[发明专利]用于锂电池电极的粘结剂和包含所述粘结剂的锂电池

说明书

技术领域

一个或多个实施方式涉及用于锂电池电极的粘结剂和包含该粘结剂的锂电池。

背景技术

用于信息通讯的便携式电子装置（如个人数字助理（PDA）、移动电话和笔记本电脑）、电动自行车和电动汽车中使用的锂二次电池具有与其他电池相比至少两倍的放电电压，因此可以呈现出高能量密度。

锂二次电池包含充入正极和负极之间的有机电解质或聚合物电解质，所述正极和负极包含能够嵌入和解嵌锂离子的活性物质，且锂二次电池根据在正极和负极中锂离子的嵌入/解嵌过程中通过氧化还原反应产生电能。

锂二次电池的正极活性物质可以为包含锂和过渡金属并具有能够嵌入锂离子的结构的氧化物，如锂钴氧化物（LiCoO₂）、锂镍氧化物（LiNiO₂）和锂镍钴锰氧化物（Li[NiCoMn]O₂或Li[Ni_1-x-yCo_xM_y]O₂）。

能够嵌入/解嵌锂的包括人造或天然石墨或硬碳的各种形状的碳类材料以及诸如硅的非碳类材料已经作为负极活性物质被研究。

由于容量密度为石墨的10倍或更高，非碳类材料可以具有非常高的容量，但由于在嵌入和解嵌锂时与碳类材料相比非常高的体积膨胀和收缩，因而难以实现非碳类材料的所需容量。

因此，为了改善高容量材料以及形成锂电池的每个元件的特性，如正极活性物质、电解质、隔板和粘结剂的特性，而进行了积极的研究。

发明内容

一个或多个实施方式包括用于锂电池电极的能够改善所述锂电池寿命特性的粘结剂。

一个或多个实施方式包括含有所述粘结剂的锂电池。

根据一个或多个实施方式，所述粘结剂包括：碳纳米管；和化学键合到所述碳纳米管的聚合物。

根据一个或多个实施方式，锂电池包括：负极；面对所述负极的正极；和位于所述负极和所述正极之间的电解质，其中所述负极和所述正极的至少一个包括所述粘结剂。根据一个或多个实施方式，所述粘结剂包含：碳纳米管；和通过化学键键合到所述碳纳米管上的聚合物。在一些实施方式中，所述化学键为离子键或共价键。此外，在一些实施方式中，所述共价键包含酯基、酰胺基和羧酸酐基中的至少一种。在一些实施方式中，所述离子键包含羧酸根离子和铵离子。在一些实施方式中，所述聚合物通过化学键键合到所述碳纳米管上。在一些实施方式中，所述化学键为离子键或共价键。此外，在一些实施方式中，所述共价键包含酯基、酰胺基和羧酸酐基中的至少一种，且在一些实施方式中，所述离子键包含羧酸根离子和铵离子。

一些实施方式涉及包含碳纳米管和通过化学键键合到所述碳纳米管上的聚合物的用于锂二次电池的粘结剂制备方法，所述方法包含：将具有官能团的碳纳米管加入聚合物或可聚合材料以形成混合物，搅拌并加热所述混合物以形成所述粘结剂。在一些实施方式中，所述官能团为羧基、羟基、氯酰基或胺基，且在一些实施方式中，所述碳纳米管的官能团为羧基，所述羧基在向所述聚合物或所述可聚合材料中加入所述碳纳米管之前被改性为氯酰基或胺基。

用于锂电池电极的粘结剂可以通过改善碳纳米管的分散以低量改善传导通路，并提高锂电池的寿命。

附图说明

图1为根据一个实施方式的锂电池的结构示意图。

具体实施方式

下文将详细叙述一个或多个实施方式。

根据实施方式的用于锂电池电极的粘结剂包括：碳纳米管；通过化学键键合到碳纳米管的聚合物。

所述粘结剂可用于使用能够实现高容量的负极活性物质，如硅类活性物质、锡类活性物质或硅-碳类活性物质的锂电池的电极。由于聚合物被化学键合到碳纳米管上，粘结剂因而改善了碳纳米管的分散，由于以低量形成了传导通路，粘结剂因而具有高容量，在当驱动锂电池时由于充电和放电引起活性物质的膨胀和收缩过程中，由于碳纳米管的移动粘结剂因而不会结块，由于通过碳纳米管增加了粘结剂的抗张强度维持了传导通路，粘结剂因而改善了锂电池的寿命。