[发明专利]锂电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年2月21日在美国专利和商标局提交的美国临时申请No.61/601,373的优先权和权益，将其公开内容全部引入本文作为参考。

技术领域

本发明的实施方式的方面涉及锂电池。

背景技术

为了满足对小型且高性能设备的要求，制造小型且轻质的锂电池是重要的。而且，为了用于电动车中，将锂电池的放电容量、能量密度和循环特性作为重要因素纳入考虑。为了用于这样的应用中，需要具有每单位体积大的放电容量和高的能量密度、以及优异的寿命特性的锂电池。

锂电池中包括隔板以防止或减少正极和负极之间的短路。基于有机物的隔板在200℃或更低的温度熔融。因此，当包括所述基于有机物的隔板的电池的温度由于内部和/或外部刺激而提高时，由于隔板的收缩或熔融，体积变化可发生，并且因此，电池的运行停止。

典型的隔板具有低的与电极的粘附。因此，在充电和放电期间，电极之间的距离可增加，并且因此膨胀程度显著增加。由于电池的体积增加，电池每单位体积的容量和能量密度可降低。电池的显著的体积变化可导致隔板的破坏。因此，包括所述隔板的锂电池的寿命特性可降低。

因此，需要开发具有由隔板与电极之间改善的粘附性能导致的降低的体积变化、和改善的寿命特性的锂电池。

发明内容

本发明的实施方式的方面提供在隔板和电极之间具有改善的粘附(adhesion)的锂电池。

根据本发明的实施方式，锂电池包括：正极；负极，其包括包含第一水性(aqueous)粘合剂和第二水性粘合剂的负极活性物质层，所述第一水性粘合剂包括单体单元；和在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括基础材料层和形成于所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层，所述聚合物层包括非水性(non-aqueous)粘合剂，所述非水性粘合剂包括与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元。

在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂的所述单体单元包括选自如下的至少一种：基于二烯的(二烯类)单体单元、基于丙烯酰基的(丙烯酰基类)单体单元、基于氟的(氟类)单体单元、和基于硅的(硅类)单体单元。

所述第一水性粘合剂的所述单体单元可包括选自如下的至少一种：丁二烯单体单元、异戊二烯单体单元、丙烯酸酯单体单元、甲基丙烯酸酯单体单元、偏氟乙烯单体单元、四氟乙烯单体单元、六氟丙烯单体单元、和硅氧烷单体单元。

在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂包括基于偏氟乙烯的(偏氟乙烯类)单体和选自四氟乙烯和六氟丙烯的至少一种单体的共聚物。

所述第一水性粘合剂可包括偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂进一步包括选自乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯和戊烯单体单元的基于烯烃的(烯烃类)单体单元。

在一个实施方式中,所述第一水性粘合剂进一步包括选自羧酸基团、羟基、和磺酸基团的亲水基团。

所述第二水性粘合剂可不同于所述第一水性粘合剂。

在一个实施方式中，所述第二水性粘合剂包括选自如下的至少一种：苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶、丙烯酰基橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚表氯醇、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、聚乙烯基吡啶、氯磺化聚乙烯、胶乳(latex)、聚酯树脂、丙烯酰基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素和二乙酰基纤维素。

在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂和所述第二水性粘合剂以在0.1:1-10:1范围内的重量比存在于所述负极活性物质层中。

所述第一水性粘合剂和所述第二水性粘合剂可以在0.25:1-10:1范围内的重量比存在于所述负极活性物质层中。

在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂以在0.01重量%-10重量%范围内的量存在于所述负极活性物质层中。

所述第一水性粘合剂可以在0.01重量%-5重量%范围内的量存在于所述负极活性物质层中。

在一个实施方式中，所述聚合物层包括两个层，所述两个聚合物层各自在所述基础材料层的相反表面上。

在一个实施方式中，所述基础材料层为包括聚烯烃材料的多孔膜。