[发明专利]锂二次电池用电极浆料、电极及锂二次电池

说明书

本发明涉及锂二次电池用电极浆料及其制备方法、采用该电极浆料制备的电极及锂二次电池；更特别地，本发明涉及补锂用的电极浆料及其制备方法。本发明的预聚体作为补锂用粘结剂，其制作过程简单，且使用成本低；使用该预聚体进行的补锂方法操作简单，成本低，补锂量易控制。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用电极浆料及其制备方法、采用该电极浆料制备的电极及锂二次电池；更特别地，本发明涉及补锂用的电极浆料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高能量密度和循环寿命长等优势，成为最具应用和发展前景的二次电池之一。但随着便携式电子设备智能化、微型化、长待机、长使用时间的不断发展，以及动力汽车等大功率、高能量设备的使用，都对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。对于负极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜(SEI膜)的形成而消耗部分锂，由此而造成正极材料锂的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降低。这在以硅基材料或锡基材料(如硅合金和锡合金等)为活性物质的负极片中表现得尤为明显。

为了达到提高电芯首次库伦效率的目的，研发人员通常考虑对负极进行补锂。部分研究人员采用负极浆料中加入锂粉进行负极补锂，而现有技术负极浆料通常会选择聚偏二氟乙烯均聚物(PVDF)作为粘结剂，PVDF的缺点在于，其必须溶于如NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的有机溶剂使用，溶剂使用量大且难以回收，大大增加了生产成本；同时，NMP具有一定的毒性，对操作人员的身体有一定的损害。此外，由于锂粉非常轻，容易漂浮在浆料表面，因此采用普通溶剂很难将其完全混溶形成均匀混合浆料涂布到集流体上。另外，如中国专利(申请公开号为CN1177417A)中采用金属锂片覆盖在阳极片表面，然后卷绕制成电池，再灌注电解液的方法制备富锂锂离子电池。使用该方法补锂时，由于现有工艺无法生产厚度较薄的金属锂片，因此往往导致阳极片能够吸收的锂量远远小于金属锂片提供的锂量，使得补锂过量、电芯出现析锂、循环性能差等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂二次电池用电极浆料，其包括负极活性物质、金属锂粉及预聚体。本发明预聚体可以用作电极用粘结剂。

本发明预聚体除了可以起到粘结剂的作用，还可以在电极浆料配置过程中充当溶剂使用，大大节省了成本；在电极浆料配置完成后，通过加热或紫外光照等可以使预聚体聚合的方式便可完成电极片的制作，操作工艺简单实用。本发明通过紫外光照或加热等条件使电极浆料中的预聚体发生聚合反应形成大分子聚合物，使极片具有一定机械强度。此外，本发明采用预聚体充当粘结剂和溶剂，预聚体分子量小，在与锂粉混浆时可以达到很好的混溶效果，即使小颗粒的锂粉也会比较均匀的分散于预聚体当中，使补锂更加均匀方便，补锂厚度易控制。

此外，目前常用的电极粘结剂为聚偏二氟乙烯均聚物(PVDF)，其具有优异的化学和电化学稳定性。然而，PVDF的缺点在于，其必须溶于如NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的有机溶剂之后以粘结剂组合物形式使用，使用量大且难以回收，大大的增加了生产成本；同时，NMP具有一定的毒性对操作人员的身体有一定的损害。而本发明的预聚体在起到优异补锂效果的同时可以解决上述技术问题。

作为优选，所述预聚体与负极活性物质的质量比为1:5～1:35。作为进一步优选，所述预聚体与负极活性物质的质量比为1:10～1:20。增加预聚体的量可以提高粘度以保证能粘住密度较小的金属锂粉；但是预聚体的量太大会降低活性物质的比例，甚至增加负极的阻抗。因此优选的配比可以在保证活性物质比重的情况下得到较好的补锂效果。

作为优选，所述金属锂粉与负极活性物质的摩尔比为10:1～1:100。作为进一步优选，所述金属锂粉与负极活性材料的摩尔比为5:1～1:25。

作为优选，所述负极活性材料为碳基材料、锡基材料及硅基材料中至少一种。作为进一步优选，所述碳基材料选自天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、微晶石墨、硬碳及软碳中至少一种。