鋰二次電池用陰極合劑及利用其的鋰二次電池用陰極及鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種裡二次電池用陰極合劑及利用其的裡二次電池的陰極及裡二次 電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電氣、電子、通信及計算機行業(yè)的急速發(fā)展，對高性能、高穩(wěn)定性的二次電池 的需求也日益增加，尤其，隨著精密電氣及電子產(chǎn)品的輕便短小化及攜帶化的趨勢，也要求 作為該領(lǐng)域的核屯、部件的二次電池的薄膜化及小型化。
[0003] 應(yīng)于運種要求，最近最受矚目的電池之一為裡二次電池化ithium Seconda巧 Battery)。
[0004] 裡二次電池中常用的陰極的電極密度為1.4至1.6g/cc，如果為了提高所述陰極的 電極密度而進(jìn)行擠壓(press)工序，則電解液的浸潰特性會顯著降低，從而誘發(fā)電池制備工 序上的問題，并且存在電池的壽命特性也降低等的問題。
[0005] 因此，為了解決前述的問題，人們嘗試混合具有高強度小顆粒的石墨，或者添加碳 黑類的導(dǎo)電材料，但是在運種情況下，將誘發(fā)因電解液分離而降低電極的初始效率的問題， W及在高溫下電解液的副反應(yīng)加速化的問題。
[0006] 韓國公開專利第2001-0064617號中公開了一種通過在裡金屬微粒粉末中添加高 分子電解質(zhì)來抑制電池的充放電中產(chǎn)生的枝晶的生成的技術(shù)，但是沒有提出針對前述問題 的解決方案。
[0007] 【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[000引【專利文獻(xiàn)】
[0009] 韓國公開專利第2001-0064617號

【發(fā)明內(nèi)容】

[001日]要解決的技術(shù)問題
[0011] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠制備高密度的陰極的裡二次電池用陰極合劑。
[0012] 本發(fā)明的目的在于，提供一種制備高密度的陰極時，電極中的電解液浸潰特性得 到改善的裡二次電池用陰極合劑。
[0013] 本發(fā)明的目的在于，提供一種裡二次電池用陰極，所述陰極的密度高，且循環(huán)特性 及高溫存儲特性得到顯著改善，并且單位體積的容量密度大。
[0014] 技術(shù)方案
[0015] 1.-種裡二次電池用陰極合劑，所述裡二次電池用陰極合劑包含陰極活性物質(zhì)、 粘合劑及粒徑為200nm至200皿的金屬氧化物填料。
[0016] 2.在所述1的裡二次電池用陰極合劑中，所述填料為選自氧化侶(Ab化）、氨氧化侶 (A1(0H)3)、鐵酸領(lǐng)（BaTi〇3)、氧化鋒（ZnO)、氧化領(lǐng)（BaO)、二氧化錯（Zr〇2)、二氧化鐵 (Ti〇2)、裡鐵氧化物(Xithium Ti1:anium Oxide)及裡鉆氧化物(Xithium Cobalt Oxide)中 的至少一種。
[0017] 3.在所述I的裡二次電池用陰極合劑中，所述填料的粒徑為250nm至1.5皿。
[001引 4.在所述1的裡二次電池用陰極合劑中，所述填料包含鐵電體(ferroelectrics)。
[0019] 5.在所述4的裡二次電池用陰極合劑中，所述鐵電體包含選自鐵酸鉛(PbTi〇3)、錯 鐵酸鉛(PbTi〇3-化Zr化)及憐酸二氨錠(NH4出K)4)中的至少一種。
[0020] 6 .在所述1的裡二次電池用陰極合劑中，W陰極合劑總重量計，包含0.5至10重 量％的所述填料。
[0021] 7.在所述1的裡二次電池用陰極合劑中，所述陰極活性物質(zhì)包含選自馬鈴馨形狀 的人造石墨、中間相碳微球(MesoCarbon MicroB ead，MCMS)形狀的人造石墨、經(jīng)過表面處 理的天然石墨、對酪醒樹脂進(jìn)行熱分解的難石墨化碳（y琴巧到豈全，hard carbon)、對 巧喃樹脂進(jìn)行熱分解的難石墨化碳化ard carbon)、對焦炭、針狀焦及漸青(Pitch)進(jìn)行碳 化的易石墨化碳（叫耳巧呈}巧么，3〇的carbon)中的至少一種的碳物質(zhì)。
