[发明专利]一种正极及其制备方法以及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种正极及其制备方法以及包括该正极的电池，具体地说，本发明是关于一种正极及其制备方法以及包括该正极的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池指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、安全性能好等优点，因而应用领域广泛。

锂离子二次电池通常包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液；所述电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜；所述正极包括正极集流体及涂覆其上的正极材料；所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂。所述正极包括集流体及涂覆其上的正极材料；所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂。在制备电池正极时，一般将正极材料和分散剂混合制成含有正极材料的浆料，涂覆到集流体表面，浆料中的分散剂在后续制备电池的步骤(如干燥等)中可被除去。

锂离子二次电池正极制备过程中常用的有机分散剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亚砜(DMSO)和四氢呋喃(THF)中的一种或几种。由于这些有机分散剂会造成对环境的严重污染，因此从环保的角度出发更倾向于选用例如水、乙醇或者乙醇的水溶液等水性分散剂代替有机分散剂。使用有机分散剂时，正极材料中的粘合剂主要以疏水性粘合剂为主；而选用水性分散剂时，需要提高粘合剂中亲水性粘合剂的比例，甚至用亲水性粘合剂完全代替疏水性粘合剂，才更有利于使粘合剂均匀分散。但是选用水性分散剂和含有亲水性粘合剂的粘合剂制备电池正极时，含有正极材料的浆料在涂覆到集流体表面后，正极材料中常用的导电剂如乙炔黑、碳黑会发生团聚，导致导电剂在集流体上分布不均匀，正极材料与集流体结合不紧密，结果制出的正极表面凹凸不平，容易出现“掉块”的现象，即导电剂团聚部位的正极材料从集流体上脱落，因此造成正极成品率低的问题。

综上所述，现有技术含有亲水性粘合剂的正极存在由于导电剂分布不均匀而成品率低的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术含有亲水性粘合剂的正极存在由于导电剂分布不均匀而成品率低的缺点，提供一种导电剂分布均匀成品率高的正极。

本发明的第二个目的是提供上述正极的制备方法。

本发明的第三个目的是提供使用上述正极的锂离子二次电池。

本发明的发明人注意到，选用水性分散剂和含有亲水性粘合剂的粘合剂制备电池正极时，含有正极材料的浆料在涂覆到集流体表面后，正极材料中常用的导电剂如乙炔黑、碳黑会发生团聚，导致导电剂在集流体上分布不均匀，正极材料与集流体结合不紧密，结果制出的正极表面凹凸不平，容易出现“掉块”的现象，即导电剂团聚部位的正极材料从集流体上脱落，因此造成正极成品率低的问题。本发明的发明人意外的发现，将石墨和碳纤维按照100∶1至100∶10的重量比混合作为导电剂并且选用水性分散剂和含有亲水性粘合剂的粘合剂制备电池正极时，导电剂就能分布得很均匀，也不出现“掉块”的现象，大大提高了电池正极的成品率。

本发明提供了一种电池正极，该正极包括集流体和涂覆在该集流体上的正极材料；所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂，所述粘合剂含有亲水性粘合剂，其中，所述导电剂包括石墨和碳纤维，所述石墨和碳纤维的重量比为100∶1至100∶10。

本发明提供了上述电池正极的制备方法，该方法包括将含有正极材料的浆料涂覆在集流体上，干燥，压延，所述正极材料包括正极活性物质、导电剂和粘合剂，所述粘合剂含有亲水性粘合剂，其中，所述导电剂包括石墨和碳纤维，所述石墨和碳纤维的重量比为100∶1至100∶10。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该电池包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液；所述电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜，其中，所述正极为本发明所述的正极。

本发明将石墨和碳纤维按照100∶1至100∶10的重量比混合作为导电剂并且选用水性分散剂和含有亲水性粘合剂的粘合剂制备电池正极，所得电池正极成品率高且导电性好。如实施例1的正极选用重量比为100∶3的石墨和碳纤维作为导电剂，正极成品率可达100％；而对比例1仅以乙炔黑作为导电剂，对比例2仅以碳纤维作为导电剂，由于导电剂团聚现象严重，对比例1正极成品率仅为65％，对比例2正极成品率仅为95％。

具体实施方式