[发明专利]一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，属于锂离子电池领域。

背景技术

与其它化学电源相比，锂离子二次电池具有许多优异的性能，如能量密度高、循环寿命长、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等，经过近二十年的飞速发展，已广泛的应用在移动电话、笔记本电脑、数码相机等领域。近年随着电动汽车的发展，迫切需要更高能量密度和更高功率密度的车载动力电源，锂离子电池是公认的最有潜力应用于电动汽车的化学电源。提高化学电池的能量密度和功率密度有两种方法，一是采用高比能的活性材料；二是通过改进工艺而提高电池中的活性物质的含量。

锂离子电池的制造工艺中必须使用合适的粘结剂来完成电极的制备，粘结剂在电池中主要是将活性物质与电极集流体互相粘合在一起。目前，锂离子电池正极大都采用聚偏氟乙烯（PVDF）作为粘结剂，用强极性的有机化合物如N-二甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）等作为PVDF的溶剂，即采用有机系涂布制片。该体系涂布制片时采用的有机溶剂昂贵且具有腐蚀性，使用量大且难以回收，生产成本大；而且涂布制片过程需要将有机溶剂加热挥发除去，为防止腐蚀性有机溶剂任意挥发污染环境，必须加装大量环保设备，同样增加生产成本且不利于生产操作；更不利的是在有机系中，PVDF粘结剂用量较大，过多的粘结剂组分不仅降低电池的比容量，而且影响极片涂布的顺畅性和烘烤特性，另外大量的粘结剂包覆在活性颗粒的表面，将增加颗粒的接触阻抗，增大电池充放电的极化，因此严重制约电池比功率的提升，尤其是对于纳米级活性材料表现最为突出。如国家知识产权局于2005.3.23公开了一项申请号为03144276.5，名称为“电池用耐腐蚀电极的制造方法”的发明专利，其提供了一种电池用耐腐蚀电极的制造方法，主要工艺过程：将交联剂、引发剂和有机溶剂混合搅拌成含交联聚偏氟乙烯和未交联聚氧化乙烯的透明溶液，与电极活性物质、导电剂搅拌成粘稠浆料，涂布在集流体上加热，压至厚度为0.05～0.5mm的待交联电极，再将其置于90～400℃的恒温炉中，5分钟～6小时后自然冷却到恒温，取出后即为电池用耐腐蚀电极。其中公开了聚偏氟乙烯和聚氧化乙烯混合而成的粘接剂，存在如下的缺陷：首先，电极中含有一定数量的引发剂，在充放电过程中引发剂会分解成小分子的物质，势必引起电池性能的急剧恶化；最后，该混合粘结剂仍然需要在有机溶剂中溶解，因此在制浆和涂布过程中，不仅产生大量的有机废气废液，而且大大增加电池生产成本。

因此，低成本、无污染、低含量粘结剂的正极及其制备方法成为研究热点。目前，比较可行的是水溶性粘结剂和水系涂布制片。其特点是：采用水溶性的粘结剂，因此可以采用水作为浆料的液体介质。但是，现有的水系正极中，水溶性粘结剂多采用丁苯橡胶（SBR）。SBR的粘结力较弱，且随着电池充放电循环，SBR分子中的碳-碳双键不断降解而失效，最终造成电池活性材料粘结不牢、掉料、导致容量和循环寿命下降；另外水系涂布过程中，由于粘结性不好和应力分布不均，极片在烘烤的过程中极易出现掉料、龟裂、卷边、爆边等现象，严重影响生产的正常进行，并且制得的电池容量和循环性能偏低。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中制备锂离子电池的水溶性粘结剂的粘结性差、易降解、导致电池容量和循环性能差等问题，提供一种低成本、高容量和长寿命的锂离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

（一）一种用于制备锂电池的复合水溶性粘结剂，包括以下按重量百分比计的组分：

非晶态聚氧化乙烯水溶性粘接剂                     10～40%

凝胶型水溶性粘结剂                               60～90%。

优选的：

非晶态聚氧化乙烯类水溶性粘结剂                   20～30%

凝胶型水溶性粘结剂                               70～80%。

上述二者混合溶解形成复合型水溶性粘结剂；

本发明所述的非晶态聚氧化乙烯类水溶性粘结剂是指在聚氧化乙烯（PEO）分子链上插入小分子结构单元而形成的嵌段共聚物

上述的小分子结构主要包括亚甲氧基、环氧氯乙烷、硅氧烷、磷酸树脂和铝酸酯中的一种或任意比例的几种。