CN100452486C - 阴极和包括该阴极的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强度阴极以及具有极好的负载特性，充放电特性和电池容量的二次电池。该二次电池包括一个电池元件，其中一个条形的阴极和一个阳极与一个隔离物被缠绕，该隔离物位于阴极和阳极之间。该阴极包括一个含有阴极活性材料和粘合剂的阴极混合层。作为粘合剂，人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂，或由马来酸酸化的聚偏二氟乙烯是最好的。对于它们在阴极混合层中的含量，最好是人造橡胶的含量为2wt%至4wt%，且稠化剂的含量为0.5wt%至2.5wt%，且马来酸酸化的聚偏二氟乙烯的含量为0.5wt%至4wt%。利用这样的粘合剂，可以得到极好的负载特性，充放电循环特性和电池容量。

Description

阴极和包括该阴极的电池
本申请是申请日为2003年7月24日、申请号为03165002.3、发明名称为“阴极和包括该阴极的电池”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种含有阴极混合层的阴极以及含有该阴极的电池，该阴极混合层包括一种阴极活性材料和一种粘合剂。
背景技术
最近，与电子技术的发展相关的，许多密集便携式电子装置，例如合成照相机(磁带录像机)，移动电话，以及膝上型电脑已经变的很普通，且这种装置的尺寸和重量正在被减小。因此，作为用于这些装置的便携式电源，具有高能量密度的紧凑和重量轻的电池，特别是二次电池已经得到了发展。
特别是，一个含有能够嵌入和脱嵌锂金属，锂化合物或锂离子的阳极活性材料的二次电池具有高电压和极好的可逆性。特别是，相比于传统的铅二次电池和镍-镉二次电池，用锂的氧化物和过渡金属作为阴极活性材料，并用含碳材料作阳极活性材料的锂离子二次电池重量轻且具有大的放电容量。因此，这种锂离子二次电池被广泛的应用于电子装置，如移动电话，膝上型电脑等类似装置。
现在，通常用作锂离子二次电池的阴极活性材料的一个主要实例是LiCoO2。但是，在负载特性，充电和放电循环特性以及安全性或类似的方面还存在许多问题。特别是，为了提高负载特性，需要平滑电极，并进一步使电极变为一个薄膜。为了得到这样的电极，需要缩小制造电极的材料的颗粒的直径尺寸并提高传导率。但是，当缩小颗粒直径的尺寸的时候，特殊的表面面积变大。因此，除非附加更多的粘合剂，电极将变得易碎且不能得到足够的剥离强度。
但是，传统的和主要用作粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)是一种非导电聚合物。因此，存在一个问题使得增加PVDF的数量不仅降低电极中活性材料的比率以及充、放电容量，而且防碍电子的迁移，电极内部电阻增加以及电池的充放电循环寿命和高负载充放电能力显著变坏。此外，还有另一个问题使得电极变的坚硬和易碎且电极发生剥离和破裂。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种阴极和一种电池，其中可以实现高强度薄膜电极，它的负载特性被提高，充放电容量和容量保持率高以及充放电循环寿命极好。
根据本发明的第一阴极包括含有阴极活性材料和粘合剂的阴极混合层。该阴极混合层包括人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂作为粘合剂。在阴极混合层中，人造橡胶乳胶粘合剂的含量的范围是2wt％-4wt％以及稠化剂的含量的范围是0.5wt％-2.5wt％。
根据本发明的第二阴极包括含有阴极活性材料和粘合剂的阴极混合层。该阴极混合层含有通过马来酸酸化的聚偏二氟乙烯作为粘合剂，其在阴极混合层中的含量范围是0.5wt％-4wt％。
