CN102487141B - 一种锂离子电池正极材料及电池 - Google Patents
一种锂离子电池正极材料及电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102487141B CN102487141B CN201010578915.2A CN201010578915A CN102487141B CN 102487141 B CN102487141 B CN 102487141B CN 201010578915 A CN201010578915 A CN 201010578915A CN 102487141 B CN102487141 B CN 102487141B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive agent
- polar group
- battery
- powder
- lithium ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池正极材料,该正极材料含有正极活性物质和导电剂,其中,所述导电剂包括第一导电剂和第二导电剂,所述第一导电剂为含有极性基团的导电聚合物,所述第二导电剂为碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、羰基镍粉、铜粉、铁粉、锌粉和铝粉中的一种或多种。本发明还提供了一种锂离子电池。在浆料配制过程中,极性基团有利于与第二导电剂及正极活性物质表面形成氢键,增强它们在溶剂中的分散程度,使浆料更易涂覆,涂覆厚度均匀,制备的极片一致性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极材料和使用该正极材料的电池。
背景技术
锂离子电池具有放电电压高、能量密度高和循环使用寿命长的特点,因此在便携电子设备领域中得到广泛应用,同时受到如军事、航天、电动汽车等一些高技术应用领域的青睐。
锂离子电池主要性能指标有电池容量和循环性能,电池性能的优劣取决于电极材料。传统锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。锂离子电池正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘结剂。传统锂离子电池电极制备过程中加入一定量的碳黑、石墨等导电剂,并且加入一定量的聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等粘结剂。加入绝缘性粘结剂需要更多的导电剂供电池放电,而加入高比表面积的导电剂要求更多的粘结剂来加工成型。所述导电剂和粘结剂不具备电化学活性,从而导致电化学活性物质在电极中的相对含量较低,影响了电极整体的实际比容量,且其在电极中的含量和分散情况会影响电池的大功率放电性能。
有研究表明,向电极材料中添加化学或电化学掺杂后可以由绝缘体向导体或半导体转变的含π电子共轭结构的导电聚合物,如含有聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚呋喃等结构的聚合物,可以提高锂离子电池中电子和锂离子的移动速度,从而提高电池的充放电容量,同时也可以起到粘结剂的作用。例如,CN101630728A公开了一种锂离子二次电池电极的制备方法,使用了导电聚合物作为电池正极的导电剂,所述电池获得了比传统锂离子二次电池更高的比容量、大功率放电能力及更长的寿命;CN101651233A公开了一种锂离子二次电池的制备方法,电池正极材料添加导电聚合物作为粘结剂,相比传统锂离子二次电池,所述锂离子二次电池有更高的电池容量及更好的循环性能。
但上述的导电聚合物与粘结剂和溶剂的相容性不高,浆料的施工性能不好,涂覆的极片厚度不均匀,导致制备的批量电池一致性较差,而现有大量电动工具例如电动车等均采用大量电池串并联提供电力,电池组的各项性能绝对不是单个电池性能的代数相加。电池间较小的差异,甚至是细微差异,会造成每个电池单元的容量、内阻等特性的区别,会使容量大者总是处于小电流浅充浅放状态,而容量小者总是处于大电流过充过放状态,两者之间性能参数差异越来越大,小容量者提前失效;或者是使内阻大的成为耗能的串联电阻,并容易发热过高,缩短寿命。电池组的使用过程中,每个电池单元的温度、电压、电流等都不一样,工作一段时间后,电池组的一致性肯定继续恶化,最后导致电池的能效迅速降低到无法接受和继续使用的水平。提高电池组一致性的终极目标是提高电池组的性价比、寿命和安全性。
发明内容
为了提高制备电池极片的一致性,同时使电池获得高容量和优秀的循环性能,提供一种锂离子电池正极材料及使用该正极材料的电池。
本发明提供一种锂离子电池正极材料,该正极材料含有正极活性物质和导电剂,其中,所述导电剂包括第一导电剂和第二导电剂,所述第一导电剂为含有极性基团的导电聚合物,所述第二导电剂为碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、羰基镍粉、铜粉、铁粉、锌粉和铝粉中的一种或多种。