[0022] 8.在所述1的裡二次電池用陰極合劑中，所述粘合劑為選自聚四氣乙締(PTFE)、聚 偏二氣乙締(PVdF)、纖維素、聚乙締醇、簇甲基纖維素(CMC)、淀粉、徑丙基纖維素、聚乙締化 咯燒酬、四氣乙締、聚乙締、聚丙締、乙締-丙締-二締共聚物巧PDM)、橫化乙締-丙締-二締共 聚物化PDM)、下苯橡膠（Styrene-butadien rubber)及氣橡膠中的至少一種。
[0023] 9. -種裡二次電池用陰極，所述陰極通過權(quán)利要求1至8中任一項所述的的陰極合 劑來制備。
[0024] 10.在所述9的裡二次電池用陰極中，所述陰極的電極密度為1.6g/ccW上。
[00巧]11. 一種裡二次電池，所述裡二次電池包含9中所述的陰極。
[00%]有益效果
[0027] 通過使用本發(fā)明的裡二次電池用陰極合劑，從而能夠制備電極中的電解液浸潰特 性得到改善的高密度的裡二次電池用陰極。
[0028] 另外，通過使用本發(fā)明的裡二次電池用陰極合劑，從而能夠制備循環(huán)特性及高溫 存儲特性得到顯著改善，且單位體積的容量密度大的裡二次電池用陰極。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明設(shè)及一種裡二次電池用陰極合劑及利用其的裡二次電池，所述裡二次電池 用陰極合劑由于包含陰極活性物質(zhì)、粘合劑、粒徑為200nm至200WI1的金屬氧化物填料及溶 劑，從而能夠提供電解液的浸潰特性得到改善，且循環(huán)特性及高溫存儲特性優(yōu)異，并且單位 體積的容量密度大的高密度陰極。
[0030] 下面，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[00川裡二次電池用陰極合劑
[0032] 本發(fā)明的裡二次電池用陰極合劑包含陰極活性物質(zhì)、粘合劑、粒徑為2(K)nm至20化 m的金屬氧化物填料及溶劑。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，包含粒徑為200nm至200皿的作為填料的氧化侶(Al2〇3)。
[0034] 對于裡二次電池，如果為了制備密度高的電極而進(jìn)行擠壓工序，則電解液的浸潰 特性及充放電容量會降低，由此，為了解決所述問題而添加高強度的小顆粒的石墨或碳黑 類的導(dǎo)電材料時，存在因電解液在電極邊緣分解而使電極的初始效率降低的問題，W及在 高溫下電解液的副反應(yīng)加速化的問題。
[0035] 對此，本發(fā)明的陰極合劑由于包含強度高且與電解液的親和性優(yōu)異的金屬氧化物 填料，從而在制備高密度的陰極時，即使經(jīng)過擠壓工序，也不會堵住電解液的通道(path)， 同時還能夠確保最小限度的通道，從而能夠提供電解液的浸潰特性得到改善的高密度的裡 二次電池用陰極。
[0036] 另外，如果使用本發(fā)明的陰極合劑，則在制備高密度的陰極時，能夠提供循環(huán)特性 優(yōu)異，并且通過防止高溫下的電解液的副反應(yīng)來使得高溫存儲特性顯著，且單位體積的容 量密度大的裡二次電池用陰極。
[0037] 所述金屬氧化物填料的粒徑為200nm至200]im。如果所述填料的粒徑小于200nm，5^J 難W確保電解液的浸潰路徑，如果超過200WH，則因電極過于變厚而存在不能進(jìn)行社制的問 題。優(yōu)選地，所述金屬氧化物填料的粒徑可W為250nm至1.5WI1。在所述范圍內(nèi)，能夠更容易 確保電解液的浸潰路徑，從而能夠最大化電解液的浸潰特性，并且能夠使得循環(huán)特性及高 溫存儲的改善效果顯著。
