高体密度锂离子电池正极及制作方法和高容量锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种高体密度锂离子电池正极，正极材料包含有增韧剂和表面活性剂，所述增韧剂为聚丙烯酸酯，聚乙烯化合物中的一种或几种，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸酯中的一种或几种。本发明专利技术还公开了上述高体密度锂离子电池正极的制作方法，包括将含有该正极材料和溶剂的正极浆料涂布在正极集流体上，然后进行干燥、压延。本发明专利技术还公开了一种高容量锂离子电池，包括上述高体密度锂离子电池正极。本发明专利技术解决了高体密度电池极片的脆性大、易断裂，电解液对极片难以浸润等问题。本发明专利技术高容量锂离子电池极片体密度高，厚度均匀，电池具有较高的电池容量以及优良的循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高体密度锂离子电池正极，以及该高体密度锂离子电池正极的制 作方法，本专利技术还涉及一种使用该高体密度锂离子电池正极的锂离子电池。
技术介绍
锂离子二次电池分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构 成的锂离子电池。因其比能量高，工作电压高，工作温度范围宽，自放电率低，循环寿命长， 无污染，重量轻，安全性好等优点，因而应用领域广泛。随着锂离子二次电池的广泛应用，锂离子电池逐步往高容量、小体积的方向发展。 现有的锂离子电池一般以Li(X)2为正极材料活性物质，正极体密度约为3. 5g/cm3。为了提高 锂离子电池的容量，各生产厂家都在尝试提高正极材料的体密度。但是当以LiCO2*活性物 质的正极材料的体密度提高至3. 6g/cm3以上时，正极极片存在脆性增大，生产过程中容易 产生裂缝甚至发生断裂、破损以及电解液难以对极片浸润等问题。这个问题的出现大大降 低了生产成品率，同时严重影响电池的包括比容量和循环性能在内的各种性能的发挥。以 LiFePO4为活性物质的正极材料的体密度提高至2. 4 g/cm3以上时即会出现同样的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高体密度锂离子电池正极，以及该高体密度锂离子电池正极的 制作方法，本专利技术还涉及一种使用该高体密度锂离子电池正极的锂离子电池，能够克服现 有的高容量锂离子电池所用的高体密度正极脆性大，容易断裂以及电解液难以对极片浸润 等缺点，并且该高体密度锂离子电池正极柔韧、不易断裂，且电解液易于浸润。为解决上述技术问题，本专利技术高体密度锂离子电池正极的技术方案是，所述正极 包括正极集流体以及涂敷在集流体上的正极材料，正极材料含有正极活性物质，导电剂和 粘结剂，所述正极材料还包含有增韧剂和表面活性剂，所述增韧剂为聚丙烯酸酯，聚乙烯化 合物中的一种或几种，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯脱水山 梨醇硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸酯中的一种或几种。本专利技术还提供了一种上述高体密度锂离子电池正极的制作方法，其技术方案是， 包括将含有该正极材料和溶剂的正极浆料涂布在正极集流体上，然后进行干燥、压延；该正 极材料含有正极活性物质、导电剂和粘结剂，所述正极材料还含有增韧剂和表面活性剂，所 述增韧剂选自聚丙烯酸酯和聚乙烯化合物中的一种或几种，表面活性剂为聚氧乙烯脱水山 梨醇三油酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸酯中的一种或 几种。本专利技术还提供了一种高容量锂离子电池，其技术方案是，该电池包括电极组和非 水电解液，所述电极组和非水电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极及隔 膜，所述正极为权利要求广4中任意一项所述的高体密度锂离子电池正极。本专利技术所提供的高体密度锂离子电池正极因正极材料中含有增韧剂以及表面活性剂，解决了高体密度电池极片的脆性大、易断裂，电解液对极片难以浸润等问题。使用本 专利技术所公开的方法制得的锂离子电池极片体密度高，厚度均勻，由该正极制成的锂离子电 池具有较高的电池容量以及优良的循环性能。附图说明图1为本专利技术各实施例与现有技术比较的示意图。 具体实施例方式本专利技术公开了一种高体密度锂离子电池正极，所述正极包括正极集流体以及涂敷 在集流体上的正极材料，正极材料含有正极活性物质，导电剂和粘结剂，所述正极材料还包 含有增韧剂和表面活性剂，所述增韧剂为聚丙烯酸酯，聚乙烯化合物中的一种或几种，所述 表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇硬脂酸酯和聚氧乙烯脱 水山梨醇月桂酸酯中的一种或几种。