本发明还提供了一种锂离子电池,该锂离子电池包括电池壳、极芯和电解液,所述极芯和电解液密封在电池壳内,所述极芯包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜,其中,所述正极中所含的正极材料为本发明提供的锂离子电池正极材料。
本发明提供的正极材料中含有第一导电剂即含有极性基团的导电聚合物,在浆料配制过程中,极性基团有利于与第二导电剂及正极活性物质表面形成氢键,增强它们在溶剂中的分散程度,使浆料更易涂覆,涂覆厚度均匀,制备的极片一致性好。结果如表2所示,含极性基团的导电聚合物制作的电池在放电容量,电压及内阻上的一致性均优于不加导电聚合物和加入不含极性基团的导电聚合物制作的电池。
此外,含极性基团的导电聚合物可以替代部分粘结剂和导电剂,减少电池中电化学惰性组分,而且含有极性基团的导电聚合物与正极活性物质有着较强的物理作用,充当导电支点和连接导线,第二导电剂充当导电节点(特别是在第二导电剂的粒径与正极极活性物质的粒径相近的情况下),在电极中形成有效的导电网络,降低了电池内阻,因而制备的电池具有高比容量及优异的循环性能。如实施例4与对比例1、2所制得锂离子电池的比容量分别为123.0mAh/g、114.4mAh/g、118.0mAh/g;电池电压放电平台分别为3.39V、3.15V、3.26V;循环500次后容量保持率分别为92.2%、91.2%、91.4%。含有带极性基团的导电聚合物的锂离子电池,相对于未含有导电聚合物或含有不带极性基团的导电聚合物的锂离子电池,其电池比容量、放电电压及多次循环后容量保持率均有提高。
具体实施方式
本发明提供的锂离子电池正极材料含有正极活性物质和导电剂,其中,所述导电剂包括第一导电剂和第二导电剂,所述第一导电剂为含有极性基团的导电聚合物,所述第二导电剂为碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、羰基镍粉、铜粉、铁粉、锌粉和铝粉中的一种或多种。
相对于100重量份的正极活性物质,所述含有极性基团的导电聚合物的含量可以为0.1~20重量份,优选为0.5~10重量份。
所述含有极性基团的导电聚合物可以为含有极性基团的聚苯胺、含有极性基团的聚吡咯、含有极性基团的聚噻吩、含有极性基团的聚呋喃、含有极性基团的聚苯撑(聚对苯)、含有极性基团的聚并苯、含有极性基团的聚对苯乙炔、含有极性基团的聚丙烯和含有极性基团的聚乙醛的一种或几种。所述极性基团可以位于所述导电聚合物的主链和/或支链中。所述极性基团可以为羧基(-COOH)、羟基(-OH)、卤素(-F、-Cl、-Br、-I)、硝基(-NO2)、氨基(-NH2)、烷氧基(-O-R,其中R优选为C2-C21的直链或支链烷基)、羰基(-CO-R,其中R优选为C2-C21的直链或支链烷基)、酯基(-O-CO-R或-CO-O-R,其中R优选为C2-C21的直链或支链烷基)、酰胺基(-CO-NH-R或-NH-CO-R,其中R优选为C2-C21的直链或支链烷基)、磺酸基和有机盐中的一种或多种。所述有机盐可以为羧酸盐、铵盐、磺酸盐、磷酸盐等。所述含有极性基团的导电聚合物可以通过将含有极性基团的导电聚合物的单体聚合而得到,聚合的方法和条件可以与不含极性基团的导电聚合物的单体的聚合过程相同。
本发明中,所述第二导电剂可以为碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、羰基镍粉、铜粉、铁粉、锌粉和铝粉中的一种或多种。相对于100重量份的正极活性物质,第二导电剂的含量可以为0.1~20重量份,优选为0.5~10重量份。
所述正极活性物质可以为本领域常规的各种用于锂离子电池的正极活性物质,优选为LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiVPO4、LiCoAlO2、LiMnCoO2、LiFeaM1-aPO4(M为Co、Ni、Mn,0.8≤a≤1)、LiCoxNiyMnzO2(x+y+z=1,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1)中的一种或多种。
所述正极材料还可以含有粘结剂,粘结剂可以为本领域常规的各种用于锂离子电池的正极的粘结剂,优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丁苯橡胶、聚甲基纤维素、聚甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素和聚丙烯醇中的一种或多种。聚丙烯酸酯、聚氨酯和环氧树脂可以含氟。相对于100重量份的正极活性物质,粘结剂的含量可以为1~20重量份。
正极的制备方法可以采用本领域常用的各种方法,例如用溶剂将正极活性物质、粘结剂和导电剂制备成正极材料浆液,溶剂的加入量为本领域技术人员所公知,可根据正极浆液的拉浆涂布的粘度和可操作性的要求进行调整。然后所制正极材料浆液拉浆涂覆在集流体(可以使用本领域所公知的任何集电体,例如铝箔)上干燥压片,再裁片形成锂离子电池正极。所述干燥的温度选择范围可为90~150℃,干燥时间可为10~40min。
