锂离子二次电池用的无溶剂阴极的制作方法

本公开涉及二次电池的阴极，并且更具体地涉及锂离子二次电池的阴极。

背景技术：

1、二次电池的阴极可以使用湿粉末压片法(以下称为mps)生产。其概念是使用三辊轧机在铝或铜上制作阴极材料涂层。这种工艺的主要优点是它允许加工具有非常低溶剂含量(通常在15-20％重量之间)的粉末。在mps方法中，第一步是将干粉与溶剂混合。由于溶剂量低，混合物不形成均匀光滑的糊状物。

2、通常，使用n-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称nmp)作为溶剂。然而，为了改善环境性能(nmp是一种有毒物质)，并且为了降低阴极形成过程的能量消耗，正在寻找nmp的替代品。

3、已经测试了水来代替nmp。然而，活性材料可与水反应并且可在活性材料上形成阻性层，从而降低阴极的性能。

技术实现思路

1、因此，根据本公开的实施方案，提供了一种用于制造二次电池的阴极的方法。所述方法包括：

2、-将活性材料和导电材料与电子束可固化的预聚物混合，以获得由所述活性材料、导电材料和预聚物制成的无溶剂混合物；

3、-使所述无溶剂混合物在第一辊和第二辊之间通过，以在第二辊上施加无溶剂混合物的层；

4、-使所述无溶剂混合物层在所述第二辊和载有金属性箔的第三辊之间通过，以将所述无溶液混合物层转移到所述金属性箔上；

5、-用电子束使所述预聚物聚合，从而获得在金属性箔上的聚合的活性层；

6、-在室温下在金属性箔上压制所述聚合的活性层，以增加聚合物活性层的密度；

7、-切割所述金属性箔以获得所述阴极。

8、通过提供这样的方法，可在不使用nmp的情况下生产阴极。此外，这种阴极生产是无溶剂的，即，在生产方法中没有去除溶剂的步骤。由于溶剂的去除通常在高于环境温度的温度下进行，因此本公开的方法允许减少能量消耗。

9、预聚物是指在用电子束照射后会形成聚合物的单体混合物。

10、金属性箔的非限制性实例为铝箔、铜箔。

11、作为非限制性实例，压制步骤可以在0.5吨/厘米(吨/厘米)下进行。

12、聚合物活性层密度的增加允许降低iv电阻。

13、将活性材料、导电材料和电子束可固化的预聚物混合在一起。不需要活性材料和导电材料的预混合。

14、可以理解，在切割金属性箔的过程中，聚合的活性层也被切割。

15、作为非限制性实例，吸收的剂量可以为60kgy(千格雷)。

16、作为非限制性实例，金属性箔可以具有等于或小于10m/s(米/秒)的速度。

17、在一些实施方案中，其中无溶剂混合物中活性材料的总含量可以等于或大于80质量％，优选等于或大于85质量％，更优选等于或大于90质量％。

18、在一些实施方案中，预聚物可以包括丙烯酸类树脂。

19、丙烯酸类树脂的非限制性实例可以是脂族聚氨酯丙烯酸酯类、环氧基丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类或丙烯酸酯类。

20、在一些实施方案中，预聚物可以包括甲基丙烯酸酯类。

21、在一些实施方案中，预聚物可包括甲基丙烯酸酯类和具有丙烯酸酯类官能的锂化单体。

22、具有丙烯酸酯类官能的锂化单体允许通过在阴极中提供锂来进一步降低iv电阻。

23、在一些实施方案中，预聚物可由甲基丙烯酸酯类和具有丙烯酸酯类官能的锂化单体组成。

24、在一些实施方案中，具有丙烯酸酯类官能的锂化单体可以是甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂。

25、在一些实施方案中，预聚物中甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂的含量可以等于或小于20质量％。

26、在一些实施方案中，活性材料可以是含锂的复合氧化物。

27、含锂的复合氧化物活性材料的非限制性实例为licoo2、limno2、limn2o4、linio2、linixco(1-x)o2、linixcoymn(1-x-y)o2(0<x<1且0<y<1)、li2mn3nio8、linicomno2。

