正极添加剂制造技术

本申请提供了一种正极添加剂

【技术实现步骤摘要】
正极添加剂、包含该正极添加剂的正极极片和二次电池


[0001]本申请涉及电化学
，特别是涉及一种正极添加剂
、
包含该正极添加剂的正极极片
、
二次电池和电子装置
。

技术介绍

[0002]二次电池
(
锂离子电池
)
因其高能量密度
、
长循环寿命及无记忆效应等优点，被广泛应用于智能手机
、
穿戴设备
、
消费级无人机以及电动汽车等领域
。
随着锂离子电池在上述领域中的广泛应用，市场对锂离子电池能量密度和循环性能的要求越来越高
。
[0003]聚偏氟乙烯
(PVDF)
一般用作锂离子电池正极粘结剂，然而使用
PVDF
粘结剂制备的正极极片粘结力较弱，在电池生产制备过程中容易出现掉粉等问题，同时在锂离子电池长时间循环过程中，存在因粘结力差导致正极极片脱膜等风险，严重降低了锂离子电池的循环使用寿命，此外使用
PVDF
粘结剂制备的正极极片内聚力较小
、
冷压后正极极片反弹率较大，严重降低了锂离子电池的能量密度
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种正极添加剂
、
包含该正极添加剂的正极极片
、
二次电池和电子装置，以提高二次电池的循环性能和能量密度
。
具体技术方案如下：
[0005]需要说明的是，本申请的
技术实现思路
中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池
。
[0006]本申请的第一方面提供了一种正极添加剂，其包括式
(I)
化合物：
[0007][0008]其中，
R
选自取代或未取代的
C2至
C4氨基烷基，
C2至
C4氨基烷基经取代时，取代基选自羟基或羧基中的至少一种
。
本申请中的正极添加剂含有邻苯二酚结构，能够发生氧化反应自聚合，在碱性环境中可以发生氧化
、
环化
、
分子间重排反应，进而聚合形成高黏附性导电交联网络，交联网络具有电子导电性，能够提升正极活性材料层的电子电导性能，从而减小正极极片电阻
。
将本申请中的正极添加剂应用到正极极片中，能够提高正极活性材料之间以及正极材料层与集流体之间的粘结力，减少正极极片在锂离子电池循环过程中的脱膜
、
掉粉等问题的发生，改善二次电池的循环性能
。
同时能够进一步提高正极材料层的内聚力，正极极片在首次充放电后能够获得较高的初始压实密度，从而提高二次电池的能量密度；综合而言，使用该正极添加剂的二次电池具有良好的循环性能和较高的能量密度
。
[0009]在本申请的一种实施方案中，式
(I)
化合物包括以下化合物中的至少一者：
[0010][0011]当正极添加剂为上述化合物时，有利于形成高黏附性导电交联网络，将其应用到正极极片中，正极极片中正极材料层与正极集流体之间具有较高的粘结力，正极材料层具有较高的内聚力，从而提高了二次电池的能量密度，进一步改善了二次电池的循环性能
。
[0012]本申请的第二方面提供了一种正极极片，正极极片包括正极集流体和位于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和前述任一实施方案所述的正极添加剂
。
将本申请中的正极添加剂应用到正极极片中，正极材料层与正极集流体之间具有较高的粘结力，正极材料层具有较高的内聚力，正极极片具有良好的结构稳定性
。
[0013]在本申请的一种实施方案中，基于正极材料层的质量，正极添加剂的质量百分含量为
0.05
％至
0.3
％，优选为
0.2
％至
0.3
％
。
将正极添加剂的质量百分含量调控在上述范围内，有利于提高二次电池的能量密度，改善正极极片在循环过程中的结构稳定性，进而改善二次电池的循环性能
。
[0014]在本申请的一种实施方案中，基于正极材料层的质量，氮元素的质量百分含量
m
满足：
0.004
％
≤m≤0.028
％
。
将氮元素的质量百分含量调控在上述范围内，有利于促进高黏附性导电交联网络的形成，正极材料层与正极集流体之间具有较高的粘结力，正极材料层之间具有较高的内聚力，从而改善了二次电池的循环性能
。
[0015]在本申请的一种实施方案中，正极活性材料包括过渡金属元素，所述过渡金属元素包括
Ni、Co、Mn
或
Fe
中的至少一种，优选为
Co。
将正极活性材料中采用上述过渡金属元素，有利于提高正极材料层的内聚力，降低正极极片反弹，从而改善了二次电池的循环性能
。
[0016]在本申请的一种实施方案中，正极活性材料包括过渡金属元素，所述过渡金属元素包括
Co
元素
。
基于过渡金属元素的物质的量含量，
Co
元素的物质的量含量大于或等于
80
％
。
[0017]在本申请的一种实施方案中，正极材料层与正极集流体之间的粘结力为
40N/m
至
60N/m。
当正极材料层与正极集流体之间的粘结力在上述范围内时，正极极片具有良好的结构稳定性，二次电池具有良好的循环性能
。
[0018]在本申请的一种实施方案中，正极材料层的内聚力为
80N/m
至
100N/m。
当正极材料层的内聚力在上述范围内时，正极极片具有良好的结构稳定性，二次电池具有较高的能量密度
。
[0019]本申请的第三方面提供了一种二次电池，其包括负极极片
、
隔膜
、
电解液以及前述任一实施方案所述的正极极片
。
本申请中的正极极片具有较高的初始压实密度，正极材料层与正极集流体之间具有较高的粘结力，正极材料层之间具有较高的内聚力，从而本申请的二次电池具有较高的能量密度和良好的循环性能
。
[0020]本申请的第四方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案所述的二次电池
。
本申请提供的二次电池具有较高的能量密度和良好的循环性能，因此，本申请的电子装置具有较长的使用寿命
。
[0021]本申请的有益效果：
[0022]本申请提供了一种正极添加剂
、
包含该正极添加剂的正极极片
、
二次电池和电子装置，正极添加剂包括式
(I)
化合物：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极添加剂，所述正极添加剂包括式
(I)
化合物：其中，
R
选自取代或未取代的
C2至
C4氨基烷基，所述
C2至
C4氨基烷基经取代时，取代基选自羟基或羧基中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的正极添加剂，其中，所述式
(I)
化合物包括以下化合物中的至少一者：
3.
一种正极极片，其包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一个表面上的正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和权利要求1或2所述的正极添加剂
。4.
根据权利要求3所述的正极极片，其中，基于所述正极材料层的质量，所述正极添加剂的质量百分含量为
0.05
％至
0.3
％
。5.
根据权利要求3所述的正极极片，其中，基于所述正极材料层的质量，氮元素的质量百分含量
m
满足：
0.004
％
≤m≤0.028
％
。6.
根据权利要求3所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括过渡金属元素，所述过渡金属元素包括
Ni、Co、Mn

【专利技术属性】
技术研发人员：周常通，韩冬冬，王可飞，
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：