所述溶剂可以为本领域所公知的各种溶剂,优选为水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N、N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、1,2-丙二醇碳酸酯、醇、四氢呋喃和丙酮中的一种或多种。
本发明的锂离子电池中的负极可以为本领域所公知的各种负极。所述负极含有集流体和涂覆集流体上的负极材料,所述集流体可采用现有技术中各种用于锂离子电池的集流体,如铜箔;本发明对负极材料不作限制,与现有技术相同,所述负极材料一般包括负极活性物质、粘结剂以及导电剂,所述负极活性物质可以采用商购的所有负极活性物质,如石墨和/或锂钛氧化合物。所述导电剂可以为天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金中的一种或几种;所述粘结剂可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种。所述负极的制备方法与正极的制备方法类似,在此不再详述。
本发明的锂离子电池中,电解液采用本领域常规的非水电解液。所述电解液中电解质锂盐可以选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟硅酸锂(LiSiF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、氯铝酸锂(LiAlCl4)及氟烃基磺酸锂(LiC(SO2CF3)3)、LiCH3SO3、LiN(SO2CF3)2中的一种或多种。非水溶剂可以选自链状酸酯和环状酸酯混合溶液,其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的一种或多种。环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、γ-丁内酯(γ-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的一种或多种。在所述非水电解液中,电解质锂盐的浓度可以为0.1-2mol/L。
按照本发明提供的锂离子电池的制备方法,除了所述正极按照本发明提供的方法制备之外,其他步骤为本领域技术人员所公知。一般来说,该方法包括将正极、负极与位于正和负极间的隔膜依次卷绕形成极芯,将极芯置入电池壳中,加入电解液,然后密封,即可得到本发明提供的锂离子电池。位于正极与负极之间的隔膜的卷绕方法为本领域技术人员所公知,在此不再赘述。
下面通过实施例来更详细地描述本发明。
实施例1
将4ml 3-羧基吡咯加入装有150mL蒸馏水的三口烧瓶,在机械搅拌下,按3-羧基吡咯与六水合对甲苯磺酸铁物质的量之比为1∶1滴加对甲苯磺酸铁溶液作为氧化剂和掺杂剂,于Ar气保护下在0℃聚合6h,将过滤得到的粉末用蒸馏水、无水酒精各洗涤3次,在60℃真空干燥24h,得到聚(3-羧基)吡咯粉末。
实施例2
室温下将134g的六水合对甲苯磺酸铁加入到1mol/LHCl溶液中,搅拌,将68.6g 2-磺酸苯胺加入到上述溶液中,持续反应6h,静置,抽滤,将过滤得到的粉末用蒸馏水、无水酒精各洗涤3次,在60℃真空干燥24h,得到聚(2-磺酸)苯胺粉末。
实施例3
将无水FeCl3加入到含100mL氯仿的三口瓶中,搅拌约30min,得到暗绿色混浊液,然后将含0.12mol(3,4-二甲氧基)噻吩的50ml氯仿溶液逐滴加入体系中,FeCl3与(3,4-二甲氧基)噻吩的物质的量之比为1∶1,持续反应6h,静置,将过滤得到的产物用蒸馏水、无水酒精各洗涤3次,在60℃真空干燥24h,得到聚(3,4-二甲氧基)噻吩粉末。
实施例4
正极:将9g PVDF粘结剂和3g聚(3-羧基)吡咯(实施例1制得)加入到NMP中,待全部溶解后,将6g小颗粒碳黑Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极:将人造石墨、Super P导电剂、粘结剂SBR和CMC按照重量比100∶2∶6∶2在去离子水中均匀混合。在厚度为10微米的铜箔上双面敷料,涂抹均匀。在120℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为491cm(长)×45cm(宽)×0.0086(厚),负极材料重2.14克。
隔膜:PP/PE/PP三层膜(1090±3)mm×47mm×0.018mm。
将上述正、负极片与隔膜卷绕成一个方形的锂离子电芯并收纳入方形电池外壳中,随后注入1mol/L LiPF6/(EC+DEC+DMC)(EC、DEC和DMC重量比为1∶1∶0.5)电解液,密封,制成锂离子电池1。
实施例5
正极:将7g PVDF粘结剂和3g聚(2-磺酸)苯胺(实施例2制得)加入到NMP中,待全部溶解后,将5g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池2。
实施例6
正极:将9g PVDF粘结剂和3g聚(3,4-二甲氧基)噻吩(实施例3制得)加入到NMP中,待全部溶解后,将6g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池3。
