[发明专利]一种锂离子电池电极片、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于电池领域，特别涉及一种锂离子电池电极片、制备方法及其用途，所述电极片属于油性电极片。

背景技术

随着全球范围的能源危机和环境污染严重威胁人类的可持续发展，新能源产业是作为21世纪十大高新科技产业之一，已经受到广泛的关注。电池工业是新能源产业的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个热点。锂离子电池因其比能量高、循环寿命长等优点被认为是首选储能装置。随着锂离子电池关键材料的技术突破，锂离子电池的应用范围不断被拓展，其应用领域已从信息产业（移动电话、PDA、笔记本电脑等）扩展到能源交通（电动汽车、电网调峰、太阳能电站、风能电站储电等）和军事领域。

智能手机和平板电脑的出现，人们对电池的容量要求越来越高，要求电池的使用时间越来越长。然而在有限的电池壳体体积下，电池的容量越高，循环就会越差，这不仅跟正负极、隔膜和电解液材料有关外，跟粘结剂也有很大的关系。

锂电池的电极是由炭素材料及锂的氧化物等活性物质经涂布法在集流体表面形成的，即活性物质等分散到高分子溶液或高分子分散液后，涂布在集流体表面上。因此，用作粘结剂的高分子要求有以下特性:（1）制备电池时，含活性物质的涂膜不会从集流体上脱开，不会产生裂痕，粘结性强；（2）在电解液中不溶；（3）经反复充放电，涂膜不会从集流体上脱开，不产生裂痕，粘结性强；（4）用量少就有足够的粘结强度；（5）不与电解质反应。

锂电池用的粘结剂的种类很多，多数采用聚偏氟乙烯（PVDF）。但聚偏氟乙烯为结晶性聚合物，结晶度一般为50%左右，结晶熔融温度在140℃附近，因此在电池通常的使用温度下，聚偏氟乙烯的结晶性使存在电解液体的分子很难流通，充放电负荷增大；在制备电池时的干燥速度等不合适时，聚偏氟乙烯的收缩率与集流体的收缩率差异比较大，含活性物质的涂膜不会从集流体上脱离；即使涂布干燥后没问题，但随着时间的迁移，在使用过程中，也有由于电极的内部应力使电极合剂层从集流体上部分或全部剥离，负荷特性变差，引起容量劣化。同时，电池在循环过程中，正负极片的膨胀是无法避免的，使得极片之间的相互挤压，迫使电解液从极片中挤出，造成电池循环变差。

CN101924216A公开了一种新型的电池粘结剂，尤其是一种适合用于锂离子电池体系的粘结剂。它是由微米级或纳米级粘液酸锰配合物粉末和偏氟乙烯等聚合物均匀混合共聚制备而成的。其中粘液酸锰在粘结剂中的质量百分比浓度在1～30%的范围内。该发明的新型锂离子电池用粘结剂具有比表面积大，吸附性能力强，成膜成形性好，使用该发明粘结剂制备的锂离子电池能提高充放电容量，改善电池的循环特性。

CN101265397公开了一种用于锂离子电池正负极浆料的粘结剂，由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1:10-10:1，以提高正、负极浆料的加工性能，改善现有粘结剂在浆料制备过程中黏度难以控制的状况，提高正、负极片的粘结性能，并可以提高锂离子电池的电化学性能。

现有技术中还将偏氟乙烯均聚物改性，偏氟乙烯与第2单体及第3单体共聚和偏氟乙烯与另一种共聚物共混等方法。

发明内容

本发明的目的之一在于在保证锂离子电池具有优异的倍率性能和循环性能的前提下，针对现有技术中高容量的锂离子电池在循环的过程中，由于极片膨胀将吸附在电极片中的电解液挤出，造成电池活性物质和电解液很难接触，加大极化，使得电池的循环性能和倍率性能变差的问题，提供了一种新的解决思路。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种锂离子电池电极片，所述电极片含有粘结剂Ⅰ，所述粘结剂Ⅰ选自马来酸酐接枝聚偏氟乙烯（MAH-g-PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚环氧乙烷（PEO）中的任意一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如PEO和PMMA的混合物，PMMA和MAH-g-PVDF的混合物，PEO和MAH-g-PVDF的混合物，PEO、PMMA和MAH-g-PVDF的混合物。

在电极中，粘结剂是用来将电极活性物质粘附在集流体上的高分子化合物。它的主要作用是粘结和保持活性物质，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构，对于在充放电过程中体积会膨胀/收缩的锂离子电池正负极来说，要求粘结剂对此能够起到一定的缓冲作用，因此，选择一种合适的粘结剂非常重要。