能。图1显示的是实施例1和对比例1的电池的初始充电和放电。图1中，b线指的是实施例1，a线指的是对比例1。如图1所示，使用聚氯乙烯粘合剂的实施例1电池与使用聚偏氟乙烯的对比例1电池具有相似的初始放电容量。图2显示的是室温下实施例1和对比例1的循环寿命特征。图2中，b线指的是实施例1，a线指的是对比例1。如图2所示，使用聚氯乙烯粘合剂的实施例1电池与使用聚偏氟乙烯的对比例1电池的室温循环寿命特征相似。图3显示的是高温下实施例1和对比例1的循环寿命特征。图3中，b线指的是实施例1，a线指的是对比例1。如图3所示，使用聚氯乙烯粘合剂的实施例1电池比使用聚氟乙烯的对比例1电池的高温(50℃)循环寿命特征好。由此可以看出聚偏氟乙烯在使用偏聚氟乙烯的对比例1电池中易于出现溶胀，引起寿命特征变坏。图4显示的是实施例4和对比例2在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于充电锂电池的正极，包括电流收集器；和涂覆在电流收集器上的正极活性物质组合物，该正极活性物质组合物包括正极活性物质和聚氯乙烯粘合剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：权镐真，金根培，卢亨坤，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]