[发明专利]一种高性能氧化物正极及使用该电极的软包装电池

说明书

本发明公开了一种高性能氧化物正极及使用该电极的软包装电池，属于金属锂电池技术领域，将氧化物正极与导电剂、粘接剂按照一定的配比进行匀浆，然后按照一定的工艺进行涂布，正极集流体使用涂炭铝箔，经过分切辊压烘干后，进行软包装电池组装及电池测试。本发明中，使用涂炭铝箔能够降低电池内阻，提高电池工作电压平台及倍率性能，提高电池能量密度。

技术领域

本发明属于金属锂电池领域，特别涉及一种高性能氧化物正极及使用该电极的软包装电池。

背景技术

随着科技的进歩，各种便携式移动设备深入人们的生活，成为必不可少的一部分。锂电池具有优良的性能和特点，其应用范围越来越广，其中包括照相机、存储器电源、安全器具、计算器、手表等。随着不同领域对电源需求的提高，现有的电池技术已经达到一定的瓶颈，开发具有高安全性、高能量密度的新一代锂电池十分必要。

金属锂电池是以金属锂为负极构成的电池体系，是现在研究的热点。众所周知，锂是最轻(密度0.534g/cm³)和电极电位最负(-3.04vs标准氢电极)的金属，其质量比能量达到3862mAh/g，远高于常用的锂离子电池负极材料。同其他碱金属相比，金属锂及金属锂合金更容易操作处理。金属锂一次电池具有电压高、比能量高、工作温度范围广、比功率高、放电性能平稳、贮存寿命长等优点，但是在能量方面尚有提升空间。

目前研究较多的金属锂一次电池为Li-MnO₂、Li-I₂、Li-Ag₂V₄O₁₁、Li-SO₂、Li-SOC_l2、Li-FeS₂、Li-(CF)_n及Li-CuO等等。每一种电池都各有优缺点，目前逐渐引起关注的锂氟化碳电池有着较高的能量密度，但是其放电过程中产生的巨大热量，使电池在使用过程中存在一定的安全隐患。

一般电池固态正极涂布采用压延铝箔作为集流体，在研究过程中发现，当正极采用金属氧化物时，电池的内阻相对较大，因此影响到电池能量密度的提升，倍率性能也受到影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种一种高性能氧化物正极及使用该电极的软包装电池，解决金属锂电池由于内阻大，导致的倍率性能不好、能量密度相对偏低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高性能氧化物正极，正极由正极集流体和活性物质、导电剂、粘接剂组成，经过匀浆、涂布、辊压、分切、烘干、裁片制得，正极集流体为涂炭铝箔，涂覆层厚度为0.5-4μm，铝箔基体厚度为10-25μm。

涂炭铝箔上所涂炭的种类为导电炭黑、石墨、石墨烯、super P、VGCF、碳纳米管中的一种或几种。

所述活性物质为金属氧化物，包括氧化铜、氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁、一氧化钒、三氧化二钒、二氧化钒、五氧化二钒及其他钒氧化合物、二氧化锰、三氧化二铬、氧化亚铬、三氧化铬、二氧化铬及其他铬氧化合物、四氧化三铅、二氧化钛、氧化亚钴、一氧化钴、三氧化二钴、四氧化三钴及其他钴氧化合物、氧化亚镍、氧化镍、三氧化二镍及其他镍氧化合物、氧化亚铜、氧化锌、氧化镓、氧化锗中的一种或两种；或者是非金属氧化物二氧化硅、三氧化二硼中的一种或两种。

所述导电剂包括super P、VGCF、碳纳米管、导电炭黑或其他炭类导电剂中的一种或两种。

所述粘接剂主体为PVDF，溶解于N,N-二甲基吡咯烷酮制得，其中PVDF分子量为300000-1500000，粘接剂的质量分数为3％-15％之间；或者主体为SBR和CMC，溶解于去离子水制得，粘接剂的质量分数为40％-50％之间；或者主体为PTFE和CMC，溶解于去离子水制得，粘接剂的质量分数为40％-65％之间。