电极材料、电极极片及其制备方法、二次电池技术

本发明专利技术提供了一种电极材料、电极极片及其制备方法、二次电池，该电极材料包括电极活性材料、导电剂和粘结剂；其中，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂(质量比0～0.2：1)，或者第一粘结剂和第三粘结剂(质量比0.05～0.3：1)；第一粘结剂包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯

【技术实现步骤摘要】
电极材料、电极极片及其制备方法、二次电池


[0001]本专利技术涉及二次电池
，具体涉及一种电极材料、电极极片及其制备方法、二次电池。

技术介绍

[0002]二次电池——例如锂离子电池，主要由正极、负极和电解质(电解液)构成，通过锂离子在正负极之间移动而进行充放电，因其具有高能量密度及高容量，可广泛应用于移动终端的驱动电源。近年来，亦广泛应用在电动/混合动力汽车等领域。
[0003]目前，二次电池的通常工业制造方法，主要包括使用含有电极活性物质和粘合剂的混合浆料，通过湿法涂布于电极集流体上。并且，现有技术中常在电极极片制备过程中加入有机助剂，其在烘干中挥发困难，易残留在电极极片中，从而造成界面阻抗增加、析理等风险。
[0004]正极常用的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，负极常用的粘结剂为丁苯橡胶(SBR)和/或羧甲基纤维素钠(CMC)，涂布后需要烘箱进行烘干去除极片中溶剂，烘箱的占地面积较大(需50～60m2)、能耗大；且浆料凝胶易由于粘度反弹大、粘度波动、过滤不良从而堵塞滤芯，由于分散不良从而导致颗粒划痕、流体削薄等问题；粘结剂在干燥过程中上浮迁移，从而导致厚度方向分布不均、上层孔隙率降低，循环衰减快等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电极材料、电极极片及其制备方法、二次电池，该电极材料具有良好的粘合性和物料融合性，可采用准干法制备为电极极片，避免了目前电极极片制备中溶剂残留、浆料粘度反弹大、易在过滤时堵塞滤芯、电极材料分散不均匀、制备厚极片易开裂、降低二次电池能量密度等技术问题。
[0006]为此，本专利技术的第一方面提供一种电极材料，所述电极材料包括电极活性材料、导电剂和粘结剂；所述粘结剂包括第一粘结剂，所述第一粘结剂包括下组中的一种或两种以上的组合：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯与六氟丙烯共聚物、乙烯与三氟氯乙烯共聚物；所述粘结剂还包括第二粘结剂或第三粘结剂；
[0007]所述第二粘结剂包括下组中的一种或两种以上的组合：丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺中的两种或两种以上的共聚物；所述第一粘结剂与所述第二粘结剂的质量比为0～0.2：1；
[0008]所述第三粘结剂包括下组中的一种或两种以上的组合：聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
‑
四氟乙烯
‑
丙烯三元共聚物、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯
‑
四氟乙烯三元共聚物、含氟丙烯酸酯树脂，所述第一粘结剂与所述第三粘结剂的质量比为0.05～0.3：1。
[0009]由此，本专利技术通过应用上述电极材料特别是其中的粘结剂，使得该电极材料具有良好的粘合性和物料融合性，避免了制备过程中粘结剂上浮、厚极片易开裂，避免了分层现象及脱模风险，从而可以制备得到厚极片。将该电极材料用于二次电池的电极极片，可提高
主材占比、增大电芯能量密度，并且具有提高锂离子传输能力、降低阻抗、提高倍率性能的优点。
[0010]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述粘结剂的质量百分比为0.15～5％。
[0011]在任意实施方式中，所述第一粘结剂与第二粘结剂的质量比为0.01～0.2：1；所述第一粘结剂与第三粘结剂的质量比为0.1～0.3：1。
[0012]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述电极活性材料的质量百分比为91～99.65％，所述导电剂的质量百分比为0.2～4％，所述粘结剂的质量百分比为0.15
‑
5％。
[0013]在任意实施方式中，所述第二粘结剂所包含的共聚物，其重均分子量大于或等于300000。
[0014]在任意实施方式中，所述第二粘结剂所包含的共聚物中，通过极性基团之间的氢键作用形成三维交联网状结构。
[0015]在任意实施方式中，所述导电剂包括下组中的一种或两种以上的组合：导电炭黑Super P(SP)、乙炔黑、科琴黑(KB)、碳纤维、碳纳米管(CNTs)、石墨烯、导电石墨(例如KS
‑
6、KS
‑
15、SFG
‑
6、MX
‑
15等)。
[0016]在任意实施方式中，所述电极材料为用于正极的电极材料，其包括正极活性材料、导电剂和粘结剂；所述粘结剂包括第一粘结剂和第三粘结剂。
[0017]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述正极活性材料的质量百分比为93～99.65％，导电剂的质量百分比为0.2～4％，粘结剂的质量百分比为0.15～3.3％。
[0018]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述第一粘结剂与所述第三粘结剂的质量比为0.05～0.3:1。