根即本发明的第一电池包括一个阴极，一个阳极和电解质。该阴极包括含有阴极活性材料和粘合剂的阴极混合层，该粘合剂含有人造橡胶乳胶粘合剂以及稠化剂。在阴极混合层中，人造橡胶乳胶粘合剂的含量范围是2wt％-4wt％以及稠化剂的含量的范围是0.5wt％-2.5wt％，充电最终电压是4.0V和低于4.0V。
根据本发明的第二电池包括一个阴极，一个阳极和电解质。该阴极包括阴极活性材料和被马来酸酸化的聚偏二氟乙烯作的粘合剂。在阴极混合层中，由马来酸酸化的聚偏二氟乙烯的含量是0.5wt％-4wt％，充电最终电压是4.0V和低于4.0V。
在根据本发明的第一阴极中，由于是人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂作为粘合剂，因此可以得到高的弹性和平滑性。这样，可以防止电极剥离和破裂。此外，根据本发明的第一或第二阴极是人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂或马来酸酸化的聚偏二氟乙烯作为粘合剂。这样，粘合剂的含量可以减少且活性材料的比率和容量可以增加。此外，可以促进电子迁移以减小电阻。
在根据本发明的第一和第二电池中，用到本发明第一和第二阴极。因此，充放电容量被增加以及内部电阻减小。此外，充放电容量和充放电循环的寿命得到提高以及负载特性也得到提高。
本发明的其它和进一步的目的，特征和优点从下面的说明中看的更充分。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的二次电池的立体透视图；以及
图2是沿示于图1的电池元件的线I-I的横截面图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的一个实施例。
图1示出了根据本发明的一个实施例的二次电池的立体透视图。图2是沿示于图1的电池元件20的线I-I的横截面图。这里将针对用锂作为起反应电极的二次电池的情况进行说明。既然根据本实施例的阴极用作二次电池的阴极，说明也将针对这样的阴极进行。
在这个二次电池中，电池元件20是卷曲的且装入薄膜外部元件30a，30b中，在该电池元件中，阴极21和阳极22是成层的且与电解质层23和隔离物24一起缠绕，并将电解质层23和隔离物24缠绕在中间。外部元件30a，30b由，例如碾压的铝薄膜制成，在薄膜中，聚烯烃薄膜，铝箔和聚烯烃薄膜按这样的顺序粘贴在一起。外部元件30a，30b的外边彼此接触。阴极导线11的一端和阳极导线12的一端从外部元件30a，30b伸出。例如，粘贴薄膜31嵌入在外部元件30a/30b和阴极导线11/阳极导线12之间。粘贴薄膜31用于获得隔离同时提高外部元件30a/30b和阴极导线11/阳极导线12之间粘接特性。
例如，在电池元件20中，隔离物24，电解质层23，阴极21，电解质层23，隔离物24，电解质层23，阳极22和电解质层23顺序的成层和缠绕。例如，在最外面的圆周部分，粘附一个保护带25。阴极导线11连接于电池元件20的阴极21，且阳极导线12连接于阳极22。阴极导线11和阳极导线12可以分别由具有传导性的金属或合金制成。例如，最好是阴极导线11由铝制成，阳极导线12由镍制成。
例如，含有阴极电流收集层21a和阴极混合层21b的阴极21具有阴极混合层21b在阴极电流收集层21a的两边或一边的结构。阴极电流收集层21a由金属箔制成，如铝箔，镍箔或不锈钢箔。例如，阴极混合层21b包括如锂磷氧化物的阴极活性材料和下面列举的粘合剂，并且可能附加包含导电剂。此外，阴极混合层21b没有设置在阴极电流收集层21a的一个端部上，使得这个端部被暴露出来。阴极导线11紧贴在这个暴露的端部上。
例如，锂磷氧化物具有一个橄榄石结构。它含有至少一种第一元素从锰(Mn)，镉(Cr)，钴(Co)，铜(Cu)，镍(Ni)，钒(V)，钼(Mo)，钛(Ti)，锌(Zn)，铝(Al)，钙(Ca)，镁(Mg)，硼(B)，铌(Nb)，以及铁(Fe)，锂，磷和氧中选择。例如，这个锂磷氧化物由化学式LiXMPO4(0＜X≤1.2)表示，其中M代表第一元素。具体的实例是LiFe0.2Cu0.8PO4，LiFe0.9Ti0.1PO4，LiFe0.8Zn0.2PO4和LiFe0.8Mg0.2PO4。特别是，含有锂-铁-磷的氧化物资源丰富且便宜，是最好的。