实施例7
正极:将6g PVDF粘结剂和6g聚(3-羧基)吡咯(实施例1制得)加入到NMP中,待全部溶解后,将3g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池4。
实施例8
正极:将9g聚(3-羧基)吡咯(实施例1制得)加入到NMP中,待全部溶解后,将3g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150gLiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池5。
对比例1
正极:将9g PVDF粘结剂加入到NMP中,待全部溶解后,将9g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池C1。
对比例2
正极:将9g PVDF粘结剂加入到NMP中,待全部溶解后,将3g聚吡咯和6g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池C2。
对比例3
正极:将7g PVDF粘结剂和3g聚苯胺加入到NMP中,待全部溶解后,将5g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池C3。
对比例4
正极:将9g PVDF粘结剂加入到NMP中,待全部溶解后,将3g聚噻吩和6g Super P导电剂缓慢添加至其中直至分散均匀,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池C4。
对比例5
正极:将9g聚(3-羧基)吡咯加入到NMP中,待全部溶解后,然后将150g LiFePO4/C(碳含量2.32%)粉末缓慢加入到上述混合溶液中,在高速搅拌分散2小时,制得正极浆料。在厚度为16微米的铝箔上双面敷料,涂抹均匀。在140℃下烘干,碾压,滚切成正极片,极片大小为471cm(长)×44cm(宽)×0.0138cm(厚),含4.63克正极活性物质。
负极、隔膜材料选择、制备方法均与实施例4相同,并按照实施例4方法组装锂离子电池C5。
电池性能测试
锂离子电池1-5、C1-C5的充放电容量和循环性能分别采用方法1和2,结果如表1所示;单体电池的一致性评估采用方法3,结果如表2所示。
1、首次充放电测试:所制备的锂离子电池通过恒压充电,限制电流为0.2C,终止电压为3.6伏;以恒流放电方式进行放电,放电电流为0.2C,放电的截止电压为2.0伏,并记录在放电曲线的中点的放电电压。
2、循环测试:25℃条件下,将电池分别以1C电流充电至3.6V,在电压升至3.6V后以恒定电压充电,截止电流为0.03C,搁置10分钟;电池以1C电流放电至2.0V,搁置10分钟。重复以上步骤500次。
容量维持率=(第500次循环放电容量/首次循环放电容量)×100%
3、单体电池一致性测试:将上述锂离子电池1、C1、C2各制作10只,分别记录分容时的放电容量(mAh/g)、中值电压(V)及内阻(mΩ)。
分容过程如下:
(1)恒流放电:电流0.2C,360min,下限电压2.00V
(2)恒流恒压充电:电流0.2C,480min,上限电压3.60V,截止电流10mA
(3)恒流放电:电流0.2C,480min,下限电压2.00V
表1综合实验数据表
表2分容数据表
从表1可以得到,由于分别添加了导电聚合物聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩,电池C2、C3和C4相对于未添加导电聚合物的电池C1,电池的恒电流充、放电比容量、放电电压均有所提高;电池1、2和3分别相对于电池C2、C3和C4,添加的导电聚合物分别带有极性基团羧基、磺酸基和烷氧基,电池的恒电流充放电比容量、放电电压进一步提高,电池经过多次循环充、放电后容量的保持率有所提升;电池5相对于电池C5,添加了小颗粒碳黑SuperP导电剂,电池经过多次循环充放电后的容量保持率明显优异。说明含有极性基团的导电聚合物与正极活性物质有着较强的物理作用,充当导电支点和连接导线,与正极极活性物质粒径相近的第二导电剂充当导电节点,在电极中形成有效的导电网络,降低了电池内阻。
从表2可以得到,加入带有极性基团的导电聚合物的锂离子电池1,各个电池间放电容量最大差值为0.3mAh/g、中值电压最大差值0.02V及电池内阻最大差值为3mΩ;大大低于不加导电聚合物的锂离子电池C1,各个电池间放电容量最大差值为9.9mAh/g、中值电压最大差值0.14V及电池内阻最大差值为8mΩ;低于加入不带极性基团的导电聚合物的锂离子电池C2,各个电池间放电容量最大差值为2.2mAh/g、中值电压最大差值0.05V及电池内阻最大差值为5mΩ。说明在电池正极材料中添加含极性基团的导电聚合物能够提高电池的一致性。通过表2中数据组(1)锂离子电池2、C3和C1;(2)锂离子电池3、C4和C1中各电池间放电容量最大差值、中值电压最大差值及电池内阻最大差值,也可以得出在电池正极材料中添加含极性基团的导电聚合物能够提高电池的一致性。
Claims (7)
