负极活性材料和包含其的锂二次电池的制作方法_3

文档序号:9893763阅读:来源:国知局
选自如下的任一种或两种W上的混合物:天然石墨,人造石墨,炭黑,乙 烘黑,科琴黑,槽黑,炉黑,灯黑,热裂法炭黑,碳纳米管,富勒締,碳纤维,金属纤维,碳氣化 合物,侣,儀粉末,氧化锋,铁酸钟,氧化铁,和聚亚苯基衍生物,优选炭黑。
[0076] 与负极相似,根据本发明的正极也可W通过现有技术中的普通方法来制备。
[0077] 例如,将正极活性材料与粘合剂和溶剂,W及导电材料和分散剂(如果需要)混合, 并且将混合物揽拌W制备浆料,然后将浆料施加在集电器上,然后将被浆料涂布的集电器 压缩W制备电极。
[0078] 通过粘合在正极和负极活性材料中的粒子,在本发明中使用的粘合剂被用于维持 生巧,并且使用粘合剂如聚四氣乙締(PTFE),聚偏二氣乙締(PVDF),或下苯橡胶(SBR)。粘合 剂包括由PVDF代表的溶剂类粘合剂(即,使用有机溶剂作为溶剂的粘合剂),和水类粘合剂 (即,使用水作为溶剂的粘合剂),其为选自下腊橡胶、SBR和丙締酸类橡胶中的任一种或两 种W上的混合物。与溶剂类粘合剂相反,水类粘合剂是经济的,环境友好的,并且还对工人 的健康无害,并且与溶剂类粘合剂相比具有高粘合效果,从而可W增加每单位体积的活性 材料的比例W实现高容量。优选将SBR用作水类粘合剂。
[0079] 通常在现有技术中使用的含裡过渡金属氧化物可W优选用作正极活性材料。此 夕h可W利用金属如侣(A1)或金属氧化物涂布含裡过渡金属氧化物。除含裡过渡金属氧化 物之外还可W使用硫化物,砸化物,面化物等。
[0080] -旦制备了电极,可W制备通常在现有技术中使用的裡二次电池,其包含电解液 和置于正极和负极之间的隔膜,W及所述电极。
[0081] 在用在本发明中的电解液中,通常用在裡二次电池用电解液中的任何材料可W没 有限制地用作可作为电解质被包含的裡盐,并且所述裡盐的阴离子可W例如为选自如下的 任意一种:F-,C Γ,Br_,Γ,N03_,N (CN) 2_,BF4-,C1 〇4_,PF6-,( C的)2PF4-,( CF3) 3P的-,(CF3) 4PF2-, (CF3) sPF-,( C的)6P-,C的S〇3-,CF3CF2S〇3-,( CF3S〇2) 2N-,( FS02 ) 2N-,CF3CF2 (CF3) 2C0-,( CF3S〇2) 2〇Γ,( SFs) 3(T,( C的SO2) 3(T,C的(CF2)巧〇3^ C的S〇2^ C出C〇2^ scrr芽P (C的CF2S化)2r。
[0082] 在用在本发明的电解液中,通常用在裡二次电池用电解液中的任何材料可W没有 限制地用作包含在电解液中的有机溶剂。
[0083] 此外,常规地被用作隔膜的一般多孔聚合物膜可W用作隔膜,例如,由聚締控聚合 物如乙締均聚物,丙締均聚物,乙締/下締共聚物,乙締/己締共聚物,和乙締/甲基丙締酸醋 共聚物制成的多孔聚合物膜可W单独使用或W其层压形式使用。或者,可W将一般多孔无 纺布如由具有高烙点的玻璃纤维和聚乙二醇对苯二甲酸醋纤维制成的无纺布用作隔膜,但 隔膜不限于此。
[0084] 在形状方面本发明的裡二次电池没有特别限制,但是可W具有例如使用罐的圆柱 形,方形,袋形,或硬币形。
[0085] 下面将参照实施例详细描述本发明W具体描述本发明。然而,本发明可W许多不 同的形式实施,并且不应被解释为限制于在本文中阐述的实施方式;相反,提供运些实施方 式W更完整地向本领域普通技术人员描述本发明的概念。
[0086] 实施例
[0087] 在下文中,参照实施例和实验例描述本发明,但不限制于其。
[0088] <负极活性材料的制备〉
[0089] 实施例1