这种锂磷氧化物在将充电最终电压控制在4.0V和低于4.0V的情况下能提供很好的特性。当充电最终电压超过4.0V时，后面描述的粘合剂开始分解。但是在用锂磷氧化物作阴极活性材料以及充电最终电压被控制在4.0V和4.0V以下的情况下，可以得到高的电池特性，这是最好的。作为阴极活性材料，能够将充电最终电压控制在4.0V和4.0V以下的其它材料也可以适用。还可以将这种材料与锂磷氧化物结合。
例如，阴极活性材料的平均颗粒直径最好是在0.5μm到3μm的范围。原因是这样可以通过减小平均颗粒直径使阴极21平滑且被制成薄膜。另一原因是通过用后面描述的粘合剂，即使在平均颗粒直径被减小的时候，也可以在不增加粘合剂的比率的情况下，得到有弹性且平滑的阴极21。
例如，最好用人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂作为粘合剂。原因是用它们，可以得到有弹性和平滑的阴极21且可防止电极剥离和破裂。第二个原因是相对于传统的情况，它可以减小粘合剂的量并且增加阴极活性材料的量的比率。另一个原因是可以促进电子迁移且减小电池内部电阻。
人造橡胶乳胶粘合剂的实例是苯乙烯丁二烯橡胶乳胶，腈-丁二烯橡胶乳胶，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯橡胶乳胶，氯丁二烯橡胶乳胶和类似材料。它们中的任何一个或它们中的两个或多个的混合物都可以使用。稠化剂的实例是人造聚合物，如聚丙烯酸，聚乙烯氧化物，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺；纤维素醚树脂如甲基纤维素，乙基纤维素，三乙基纤维素，羧甲基纤维素、羧乙基纤维素，氨乙基纤维素或这些纤维素醚树脂的钠盐或铵盐。它们中的任何一个或两个或更多的混合物都可以使用。考虑到相对的便宜和容易使用，最好用上述材料中的具有盐容许量的聚丙烯酸的氨盐类。
最好是阴极混合层21b中人造橡胶乳胶粘合剂的含量占阴极混合层21b的总量的2wt％-4wt％；且阴极混合层21b中稠化剂的含量占阴极混合层21b的总量的0.5wt％-2.5wt％。当人造橡胶乳胶粘合剂的含量超过上述范围时，形成阴极混合层21b的粘性显著提高，使得应用于阴极电流收集层21a变的困难；且当人造橡胶乳胶粘合剂的含量较少时，阴极混合层21b变得易碎，使得不能得到足够的强度。当稠化剂超出上述范围时，形成阴极混合层21b凝胶化显著，使得不能够应用于阴极电流收集层21a；且当稠化剂的含量较少时，阴极混合层21b变的易碎，使得不能得到足够的强度。
最好使用由马来酸酸化的聚偏二氟乙烯(下面由马来酸酸化的聚偏二氟乙烯表示)作其它的粘合剂。原因是，用这个，由于剥离强度提高，可以相比于传统情况，粘合剂的含量也能够减少。马来酸变性的量最好是在0.1wt％-0.4wt％的范围。当变性的量超出上限，形成阴极混合层21b凝胶化显著，使得不能够应用于阴极电流收集层21a；当变性的量较少时，阴极混合层21b变得易碎，使得不能得到足够的强度。
此外，最好用六氟丙烯(HFPr)替换部分马来酸酸化的聚偏二氟乙烯(下面由六氟丙烯替换的马来酸酸化的聚偏二氟乙烯表示)得到的材料作粘合剂。原因是可以在阴极混合层的应用方面得到提高，得到更高的放电容量以及提高循环特性。六氟丙烯的替换比例最好是5wt％或低于5wt％，由于当比例超过5wt％时，虽然能够得到剥离强度，但是电解质溶液的吸收很强烈，由于充放电的剥离容易发生且循环寿命容易降低。
最好在阴极混合层中马来酸酸化的聚偏二氟乙烯或六氟丙烯替换的马来酸酸化的聚偏二氟乙烯的含量在0.5wt％-4wt％。当含量超出上述范围时，形成阴极混合层21b的凝胶化显著，使得不能够应用于阴极电流收集层21a；当含量较少时，阴极混合层21b变得易碎，使得不能得到足够的强度。