1.一种锂离子电池正极材料,该正极材料含有正极活性物质和导电剂,其特征在于,所述导电剂包括第一导电剂和第二导电剂,所述第一导电剂为含有极性基团的导电聚合物,所述第二导电剂为碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、羰基镍粉、铜粉、铁粉、锌粉和铝粉中的一种或多种;
其中,相对于100重量份的所述正极活性物质,所述含有极性基团的导电聚合物的含量为0.1~20重量份;所述第二导电剂的含量为0.1~20重量份。
2.根据权利要求1所述的正极材料,其中,所述含有极性基团的导电聚合物为含有极性基团的聚苯胺、含有极性基团的聚吡咯、含有极性基团的聚噻吩、含有极性基团的聚呋喃、含有极性基团的聚苯撑、含有极性基团的聚并苯、含有极性基团的聚对苯乙炔、含有极性基团的聚丙烯腈和含有极性基团的聚乙醛中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的正极材料,其中,所述极性基团为羧基、羟基、氨基、卤素、硝基、烷氧基、羰基、酯基、酰胺基、磺酸基、有机盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的正极材料,其中,所述正极活性物质为LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiVPO4、LiCoAlO2、LiMnCoO2、LiFeaM1-aPO4、LiCoxNiyMnzO2中的一种或多种,其中M为Co、Ni和Mn中的一种或几种,0.8≤a≤1;x+y+z=1,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1。
5.根据权利要求1所述的正极材料,其中,该正极材料还含有粘结剂,相对于100重量份的所述正极活性物质,所述粘结剂的含量为1~20重量份。
6.根据权利要求5所述的正极材料,其中,所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丁苯橡胶、聚甲基纤维素、聚甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素和聚丙烯醇中的一种或多种。
7.一种锂离子电池,该锂离子电池包括电池壳、极芯和电解液,所述极芯和电解液密封在电池壳内,所述极芯包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜,其特征在于,所述正极中所含的正极材料为权利要求1-6中任意一项所述锂离子电池正极材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201010578915.2A CN102487141B (zh) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | 一种锂离子电池正极材料及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201010578915.2A CN102487141B (zh) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | 一种锂离子电池正极材料及电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102487141A CN102487141A (zh) | 2012-06-06 |
CN102487141B true CN102487141B (zh) | 2014-08-13 |
Family
ID=46152609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201010578915.2A Active CN102487141B (zh) | 2010-12-02 | 2010-12-02 | 一种锂离子电池正极材料及电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102487141B (zh) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102779983B (zh) * | 2012-08-15 | 2014-06-04 | 泉州劲鑫电子有限公司 | 一种高功率镍氢电池正极的制作方法 |
CN106159214B (zh) * | 2015-03-31 | 2019-09-13 | 比亚迪股份有限公司 | 电极浆料前驱体、电极浆料及其制备方法、电极和锂离子电池 |
CN105161723B (zh) * | 2015-06-18 | 2018-03-06 | 浙江工业大学 | 聚吡咯‑3‑甲酸及其作为锂离子电池正极材料的应用 |
CN105390699B (zh) * | 2015-11-04 | 2019-02-19 | 宁德新能源科技有限公司 | 导电材料以及包括该导电材料的锂离子电池 |
