[发明专利]一种锂二次电池电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于二次锂离子电池领域，尤其涉及一种锂二次电池电极及其制备方法。

技术背景

在新能源的开发过程中，充分利用太阳能、风能和海洋能对于能源的可持续发展具有至关重要的战略意义，但由于这些能源的不连续性，要大规模的利用这些自然资源，配套的能量转换和储能装置是很有必要的。另一方面世界各国正在为燃油汽车(造成能源匮乏和环境污染的重要来源)也正在寻找新的能源作为动力。化学电源作为一种可以直接实现化学能和电能之间的装置，因为其所具有的高转化效率而得到了广泛的应用。近二十年来，随着笔记本电脑，手机等电子产品以及军用电子设备的发展，对电池功率密度、安全性和循环寿命有了更高的要求，还要求可反复使用。这在很大程度上促进了二次电池的发展，因此二次电池也成为了各国新能源开发的重要方向之一。

二次电池主要包括铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池等几种。铅酸电池是出现最早的二次电池，但这种传统的二次电池能量密度低，对环境污染严重，将逐渐被淘汰。镍镉电池电池中的镉是有毒性的，而且在充放电过程中有很严重的“记忆效应”，因此已开始退出电池市场。镍氢电池能量密度有限，而且自放电高，使用寿命不长，这些缺点也制约了它的发展。锂离子电池近年来飞速发展，成为二次能源的首选。由于锂离子电池相对其它二次电池，具有能量密度高、循环寿命长、重量轻、体积小等特点，因此广泛地应用于便携式电子电器、数码相机、笔记本电脑及手机等通讯设备中。

近年来随着全球对新型能源的强烈需求，锂离子动力与储能越来越受到人们的关注。为了提高锂二次电池的能量和功率密度，人们在电极材料方面做了很多工作，如元素掺杂、包覆、纳米化等等，成果显著。但是电极的制备工艺多年来都没有进展，仍然使用以N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基酰胺或二甲基乙酰胺为溶剂，以偏聚四氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚合类树脂为粘结剂的工艺，对生产环境要求高，处理不当还会有污染。

发明内容

本发明提出了一种比传统电极具有更强倍率性能的锂二次电池电极及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂二次电池电极，以活性储锂材料为电极材料，以水为制作浆料的溶剂，以增稠剂和粘结剂作为制作电极浆料的水性胶体系；

所述储锂活性材料选用：钴酸锂LiCoO₂、镍酸锂LiNiO₂、LiMePO₄、Li₂MeSiO₄、磷酸钒锂Li₃V₂(PO₄)₃、LiFeBO₃、富锂正极材bLi₂MnO₃·(1-b)LiMO₂、钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂、H₂Ti₁₂O₂₅、二氧化钼MoO₂、石墨、MCMB、金属锡、锡碳合金、单质硅或硅碳合金中的至少一种；

其中Me为Fe、Mn、Co、Ni；

其中，0≤b＜1，LiMO₂为LiCo_xNi_yMn_zO₂，x+y+z＝1或锰酸锂LiMn₂O₄或Li₄Mn₅O₉或Li₄Mn₅O₁₂中的一种；

所述增稠剂为聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯和羧甲基纤维素中的至少一种，或者上述材料的衍生物，所述增稠剂的用量占整个电极片质量的0～10％。

所述粘结剂为氯丁橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶、阿拉伯胶、天然橡胶中的至少一种，或者上述材料的衍生物，所述粘结剂的用量占整个电极片质量的0～10％。

上述的锂二次电池电极的制备方法，包括如下步骤：首先将增稠剂用去离子水配置成0.1-10％的溶液，再依次加入占固体质量比0.1-40％的导电剂和储锂活性材料采用高速剪切分散1-5小时，再加入经过稀释的粘结剂乳液搅拌1小时以上，将浆料除去气泡后即可用于涂布，正极用铝箔，负极用铜箔，将涂布后的极片干燥备用。