传导介质的实例是如炭黑如凯提恩炭黑或石墨的碳材料。在阴极活性材料中最好含有这样的碳材料，且含量相对于阴极活性材料的总量和碳材料的范围最好是在5wt％-12wt％。当含量少于5wt％时，传导性变得非常差且负载特性显著变坏且发生充放电容量退化；当含量超出12wt％时，与阴极活性材料相比，其比率变的过大，使得阴极混合层21b的体积密度变大且需要进一步增加粘合剂的含量，这两种情况都是不好的。
例如，阳极22具有这样的结构，其中阳极混合层22b以相似于阴极21的方式分别设置于阳极电流收集层22a的两边或一边。阳极电流收集层22a由金属箔制成，如铜箔，镍箔或不锈钢箔。例如，阳极混合层22b含有能够嵌入和脱嵌锂材料的阳极材料中的一种或两种或更多种作为电极活性材料，可以附加含有如聚偏二氟乙烯的粘合剂。阳极混合层22b没有设置在阳极电流收集层22a的一个端部上，使得该端部暴露出。阳极导线12紧贴该暴露的部分。
能够嵌入和脱嵌锂的阳极材料的实例是碳材料，金属氧化物或高分子材料。例如作为碳材料，有热解碳，焦炭，石墨，玻璃质碳，有机高分子化合物烧制的主体，碳纤维，球形碳或活性碳或类似物。焦炭包括沥青焦炭，针状焦炭或石油焦炭。有机高分子化合物烧制主体表示在合适的温度下由烧结和碳化高分子材料如苯酚树脂，呋喃树脂或类似材料得到的东西。球形碳包括中间状态碳微小球或类似材料。金属氧化物的实例是铁氧化物，钌氧化物或钼氧化物或类似材料。高分子材料的实例是聚乙炔，聚吡咯或类似材料。
作为能嵌入和脱嵌锂的阳极材料，简单物质，合金，或金属元素或半金属元素的化合物，只要能与锂形成合金也可以被列出。合金包括含有一个或更多的金属元素，以及此外含有一个或更多的金属元素和一个或更多的半金属元素的材料。在每一个材料的结构中，固体溶液，最容易溶解的(最容易溶解的混合物)或金属间化合物存在，或两种或更多种共同存在。
这样的金属或半金属元素的实例是锡(Sn)，铅(Pb)，铝(Al)，铟(In)，硅(Si)，锌(Zn)，锑(Sb)，铋(Bi)，钙(Ca)，锗(Ge)，砷(As)，银(Ag)，铪(Hf)，锆(Zr)和钇(Y)。例如，这些元素的合金或化合物用化学式表示为MasMbtLiu或MapMcqMdr。在这些化学式中，Ma代表至少一种能够与锂形成合金的金属元素和半金属元素，Mb代表除了锂和Ma的至少一种金属元素和半金属元素，Mc代表至少一种非金属元素以及Md代表除了Ma的至少一个金属元素和半金属元素。S，t，u，p，q和r的值分别满足s＞0，t≥0，p＞0，q＞0和r≥0。
特别是，4B族金属元素/半金属元素的简单物质，合金或化合物是最好的。最好的元素是硅和锡以及它们的合金和化合物。它们可以是晶体或非晶体。
这些合金和化合物具体的实例是LiAl，AlSb，CuMgSb，SiB4，SiB6，Mg2Si，Mg2Sn，Ni2Si，TiSi2，MoSi2，CoSi2，NiSi2，CaSi2，CrSi2，Cu5Si，FeSi2，MnSi2，NbSi2，TaSi2，VSi2，WSi2，ZnSi2，SiC，Si3N2O，Siv(0＜v≤2)，SnOw(0＜v≤2)，SnSiO3，LiSiO，LiSnO。
上述的两种或更多的混合物或任何一种可以用于能够嵌入和脱嵌锂的阳极材料。
例如，电解质层23包括电解质溶液和凝胶体电解质，在电解质溶液中锂盐作为电解质盐溶解于非水溶性的溶液中，凝胶体电解质含有高分子材料。
锂盐的实例是LiPF6，LiBF4，LiClO4，LiCF3SO3，LiN(CF3SO2)2和LiN(C2F5SO2)2。它们中的一种，或两种或多种的混合物也可以使用。