CN108780891B (zh) * | 2016-03-03 | 2023-10-20 | 日本瑞翁株式会社 | 非水系二次电池电极用粘结剂组合物、导电材料糊组合物、浆料组合物、电极和二次电池 |
CN105633412A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-06-01 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种正极材料及采用该正极材料制备的锂离子电池 |
CN106129413A (zh) * | 2016-08-18 | 2016-11-16 | 周新凤 | 一种改性聚噻吩太阳能锂电正极材料及其制备方法 |
CN106207190B (zh) * | 2016-09-27 | 2019-10-25 | 常熟理工学院 | 一种锂离子电池正极材料用复合粘结剂及其制备方法 |
CN106653135A (zh) * | 2017-02-04 | 2017-05-10 | 陈柏瑞 | π电子轨域半导体型量子电池 |
CN108084897A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-05-29 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种动力锂离子电池专用粘结剂 |
CN108232198A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 东莞力朗电池科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
US11349115B2 (en) * | 2018-04-27 | 2022-05-31 | Dow Global Technologies Llc | Solvent systems for use in lithium ion battery production |
CN110718674A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-21 | 宁波铵特姆新能源科技有限公司 | 一种集流体导电涂层及其制备方法 |
CN112563511B (zh) * | 2020-12-10 | 2022-03-04 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 一种含铝负极材料、负极极片及锂离子二次电池 |
CN112563528A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-26 | 广东国鸿氢能科技有限公司 | 一种模压成型双极板的制备方法 |
CN113013414B (zh) * | 2021-02-26 | 2023-02-24 | 蜂巢能源科技有限公司 | 一种无钴正极浆料及其制备方法、正极片和锂离子电池 |
CN113314704B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-06-30 | 赣州市沃能新能源有限公司 | 一种卤化锂高能量密度电池正极浆料及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1423353A (zh) * | 2001-09-05 | 2003-06-11 | 三星Sdi株式会社 | 用于电池的活性材料及其制备方法 |
CN101630728A (zh) * | 2009-04-16 | 2010-01-20 | 华中科技大学 | 一种高能量密度锂二次电池电极及其制备方法 |
CN101651233A (zh) * | 2008-08-14 | 2010-02-17 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子二次电池及其制备方法 |
CN101867037A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-10-20 | 深圳清华大学研究院 | 磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法 |
-
2010
- 2010-12-02 CN CN201010578915.2A patent/CN102487141B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1423353A (zh) * | 2001-09-05 | 2003-06-11 | 三星Sdi株式会社 | 用于电池的活性材料及其制备方法 |
CN101651233A (zh) * | 2008-08-14 | 2010-02-17 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子二次电池及其制备方法 |
CN101630728A (zh) * | 2009-04-16 | 2010-01-20 | 华中科技大学 | 一种高能量密度锂二次电池电极及其制备方法 |