28、在一些实施方案中，导电材料可以是碳。

29、碳导电材料的非限制性实例为乙炔黑、科琴黑(ketjen black)。

30、本公开还涉及一种用于制备二次电池用阴极的组合物，所述组合物包括活性材料、导电材料和电子束可固化的预聚物，所述组合物不含溶剂。

31、在一些实施方案中，无溶剂混合物中活性材料的总含量可以等于或大于80质量％，优选等于或大于85质量％，更优选等于或大于90质量％。

32、在一些实施方案中，活性材料可以是含锂的复合氧化物。

33、含锂的复合氧化物活性材料的非限制性实例为licoo2、limno2、limn2o4、linio2、linixco(1-x)o2、linixcoymn(1-x-y)o2(0<x<1且0<y<1)、li2mn3nio8、linicomno2。

34、在一些实施方案中，预聚物可以包括丙烯酸类树脂。

35、丙烯酸类树脂的非限制性实例可以是脂族聚氨酯丙烯酸酯类、环氧基丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类或丙烯酸酯类。

36、在一些实施方案中，预聚物可以包括甲基丙烯酸酯类。

37、在一些实施方案中，预聚物可以包括甲基丙烯酸酯类和具有丙烯酸酯类官能的锂化单体。

38、在一些实施方案中，预聚物可以由甲基丙烯酸酯类和具有丙烯酸酯类官能的锂化单体组成。

39、在一些实施方案中，具有丙烯酸酯类官能的锂化单体可以是甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂。

40、在一些实施方案中，预聚物中甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂的含量可以等于或小于20质量％。

41、在一些实施方案中，导电材料可以是碳。

42、碳导电材料的非限制性实例为乙炔黑、科琴黑。

43、本公开涉及由上述组合物通过上述方法制备的二次电池用阴极。

44、本公开涉及一种包括上述阴极的二次电池。

45、除非另有矛盾，否则可以将上述要素与说明书中的其他要素进行组合。

46、应该理解的是，上述
技术实现要素：
和以下的具体实施方式都只是举例性的和解释性的，而不是对所要求保护的公开内容的限制。

47、被并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图阐明了本公开内容的实施方案，并与说明书一起用于解释其原理。

技术特征：

1.用于制造二次电池用的阴极(30)的方法(100)，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中所述无溶剂混合物(20)中的活性材料的总含量等于或大于80质量％，优选等于或大于85质量％，更优选等于或大于90质量％。

3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述预聚物包括甲基丙烯酸酯类。

4.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述预聚物包括甲基丙烯酸酯类和具有丙烯酸酯类官能的锂化单体。

5.根据权利要求4所述的方法(100)，其中所述具有丙烯酸酯类官能的锂化单体是甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂。

6.根据权利要求5所述的方法(100)，其中所述预聚物中甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂的含量等于或小于20质量％。

7.一种用于制备二次电池用的阴极(30)的组合物，所述组合物包含活性材料、导电材料和电子束可固化的预聚物，所述的组合物是无溶剂的。

8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述无溶剂混合物中的活性材料的总含量等于或大于80质量％，优选等于或大于85质量％，更优选等于或大于90质量％。

9.根据权利要求7或8所述的组合物，其中所述预聚物包括甲基丙烯酸酯类。

10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述预聚物包括甲基丙烯酸酯类和具有丙烯酸酯类官能的锂化单体。

11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述具有丙烯酸酯类官能的锂化单体是甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂。

12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述预聚物中甲基丙烯酸双(三氟甲基磺酰基)胺锂的含量等于或小于20质量％。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的组合物，其中所述导电材料为碳。

14.用于二次电池用的阴极(30)，其通过根据权利要求1至6中任一项的方法从根据权利要求7至13中任一项所述的组合物制成。

15.二次电池，包括根据权利要求14所述的阴极。

技术总结
用于制备二次电池阴极的方法(100)，包括将活性材料和导电材料与电子束可固化的预聚物混合(102)，以获得由活性材料、导电材料和预聚物制成的无溶剂混合物，使无溶剂混合物通过湿粉末压片装置，用电子束使预聚物聚合(108)以获得在金属性箔上的聚合的活性层，在室温下压制(110)在金属性箔上的聚合的活性层以增加聚合物活性层的密度。一种用于制备二次电池用阴极的组合物，所述组合物包括活性材料、导电材料和电子束可固化的预聚物，所述组合物不含溶剂。由所述组合物制成的阴极和包括所述阴极的二次电池。

技术研发人员：S·科特,上田将史,L·卡斯特罗
受保护的技术使用者：丰田自动车欧洲公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14