[0090]将具有100μπι的平均粒度的天然石墨粒子导入球化处理设备(Nara Hybridization System,NHS-2),然后在65m/sec的转子速度下球化处理10分钟W获得具有 20WI1的平均粒度化0,7. Own的FWHM,和2.60mVg的邸化k表面积的球形天然石墨粒子。
[0091] 使用具有约20皿的主轴长度,3~4mVg的比表面积和在12~16m化的压力下的1.7 ~1.8g/cc的压缩密度的镶嵌焦炭类人造石墨(日立化成化itachi chemical),MAGE3)。
[0092] :0.3的重量比混合球形天然石墨和镶嵌焦炭类人造石墨,并且使用研鉢均匀 揽拌W制备负极活性材料。
[0093] 实施例2
[0094] 按与实施例1相同的方法制备负极活性材料,不同之处在于Wl:l的重量比混合球 形天然石墨和镶嵌焦炭类人造石墨。
[00巧]比较例1
[0096] 按与实施例1相同的方法制备负极活性材料,不同之处在于使用100%的球形天然 石墨而没有镶嵌焦炭类人造石墨。
[0097] 比较例2
[0098] 按与实施例1相同的方法制备了负极活性材料,不同之处在于:0.05的重量比 混合球形天然石墨和镶嵌焦炭类人造石墨。
[0099] 比较例3
[0100] 按与实施例1相同的方法制备负极活性材料,不同之处在于W1:1.2的重量比混合 球形天然石墨和镶嵌焦炭类人造石墨。
[0101] <裡二次电池的制备〉
[0102] 实施例3 [。…引负极的制备
[0104] W95: 2: 2:1的重量比混合在实施例1中获得的负极活性材料,作为粘合剂的SBR, 作为增稠剂的簇甲基纤维素(CMC)和作为导电材料的乙烘黑,然后将混合物与作为溶剂的 水化2〇)混合,W制备均匀的负极浆料。将制备的负极浆料涂布在铜集电器的一个表面上W 具有65WI1的厚度,然后将被涂布的集电器干燥和压延,然后冲压成期望的尺寸W制备负极。 [0…引裡二次电池的制备
[0106] W30:70的体积比混合碳酸亚乙醋化C)和碳酸二乙醋(DEC),然后添加 LiPFs到非 水电解质溶剂中W制备1M LiPFs的非水电解液。
[0107] 此外,将裡金属锥用作对电极,即正极,并且将聚締控隔膜置于两个电极之间,然 后注入电解液W制备硬币形半电池。
[010引实施例4
[0109] 通过与实施例3相同的方法制备负极和裡二次电池,不同之处在于使用在实施例2 中制备的负极活性材料。
[0110] 比较例4~6
[0111] 通过与实施例3相同的方法制备负极和裡二次电池,不同之处在于使用在比较例1 ~3中制备的负极活性材料。
[0112] 实施例5
[0113] 通过与实施例3相同的方式制备负极和裡二次电池,不同之处在于使用在实施例2 中制备的负极活性材料,并且在负极的制备期间不添加任何导电材料。
[0114] 比较例7
[0115] 通过与实施例5相同的方法制备负极和裡二次电池,不同之处在于将针状焦类人 造石墨而不是镶嵌焦炭类人造石墨与天然石墨:1的重量比混合,然后将混合物用作负 极活性材料,并且在负极的制备期间不添加任何导电材料。
[0116] 实验例1:取向比的测定
[0117] 对在实施例3和4中制备的负极进行使用Cu(K线)的XRD衍射测定。通过面积比 (110)/(004)计算取向比,所述面积比(110)/(004)通过使用XRD测定包含在负极中的负极 活性材料的(110)和(004)面,然后整合(110)和(004)面的峰值强度而获得。更具体地,XRD 测定条件如下。
[011引-目标:化化α线)石墨单色器
[0119] -狭缝:发散狭缝=1°,接收狭缝= 0.1,散射狭缝=1°
[0120] -
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