非水溶性溶液包括，例如碳酸亚乙酯，碳酸亚丙酯，碳酸亚丁酯，γ-丁内脂，γ-戊内脂，1，2-二甲氧基乙烷，1，2-二乙氧基乙烷，四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃，1，3-二氧林(1，3-dioxyline)，乙酸甲酯，丙酸甲酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，碳酸乙甲酯，2，4-二氟苯甲醚，2，6-二氟苯甲醚，4-溴代邻二甲氧基苯以及类似物。它们中的一种，或两种或多种的混合物也可以使用。
高分子材料包括聚偏二氟乙烯，聚丙烯腈，聚乙烯氧化物或聚甲基丙烯腈和类似物。相应于使用的类型，它们中的一种，或两种或多种的混合物也可以使用。
例如，作为隔离物24，使用具有大离子渗透性和给定机械强度的绝缘薄膜。特别是，由聚烯烃材料如聚丙烯或聚乙烯等类似物制成的多孔渗水的薄膜或由有机材料如陶瓷无纺布制成的多孔渗水薄膜。可以使两种或更多种这样的多孔渗水薄膜成层。考虑到机械强度和电池容量，隔离物24的厚度最好是在1μm到30μm的范围。
例如，这种二次电池可以如下制成。
首先，例如，将必需的阴极活性材料，粘合剂以及传导介质混合。混合物在如N-甲基-2-吡咯烷酮的溶剂中散开由此得到阴极混合物浆。如上述的，可以使用人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂，或马来酸酸化的聚偏二氟乙烯或六氟丙烯作粘合剂。在生产阴极混合物浆之后，例如，这种阴极混合物浆被应用于阴极电流收集层21a的两边或一边，被弄干以及压缩成型以形成阴极混合层21b。以这种方式，生产出阴极21。然后阴极混合浆没有应用于阴极电流收集层21a的一个端部，该端部被暴露出来。
随后，需要的阳极活性材料，粘合剂以及传导介质混合准备出阳极混合物。混合物在如N-甲基-2-吡咯烷酮的溶剂中散开由此得到阳极混合物浆。在生产阳极混合物浆之后，例如，这种阳极混合物浆被应用于阳极电流收集层22a的两边或一边，被弄干以及压缩成型以形成阳极混合层22b。以这种方式，生产出阳极22。然后阳极混合浆没有应用于阳极电流收集层22a的一个端部，该端部被暴露出来。
在生产出阴极21和阳极22之后，例如，通过电阻焊，超声波焊或类似方式，阴极导线11和阳极导线12分别紧贴阴极电流收集层21a暴露的端部，和阳极电流收集层22a暴露的端部。
随后，例如，由凝胶电解质制成的电解质层23形成在阴极混合层21b和阳极混合层22b上。例如，电解质层23通过混合电解质溶液，高分子材料和碳酸二甲酯的溶剂，将这种混合物应用于阴极混合层21b或阳极混合层22b上，弄干以及挥发掉溶剂而制成。
例如，如图2所示，在形成电解质层23之后，随后与电解质23一起形成的隔离物24，阴极21，和电解质层23一起形成的隔离物24，阳极22被成层和缠绕，且例如，保护带25被粘附在最外层圆周部分。以这种方式，形成电池元件20。
在生产出电池元件20之后，准备例如由铝制层状薄膜制成的外部元件30a和30b，在这两个外部元件之间电池元件20被夹在当中。在减小的气压下，外部元件30a和30b向电池元件20弯曲，由热吻合或类似方式使外部元件30a和30b的外边沿接触，将电池元件20包围在其中。然后，例如，粘贴薄膜31嵌入阴极导线11/阳极导线12和外部元件30a/30b之间，且阴极导线11和阳极导线12从外部元件30a和30b伸出。以这种方式，完成二次电池的装配。二次电池的形状并不局限在图1和图2示出的形状，且其它的形状也可以采用。
在装配完二次电池之后，例如，在单轴加压时，二次电池被加热到比通常温度更高的温度。也就是，在通过外部元件30a和30b加压的同时，电池元件20被加热。这样，包含在电解质层23中的电解质溶液在阴极混合层21b和阳极混合层22b中渗透，使得电解质层23和阴极21/阳极22之间的粘附力提高。此外，每一个电极活性材料之间的粘附力也提高，且电极活性材料的接触电阻被降低。通过上述步骤，完成二次电池。
在这种二次电池中，当执行充电时，例如，锂离子从阴极21脱嵌，通过电解质层23和隔离物24嵌入阳极22。当执行放电时，例如，锂离子从阳极22脱嵌，通过电解质层23和隔离物24嵌入阴极21。在这种情况下，包含在阴极混合层21b中的大量的粘合剂被抑制为少量，且电极活性材料的含量被增加。因此，电池的内部电阻减小，充电和放电容量以及充电和放电循环寿命被提高，特别是，负载特性被提高。
充电最终电压将为4.0V和低于4.0V。当它超出4.0V时，上述包含在阴极混合层21b中的粘合剂被分解，因此导致循环特性和负载放电容量的下降。但是，当锂磷氧化物被用作阴极活性材料时，可以在充电最终电压为4.0V和低于4.0V的情况下，得到极好的电池特性。
如上所述，在这个实施例中，给定量的人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂包含在阴极混合层中作为粘合剂。因此，可以得到有弹性的和平滑的阴极21，且可以防止电极的剥离和破裂。此外，含有给定量的人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂或马来酸酸化的聚偏二氟乙烯使得粘合剂的含量更低，阴极混合层21b中阴极活性材料的比率和阴极21的容量增加，并促进阴极21中的电子迁移。因此，充放电容量和充放电循环寿命被提高，且负载特性也被提高。
特别是，在马来酸酸化的聚偏二氟乙烯的量在0.1wt％-0.4wt％的情况下，以及在马来酸酸化的聚偏二氟乙烯的部分被5wt％和低于5wt％的六氟丙烯替代的情况下，可以得到更高的放电容量和进一步提高循环容量和高负载特性。
实施例
本发明的特例将参考附图1和2进一步详细描述。
(实施例1-1和1-2)
首先，在下列条件下准备锂铁磷氧化物(LiFePO4)的锂磷氧化物作为阴极活性材料。磷酸锂和氧化磷铁(II)八水合物在锂∶铁的元素比例为1∶1的情况下混合，添加凯提恩炭黑粉末到该混合物中，使得它的比例为整个烧结后得到的烧结材料的10wt％，由此得到一种混合的样本。将这个混合样本放入一个氧化铝容器中，利用一个行星球碾磨机在样本分子量：氧化铝球为50wt％，旋转数量为250转/分钟的情况下，碾磨10小时。随后，将混样本放在一个陶瓷罐中，在含有氮气的电炉中，在600℃的情况下，烧结5小时，由此得到一个含有碳材料的LiFePO4的烧结材料。
用这种LiFePO4作阴极活性材料准备阴极混合物，在一个行星式混合器中，充分捏制这种含碳材料和聚丙烯酸铵盐(PAA)的LiFePO4的烧结材料，并添加苯乙烯丁二烯橡胶乳胶(SBR)到这种混合物中。含碳材料的LiFePO4的烧结材料∶聚丙烯酸铵盐∶苯乙烯丁二烯橡胶乳胶的总比设置在(99-X)∶1∶X。X的值如在实施例1-1和1-2的表1中示出的变化。这中阴极混合物在N-甲基-2-吡咯烷酮中散开，由此得到阴极混合物浆。然后，这种阴极混合物浆被均匀的涂布在由条形铝箔制成的阴极电流收集层21a的两边并弄干。随后，用滚压机执行模压成型，由此形成条形阴极混合层21b，该阴极混合层21b在给定的尺寸下被切割以生产出片状阴极21。
表一
  粘合剂  SBR总比例x   PAA总比例   PVDF总比例y   粘合剂量的总比例   剥离强度试验
  实施例1-1   SBR+PAA  2   1   3   足够
  实施例1-2   SBR+PAA  4   1   5   强
  比较例1-1   SBR+PAA  1   1   2   不足够
  比较例1-2   SBR+PAA  5   1   6   无法测量
  比较例1-3   PVDF   3   3   不足够
  比较例1-4   PVDF   6   6   足够
下一步，作为阳极活性材料的中间状态碳微粒和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯以总比例90∶10混合，由此准备一阳极混合物，随后，N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂被加到这个阳极混合物中，搅拌、混合以得到阳极混合浆，然后，这种阳极混合物浆被均匀的应用在由条形铝箔制成的阳极电流收集层22a的两边并弄干。随后，用滚压机执行模压成型，由此形成条形阳极混合层22b，该阳极混合层22b在给定的尺寸下被切割以生产出片状阳极22。
此外，在混合有碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的溶液中溶解LiPF6以制备电解质溶液。随后，这个电解质溶液，高分子材料和碳酸二甲酯作为这种高分子材料的溶液被混合搅拌以得到一个凝胶状电解质。
在生产完阴极21，阳极22和电解质后，阴极导线11紧贴阴极电流收集层21a，电解质被应用于阴极混合层21b，碳酸二甲酯被蒸发，由此形成电解质层23，此外阳极导线12紧贴阳极电流收集层22a，电解质被应用于阳极混合层22b，碳酸二甲酯被蒸发，由此形成电解质层23。然后准备由厚度为9μm的微多孔渗水的聚丙烯薄膜制成的一对隔离物24。隔离物24，阴极21，隔离物24，以及阳极22按这种顺序相继成层并缠绕，且粘附保护带25，由此得到电池元件20。电池元件20分别由实施例1-1和1-2生产。
对于上述实施例1-1和1-2生产的电池元件20在JIS B7721的基础上作剥离强度试验。得到结果示于表1。在表1中，当粘合力为7gf/mm和以上时，剥离强度评价为“强”，当粘合力是2gf/mm和以上且小于7gf/mm时，为“足够”，以及当粘合力小于2gf/mm为“不足够”。
作为与实施例1-1和1-2比较的比较例1-1和1-2，电池元件20用与实施例1-1和1-2相似的方式生产，除了表示含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶乳胶的总比的(99-X)∶1∶X中X的值如表1中示出的变化。此外作为与实施例1-1和1-2相比较的比较例1-3和1-4用与实施例1-1和1-2相似的方式生产电池元件20，除了用聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的粘合剂而不是用聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶乳胶作粘合剂，且该阴极混合物中含有碳材料的LiFePO4的烧结材料∶聚偏二氟乙烯的比例设置在(100-y)∶y。Y的值如在比较例1-3和1-4中表1中所示的变化。比较例1-4是包含在传统的阴极混合物中的粘合剂的典型实施例。用与实施例1-1和1-2相似的形式对比较例1-3和1-4进行剥离强度试验。得到结果示于表1。
由表1证明，在实施例1-1中可以得到足够的粘合力，在实施例1-2中可以得到强的粘合力。但是在比较例1-1中，不能得到足够的粘合力。可以想到的原因是作为粘合剂的人造橡胶乳胶粘合剂的量太少了。在比较例1-2中，阴极混合物的粘性显著提高，且不能很好的涂布到阴极电流收集层21a。可以想到的原因是作为粘合剂的人造橡胶乳胶粘合剂的量太多了。在比较例1-3中，含有3wt％的聚偏二氟乙烯，不能观察到粘合力，且示出在电极上有显著的剥离。在比较例1-4中，含有6wt％的聚偏二氟乙烯，虽然能够观察到粘合力，但粘合剂的含量太多了。
也就是，可以发现用聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶乳胶作粘合剂，且将苯乙烯丁二烯橡胶乳胶的含量设置在2wt％-4wt％，粘合剂的量变得更少，且可以得到具有显著粘合力如高强度的阴极和二次电池。
(实施例2-1和2-2)
用与实施例1-1相似的方式生产卷制的电池元件20，除了表示含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂的总比的(98-z)∶z∶2中z的值如表2中示出的变化.用与实施例1-1和1-2相似的形式对性实施例2-1和2-2进行剥离强度试验。得到结果示于表2。