[0038] 本發(fā)明的所述金屬氧化物填料的種類為本領(lǐng)域中通常使用的，因此在不脫離本發(fā) 明的目的的范圍內(nèi)不受特別限定，優(yōu)選地，可W列舉如氧化侶(Ab化）、氨氧化侶(A1(0H)3)、 鐵酸領(lǐng)(BaTi〇3)、氧化鋒(ZnO)、氧化領(lǐng)(BaO)、二氧化錯(Zr〇2)、二氧化鐵(Ti〇2)、裡鐵氧化 物(Xithium Titanium Oxide)及裡鉆氧化物(Xithium Cobalt Oxide)等，運時，能夠更加 強化具有特定粒徑范圍的金屬氧化物填料的功能。運些可W分別單獨使用，或者混合兩種 W上來使用。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的填料，根據(jù)需要可W包含鐵電體。此時，由于鐵電體的強的永久性磁 性，從而能夠使得通過與粘合劑的靜電作用來實現(xiàn)的附著力的提高效果顯著。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的鐵電體可W包含鐵酸領(lǐng)（BaTiOs)、鐵酸鉛（PbTiOs)、錯鐵酸鉛 (PbTi〇3-PbZr〇3)及憐酸二氨錠(畑4出P〇4)等，運些可W分別單獨使用，或者混合兩種W上來 使用。
[0041 ] 優(yōu)選地，所述鐵電體的粒徑為200nm至200皿。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的填料，W裡二次電池用陰極合劑總重量計，可W包含0.5至10重 量％。電解液的浸潰性及循環(huán)特性、高溫存儲特性等的電池特性在所述范圍內(nèi)能夠更加得 到改善。
[0043] 本發(fā)明的陰極合劑除了包含前述的填料外，還包含陰極活性物質(zhì)。
[0044] 所述陰極活性物質(zhì)可W不受限制地包含能夠?qū)崿F(xiàn)裡離子的吸收及脫離的本領(lǐng)域 中公知的作為陰極活性物質(zhì)成分的材料，優(yōu)選地，可W使用碳物質(zhì)。具體地可W列舉如馬鈴 馨形狀的人造石墨、中間相碳微球形狀的人造石墨、經(jīng)過表面處理的天然石墨、對酪醒樹脂 進(jìn)行熱分解的難石墨化碳、對巧喃樹脂進(jìn)行熱分解的難石墨化碳、對焦炭、針狀焦及漸青進(jìn) 行碳化的易石墨化碳等，運些可W分別單獨使用，或者混合兩種W上來使用。所述碳物質(zhì)的 粒徑可W為5至25皿。
[0045] 另外，本發(fā)明的陰極合劑包含粘合劑。
[0046] 所述粘合劑，只要是本領(lǐng)域中通常使用的，并且符合本發(fā)明的目的粘合劑，則不受 特別限定，具體地可W列舉如聚四氣乙締(PTFE)、聚偏二氣乙締(PVdF)、纖維素、聚乙締醇、 簇甲基纖維素(CMC)、淀粉、徑丙基纖維素、聚乙締化咯燒酬、四氣乙締、聚乙締、聚丙締、乙 締-丙締-二締共聚物巧PDM)、橫化乙締-丙締-二締共聚物化PDM)、下苯橡膠及氣橡膠，運些 可W分別單獨使用，或者混合兩種W上來使用。
[0047] 本發(fā)明的陰極合劑除了包含前述的成分外，還可W不受限制地進(jìn)一步包含本領(lǐng)域 中公知為陰極合劑的成分的材料，具體地，例如可W進(jìn)一步包含導(dǎo)電材料及溶劑等。
[0048] 所述導(dǎo)電材料，只要是本領(lǐng)域中通常使用的，并且符合本發(fā)明的目的導(dǎo)電材料，貝U 不受特別限定，具體地可W列舉如碳黑（carbon black)、乙烘黑(acetylene black)、熱炭 黑（thermal black)、槽法炭黑（channel black)、爐法炭黑（furnace black)及石墨等的碳 類;金屬纖維等的導(dǎo)電性纖維;氣化碳、侶、儀粉末等的金屬粉末;氧化鋒、鐵酸鐘等的導(dǎo)電 性晶須;氧化鐵等的導(dǎo)電性金屬氧化物；W及聚亞苯基衍生物等的導(dǎo)電性材料等。
[0049] 所述溶劑，只要是本領(lǐng)域中通常使用的，并且符合本發(fā)明的目的溶劑，則不受特別 限定，具體地可W列舉如二甲基亞諷（dimethyl Siilfoxide,DMSO)、醇、N-甲基化咯燒酬 (NMP)及丙酬等，運些可W分別單獨使用，或者混合兩種W上來使用。
[00加]裡二次電池用陰極及裡二次電池
[0051] 根據(jù)本發(fā)明一實施例的裡二次電池用陰極可W用前述的裡二次電池用陰極合劑 來制備，具體地，將所述裡二次電池用陰極合劑涂布于集電體上，從而可W制備裡二次電池 用陰極。
[0052] 陰極集電體通常制備成3至500WI1的厚度。運種陰極集電體只要是不會對該電池誘 發(fā)化學(xué)變化且具有導(dǎo)電性的陰極集電體，則不受特別限定，例如，可W使用在銅、不誘鋼、 侶、儀、鐵、燒結(jié)碳、對銅或不誘鋼的表面用碳、儀、鐵及銀等進(jìn)行表面處理的陰極集電體，