CN101867037A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-10-20 | 深圳清华大学研究院 | 磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
Effect of binary conductive agents in LiCoO2 cathode on performances of lithium ion polymer battery;S.E.Cheon,et al.;《Electrochimica Acta》;20000616;全文 * |
Flexible,Aligned Carbon Nanotube/Conducting Polymer Electrodes for a Lithium-Ion Battery;Jun Chen,et al.;《Chem.Mater.》;20070329;全文 * |
JunChen et al..Flexible |
S.E.Cheon,et al..Effect of binary conductive agents in LiCoO2 cathode on performances of lithium ion polymer battery.《Electrochimica Acta》.2000,全文. |
许晶玮等.高分子/石墨复合材料的制备与导电性能的研究进展.《化学通报》.2007,全文. |
高分子/石墨复合材料的制备与导电性能的研究进展;许晶玮等;《化学通报》;20070831;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102487141A (zh) | 2012-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102487141B (zh) | 一种锂离子电池正极材料及电池 | |
CN101188313B (zh) | 用于可充电锂电池的电解液和包括其的可充电锂电池 | |
CA2717503C (en) | Method for preparing an electrochemical cell having a gel electrolyte | |
CN101926032B (zh) | 包含丙烯腈-丙烯酸共聚物作为粘合剂的阳极组合物、制备该阳极组合物的方法以及使用该阳极组合物的锂二次电池 | |
CN101207197B (zh) | 锂离子电池正极材料和含有该材料的正极和锂离子电池 | |
CN108352504A (zh) | 二次电池用电极和包含该电极的锂二次电池 | |
CN101562261A (zh) | 一种锂硫电池及其制备方法 | |
CN108615941B (zh) | 一种防热失控的添加剂及其在二次锂金属电池中的应用 | |
CN105098244A (zh) | 电解液以及包括该电解液的锂离子电池 | |
CN102569896A (zh) | 一种锂离子二次电池及其制备方法 | |
CN108808087A (zh) | 一种含有磷酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池 | |
CN103855401A (zh) | 一种锂离子电池正极极片及其制备方法和含有该极片的锂离子电池 | |
CN112563563A (zh) | 复合固态电解质、固态电池及其制备方法 | |
JP2017069164A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
CN103855430B (zh) | 一种锂离子二次电池的制备方法 | |
KR20080110160A (ko) | 비수전해액 첨가제 및 이를 이용한 이차 전지 | |
CN101651233A (zh) | 一种锂离子二次电池及其制备方法 | |
CN102117932A (zh) | 一种聚合物电解质膜及其制备方法和聚合物电池 | |
CN100449824C (zh) | 电池极片及含有该极片的锂离子二次电池的制备方法 | |
US20220344712A1 (en) | In-situ polymerized polymer electrolyte for lithium ion batteries | |
CN103400993A (zh) | 一种电池正极和锂离子电池 | |
CN100511821C (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
JP4915025B2 (ja) | 非水電解液とリチウム二次電池 | |
JP5271751B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
CN101599556A (zh) | 一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |