一种二次电池电极、其制备方法及二次电池技术

本发明专利技术属于二次电池领域，提供了一种包括集流体和涂敷或填充在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质、电极添加剂、导电剂、粘结剂，其特征在于，所述电极添加剂为无定型碳负载的VIB、VIIB、或VIII族金属中的至少一种，且所述电极添加剂占二次电池电极活性物质的质量百分含量不超过10wt％。本发明专利技术提供的二次电池电极，较好的解决了二次电池低温放电率和电池内阻难以同时改善的技术问题，可使二次电池-10℃下3C放电的放电率平均提高至少3％，同时电池内阻至少降低0.02毫欧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于二次电池领域，尤其涉及一种二次电池电极、其制备方法以及用这种电极制成的二次电池。
技术介绍
二次电池(例如镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池)的充、放电性能，尤其是放电率受温度影响显著。目前，现有技术的一种改善二次电池低温放电率的方法是将表面能较大的无定形碳材料(例如碳纤维、无定形碳、玻璃碳、碳气凝胶等)混合在其他电极材料(包括电极活性物质、粘结剂、导电剂等)中涂敷到正极或负极上。这种方法虽然对二次电池的低温放电率有一定改善，但由于无定形碳的导电性较差，从而使电池内阻增大，即电池的低温放电率和内阻难以同时改善。
技术实现思路
为了解决二次电池的低温放电率和内阻难以同时改善的技术问题，本专利技术首先提供一种二次电池电极，包括集流体和涂敷或填充在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质、电极添加剂、导电剂、粘结剂，所述电极添加剂为无定型碳负载的VIB、 VIIB、或VIII族金属中的至少一种，且所述电极添加剂占二次电池电极活性物质的质量百分含量不超过IOwt %。为了解决二次电池的低温放电率和内阻难以同时改善的技术问题，本专利技术进而提供一种二次电池电极的制备方法，将电极材料配成电极浆料后涂敷或填充在集流体上，然后压延、干燥、切片，所述电极材料包括电极活性物质、电极添加剂、导电剂、粘结剂；所述电极添加剂为无定型碳负载的VIB、VIIB、或VIII族金属中的至少一种，且所述电极添加剂占二次电池电极活性物质的质量百分含量不超过10wt%，所述电极添加剂的制备方法是将无定形碳与至少一种VIB、VIIB、或VIII族金属的可溶性盐溶液混合，再用还原剂将所述 VIB、VIIB、或VIII族金属的可溶性盐还原为相应的金属，然后洗涤、干燥得到。为了解决二次电池的低温放电率和内阻难以同时改善的技术问题，本专利技术还提供一种二次电池，包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，所述正极和/或负极为本专利技术提供的电极。使用本专利技术提供的二次电池电极，提高了二次电池的低温放电率，同时降低了二次电池内阻镍氢二次电池-10°c下3C放电的放电率平均提高3%，锂离子二次电池-10°c 下3C放电的放电率平均提高10.3%，镍镉二次电池-101下3(放电的放电率平均提高 9. 7% ；常温下，镍氢二次电池内阻平均降低0. 02毫欧，锂离子二次电池内阻平均降低0. 1 毫欧，镍镉二次电池内阻平均降低0. 12毫欧。另外，电池的常温大电流放电率(常温3C放电率)、高温放置后容量保持率(60。C放置3天后容量保持率)、常温20C放电平台中值电压以及过冲漏液时间等性能均有不同程度的改善。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术首先提供一种二次电池电极，包括集流体和涂敷或填充在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质、电极添加剂、导电剂、粘结剂，所述电极添加剂为无定型碳负载的VIB、VIIB、或VIII族金属中的至少一种，且所述电极添加剂占二次电池电极活性物质的质量百分含量不超过10wt%。向电极材料中添加无定形碳可以起到改善二次电池低温充、放电性能。但由于无定形碳的导电性欠佳，导致电池内阻增大。通过在无定形碳上负载某些种类的金属可以改善单独使用无定形碳时电池内阻较大的缺陷。专利技术人发现， 如果不使用活性炭负载VIB、VIIB、或VIII族金属中的至少一种的技术方案，而是分别向二次电池电极材料中添加无定形碳和上述金属，则对电池内阻几乎起不到改善作用。由于集流体上的能够容纳的电极材料的质量有限，电极添加剂用量太多会降低电极活性物质在集流体上的含量，对二次电池性能有不利影响。因此，按照本领域中添加剂的一般用量，即不超过二次电池电极活性物质质量的10wt%即可。根据本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极，无定型碳负载的VIB、VIIB、或 VIII族金属的质量优选占无定型碳质量的2 5wt%。这样可以同时较好改善电池的低温放电率和降低电池内阻，另外，成本也较低。根据本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极，VIB、VIIB、或VIII族金属优选钌、镍、锰、钴、钨、钼中的至少一种，更优选镍、钴的至少一种。这两种金属较之其他VIB、 VIIB、或VIII族金属来说价格低廉，故优选。根据本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极，无定型碳的平均粒径优选0. 1 15 μ m0无定形碳的平均粒径在此范围内时，对集流体的附着性较好，涂敷(或填充)到集流体上后不容易脱落，且对电池低温放电率也有较好的改善。根据本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极，无定型碳的比表面积优选600 2500m2/g无定形碳的比表面积在此范围内时，对固体颗粒的吸附性较强，负载金属比较容易，同时对电池低温放电性能有较好的改善。根据本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极，无定型碳的孔隙率优选不低于 40%。不低于40%的孔隙率对电池低温放电率的改善更大。根据本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极，电极添加剂在集流体上的体积密度为450 X IO4 200X 105g/m3。电极添加剂在集流体表面的面密度在此范围内时，集流体上的电极材料不容易掉料，对集流体基材的附着性较好，故优选。本专利技术进而提供一种二次电池电极的制备方法，将电极材料配成电极浆料后涂敷或填充在集流体上，然后压延、干燥、切片，所述电极材料包括电极活性物质、电极添加剂、 导电剂、粘结剂；所述电极添加剂为无定型碳负载的VIB、VIIB、或VIII族金属中的至少一种，且所述电极添加剂占二次电池电极活性物质的质量百分含量不超过10wt%，所述电极添加剂的制备方法是将无定形碳与至少一种VIB、VIIB、或VIII族金属的可溶性盐溶液混合，再用还原剂将所述VIB、VIIB、或VIII族金属的可溶性盐还原为相应的金属，然后洗涤、 干燥得到。5VIB、VIIB、或VIII族金属的可溶性盐的例子如上述金属的硝酸盐，例如硝酸镍、 硝酸钴、硝酸锰等。还原剂的例子有硼氢化钾、硼氢化钠。还原反应的温度没有特别限制， 可将金属盐还原为金属即可，一般在50 70°C。所谓无定形碳，并不是指这些物质存在的形状，而是指其内部结构。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。 无定形碳的具体例子有木炭、焦炭、活性炭、炭黑、碳纤维、玻璃态碳、纳米碳管。本专利技术具体实施方式还提供一种二次电池，包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，所述正极和/或负极为本专利技术具体实施方式提供的电极。本专利技术具体实施方式提供的二次电池电极和二次电池的制作方法为本领域人员公知，在此不再赘述。实施例11.电极添加剂的制备称取IOg活性炭(平均粒径5 μ m,比表面积2300m2/g，孔隙率40 % )于IOOOml烧杯中，加IOOml水搅拌，然后向其中加入浓度为lmol/L的硝酸镍100m本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种二次电池电极，包括集流体和涂敷或填充在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质、电极添加剂、导电剂、粘结剂，其特征在于，所述电极添加剂为无定型碳负载的ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、或ＶＩＩＩ族金属中的至少一种，且所述电极添加剂占二次电池电极活性物质的质量百分含量不超过１０ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢红波，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94