[0019]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述第一粘结剂的质量百分比为0.1～0.3％，所述第三粘结剂的质量百分比为0.3～3％。
[0020]在任意实施方式中，所述正极活性材料包括下组中的一种或两种以上的组合：锂过渡金属氧化物、含锂磷酸盐、普鲁士蓝、层状氧化物。
[0021]在任意实施方式中，所述锂过渡金属氧化物包括选自下组中的一种或两种以上的组合：锂钴氧化物(例如LiCoO2)、锂镍氧化物(例如LiNiO2)、锂锰氧化物(例如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，其简称为NCM333；LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2，其简称为NCM523；LiNi
0.5
Co
0.25
Mn
0.25
O2，其简称为NCM211；LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2，其简称为NCM622；LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2，其简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(例如LiNi
0.85
Co
0.15
Al
0.05
O2)及其改性化合物。
[0022]在任意实施方式中，所述含锂磷酸盐包括选自下组中的一种或两种以上的组合：磷酸铁锂(例如LiFePO4，其简称为LFP)、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(例如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料。
[0023]在任意实施方式中，所述电极材料为用于负极的电极材料，其包括负极活性材料、导电剂和粘结剂；所述粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂。
[0024]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述负极活性材料的质量百分比为91.7～98.8％，导电剂的质量百分比为0.2～4％，粘结剂的质量百分比为1～4.3％。
[0025]在任意实施方式中，所述电极材料中，所述第一粘结剂与所述第二粘结剂的质量比为0～0.2：1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极材料，其特征在于，所述电极材料包括电极活性材料、导电剂和粘结剂；所述粘结剂包括第一粘结剂，所述第一粘结剂包括下组中的一种或两种以上的组合：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯
‑
全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物、乙烯
‑
三氟氯乙烯共聚物；所述粘结剂还包括第二粘结剂或第三粘结剂；所述第二粘结剂包括下组中的一种或两种以上的组合：丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺中的两种或两种以上的共聚物；所述第一粘结剂与所述第二粘结剂的质量比为0～0.2：1；所述第三粘结剂包括下组中的一种或两种以上的组合：聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
‑
四氟乙烯
‑
丙烯三元共聚物、偏氟乙烯
‑
六氟丙烯
‑
四氟乙烯三元共聚物、含氟丙烯酸酯树脂；所述第一粘结剂与所述第三粘结剂的质量比为0.05～0.3：1。2.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述电极材料中，所述粘结剂的质量百分比为0.15～5％。3.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述第一粘结剂与第二粘结剂的质量比为0.01～0.2：1；所述第一粘结剂与第三粘结剂的质量比为0.1～0.3：1。4.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述电极材料中，所述电极活性材料的质量百分比为91～99.65％，所述导电剂的质量百分比为0.2～4％，所述粘结剂的质量百分比为0.15～5％。5.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述第二粘结剂所包含的共聚物，其重均分子量大于或等于300000。6.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述导电剂包括下组中的一种或两种以上的组合：导电炭黑Super P、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、导电石墨。7.如权利要求1～6任一项所述的电极材料，其特征在于，所述电极活性材料为正极活性材料，所述粘结剂包括第一粘结剂和第三粘结剂。8.如权利要求7所述的电极材料，其特征在于，所述正极活性材料包括下组中的一种或两种以上的组合：锂过渡金属氧化物、含锂磷酸盐、普鲁士蓝、层状氧化物；优选地，所述锂过渡金属氧化物包括选自下组中的一种或两种以上的组合：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正，陆雷，王亚龙，余林真，胡长远，邓凯明，李世松，戴顺浩，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：