[发明专利]电极粘结剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池和电池所用的电极以及其制备方法，蓄电池和电池如为锂离子蓄电池和电池。

现有技术

在手提式设备如手提电话，可视相机以及笔记本式个人电脑等领域，对具有大容量、长寿命的小型蓄电池有很大的需求量。锂离子电池是未来蓄电池的发展方向。

锂离子电池中，已知的阳极活化剂一般是由含碳材料如焦炭或石墨所构成的，在这种含碳物质中，锂离子可逆的释放或添加(见JP-A-26-90863)。通常，其制法是，将粉状碳质材料与适量的粘结剂混合再与一种溶剂混合捏合，以制成糊状物。然后，用该糊状物涂敷收集器，并干燥，将该收集器压成片状，制成阳极。

锂离子电池中，已知的阴极活化剂一般是由过渡金属氧化物(如：氧化锰、氧化钒)、过渡金属硫化物(如硫化铁，硫化钛)或上述物质和锂的复合化合物(如锂和钴的复合氧化物，锂、钴和镍的复合氧化物、锂与锰的复合氧化物)组成的。将该阴极活化剂与一种电导性物质(通常为碳)以及适量粘结剂混合，再将该混合物与一种溶剂捏合，制成糊状物，将该糊状物涂敷于收集器上，干燥，压制成阴极。

蓄电池中的粘结剂必须具备很高的耐经常用作电解质溶液，耐电化学反应过程中产生的活化物质和耐制备蓄电池和电池过程中使用的溶剂。满足以上要求的粘结剂是聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂。然而，以结构上看，聚偏氟乙烯树脂以及其它氟化树脂通常本身对于金属的粘性较差，因此，无论是阳极，还是对阴极，其活化剂很容易从金属收集器上脱落，导致锂离子电池的低重复使用循环性。

JP-A-5-6766曾建议，使收集器表面粗糙，以增加氟化树脂的粘附性。然而，这种技术仍不能得到足够的粘结力。

JP-A-6-172452曾提出采用一种含羧基的单体与1,1-二氟己烯的共聚物。但这种共聚物在工业上很难生产。

本发明公开内容

本发明涉及的蓄电池和电池用电极，其电极活化剂与收集器间粘结性得以改进，进而改善了电池的重复使用循环性。

解决的手段

本发明所述电池用电极包括一层电极形成物质，这层物质含有电极活化剂和粘结剂，该粘结剂涂敷于和/或粘附于金属收集器的表面上，其特征在于，该粘结剂是一种与至少一种丙烯酸酯类聚合物键接的氟塑料，上述丙烯酸酯类聚合物的单体单元主要由至少一种选自于丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的单体单元构成。

本发明接技氟塑料中，丙烯酸酯聚合物的重量含量为0.1～20％，优选重量为0.2～20％，更优选0.3～5％。如果其重量含量低于0.1％则电极活化剂与收集器之间的粘结性差；如果含量大于20％，则粘合剂的阻力变差，并可观察到由于与做为电解质用的有机溶剂(如：碳酸亚乙酯，碳酸亚丙酯，碳酸二甲基酯、碳酸二乙基酯等)相接触而引起的明显溶胀。结果是，无论低含量还是高含量的聚丙烯酸酯聚合物，都会负面影响电极及蓄电池的性能。当温度高于50℃时，这些缺点尤为明显。

电极(阴极和阳极)的收集器可以是金属箔、金属网、三维多孔性物体或类似物体，收集器优选那些不易与锂形成合金的金属(如铁、镍、钴、铜、钛、钒、铬、锰或它们的一种合金)制成。

阳极活性剂是允许锂离子在其中可渗入并释放的任何物质，通常是碳质材料，包括焦炭(如：石油焦炭、煤焦炭)、炭黑(如：乙炔黑、石墨、纤维炭、活性炭、炭纤维以及在非氧气氛中燃烧有机高聚物得到的残渣)。阳极活化剂中，还可加入如氧化铜类的金属氧化物。

阴极活化剂的构成亦如上所述。阴极活化剂中还可加入导电材料。

氟塑料是聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚三氟乙烯、聚三氟氯乙烯、1,1-二氟乙烯与四氟乙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯的共聚物、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物以及聚偏二氟乙烯(PVDF)。

在这些材料中，由于聚偏二氟乙烯对于电池中所使用的溶剂、电化学过程产生的活性物质具备优良的耐蚀性，以及其对电池生产中常用的N-甲基吡咯烷酮具有的良好的溶解性而优选使用。

本发明中，聚偏二氟乙烯包括1,1-二氟乙烯(VF2)的均聚物以及1,1-二氟乙烯与至少其它氟化共聚单体中的一种形成的共聚物，这些共聚单体优选选自：四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯和/或三氟氯乙烯，这些物质即可单独使用，也可结合使用。1,1-2氟乙烯的用量为40～95％(重量)，优选重量为70～95％。本发明优选的聚偏二氟乙烯类材料的熔体流动指数(MFI)在2.16kg(负载)，230℃的条件下为0.01～300g/10分。