所述正极活性物质选自下述材料所表示的锂化合物中的一种或几种 LixMn1 — yMyA2 ；LixMn1^yMyO2-A ；LixMn2MyO4 — ZXZ ； LixMn2 一 yMyA4 ； LixCo1 _ yMy02 — zA2 ； LixCo1- yMy02 — ZXZ ； LixNi1^yMyA2 ；LixNi1^yMyO2-A;LixNi1 _yCoy02_zXz ； LixFei — yMyP04 ；式中0· 95 刍 χ 刍 1. 1 ;0 刍 y 刍 0. 5 ;0 刍 ζ 刍 0. 5 ;M 为 Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、 V或稀土元素；A为0、F、S或P ;X为F、S或P。所述聚丙烯酸酯选自聚甲基丙烯酸酯和/或聚乙基丙烯酸酯，所述聚乙烯化合物 选自聚乙烯氧化物，聚乙烯过氧化物以及聚乙烯醇中的一种或几种。以正极材料的总量为基准，所述导电剂的重量百分含量为0. 5_10%，粘结剂的重量 百分含量为0.01-10%，增韧剂的重量百分含量为0. 1-10%，表面活性剂的重量百分含量为 0. 1-10%，其它为所述正极活性物质。本专利技术通过在在正极材料中加入增韧剂后，通过增韧剂中所含的C = C双键等将 与基底发生反应，进而提高浆料与基底的粘结性能和孔隙率，从而提高极片的粘结性能以 及吸液性能，在极片粘结性能提高的同时，极片的抗压能力同样提高，因此使得极片的柔韧 性提高。本专利技术还公开了一种上述高体密度锂离子电池正极的制作方法，包括将含有该正 极材料和溶剂的正极浆料涂布在正极集流体上，然后进行干燥、压延；该正极材料含有正极 活性物质、导电剂和粘结剂，所述正极材料还含有增韧剂和表面活性剂，所述增韧剂选自聚 丙烯酸酯和聚乙烯化合物中的一种或几种，表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸酯中的一种或几种。所述聚丙烯酸酯选自聚甲基丙烯酸酯和/或聚乙基丙烯酸酯，所述聚乙烯化合物 选自聚乙烯氧化物，聚乙烯过氧化物以及聚乙烯醇中的一种或几种。以正极活性物质的重量为基准，导电剂的含量为0. 5-15重量％，粘结剂的含量为 0. 01-10重量％，溶剂的含量为10-100重量％，增韧剂的含量为0. 1-10重量％，表面活性剂 的含量为0. 1-10%。本专利技术还公开了一种高容量锂离子电池，该电池包括电极组和非水电解液，所述 电极组和非水电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极及隔膜，所述正极为上 述高体密度锂离子电池正极。实施例1 将15gPVDF溶解于360gNMP中制得溶液，将30g乙炔黑和IOOOgLiC0A加入到该溶液 中，混合均勻，再加入Ig聚甲基丙烯酸酯，Ig聚乙烯氧化物，Ig聚乙烯醇，2g聚氧乙烯脱水 山梨醇三油酸酯，继续搅拌至均勻制成浆料。该浆料均勻地涂布在16um厚的铝箔两面，于 120°C下干燥5分钟，得到厚度为200μπι (包括铝箔)的极片，再将极片通过压片机压制成 体密度为3. 8g/cm3的正极片Al。实施例2 按照与实施例1相同的方法制备正极，不同的是，加入的增韧剂仅含有聚甲基丙烯酸 酯，质量为5g，压延后体密度为3. 6g/cm3,制得正极片A2。实施例3:按照与实施例1相同的方法制备正极，不同的是，加入的增韧剂仅为聚乙烯氧化物，质 量为5g，压延后体密度为3. 6g/cm3，制得正极片A3。实施例4 按照与实施例1相同的方法制备正极，不同的是，加入的增韧剂仅为聚乙烯醇，质量为 5g，压延后体密度为3. 6g/cm3，制得正极片A4。实施例5 按照与实施例1相同的方法制备正极，不同的是，加入的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高体密度锂离子电池正极，所述正极包括正极集流体以及涂敷在集流体上的正极材料，正极材料含有正极活性物质，导电剂和粘结剂，其特征在于，所述正极材料还包含有增韧剂和表面活性剂，所述增韧剂为聚丙烯酸酯，聚乙烯化合物中的一种或几种，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯，聚氧乙烯脱水山梨醇硬脂酸酯和聚氧乙烯脱水山梨醇月桂酸酯中的一种或几种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨标，
申请(专利权)人：上海中兴派能能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]