表2中剥离强度试验用与表1相似的方式评价。
表2
 粘合剂  SBR总比例  PAA总比例z  粘合剂的量的总比例 剥离强度试验
实施例2-1  SBR+PAA  2  0.5  2.5 足够
实施例2-2  SBR+PAA  2  2.5  4.5 足够
比较例2-1  SBR+PAA  2  0.3  2.3 不足够
比较例2-1  SBR+PAA  2  3  5 无法测量
作为与实施例2-1和2-2比较的比较例2-1和2-2，电池元件20用与实施例2-1和2-2相似的方式生产，除了表示含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂的总比的(98-z)∶z∶2中z的值如表2中示出的变化。用与实施例2-1和2-2相似的形式对比较例2-1和2-2进行剥离强度试验。得到结果示于表2。
由表2证明，在实施例2-1和2-2中可以得到足够的粘合力。但是在比较例2-1中，粘合力是不足够的。可以想到的原因是聚丙烯酸铵盐的量太少了。在比较例2-2中，阴极混合物的凝胶化显著，使得不能应用于阴极电流收集层21a。可以想到的原因是聚丙烯酸铵盐的量太多了。
也就是，可以发现用聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶乳胶作粘合剂，且将聚丙烯酸铵盐的含量设置在0.5wt％-2.5wt％，对于阴极混合物的厚度的影响适当且可以得到足够的粘合力。
(实施例3-1和3-2)
用与实施例1-1相似的方式生产电池元件20，除了表示含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂的总比被设置为97∶1∶2。随后，准备由铝碾压薄膜制成的外部元件30a和30b，在阴极导线11/阳极导线12和外部元件30a/30b之间安排粘附薄膜31，且该电池元件20被真空包裹。以这种方式，装配二次电池。
对如上所述的实施例3-1和3-2的二次电池进行充放电循环试验和高负载放电试验。得到的结果示于表3。
如下进行充放电循环试验。首先，用100mA恒定电流进行充电直到得到如表3示出的充电最终电压。随后，以100mA恒定电流进行放电直到电池电压到达2.0V。在相同的情况下重复充放电，且分别测量设定的充放电容量的第10次循环的放电容量。
表3
  阴极活性材料   粘合剂   粘合剂(wt％)   充电最终电压(V)   第10次循环的放电容量(mAh)   1000mA高负载放电容量(mAh)
  实施例3-1   LiFePO<sub>4</sub>   SBR+PAA   3   3.6   519   421
  实施例3-2   LiFePO<sub>4</sub>   SBR+PAA   3   4.0   523   413
  比较例3-1   LiFePO<sub>4</sub>   SBR+PAA   3   4.2   273   138
  比较例3-2   LiCoO<sub>2</sub>   PVDF   6   4.2   485   342
如下进行高负载充放电试验。首先，用100mA恒定电流进行充电直到得到如表3示出的充电最终电压。随后，以1000mA恒定电流进行放电直到电池电压到达2.0V且测量每一个放电容量。
作为与实施例3-1和3-2比较的比较例3-1，二次电池用与实施例3-1相似的方式生产，用与实施例3-1和3-2相似的形式进行充放电循环试验和高负载充放电试验，除了充电最终电压为4.2V。得到结果示于表3。作为与实施例3-1和3-2比较的比较例3-2，二次电池用与实施例3-1相似的方式生产，除了用LiCoO2作为阴极活性材料，且用总比例为94∶6的6wt％的聚偏二氟乙烯作为粘合剂，用与实施例3-1和3-2相似的形式进行充放电循环试验和高负载充放电试验，除了充电最终电压为4.2V。得到结果示于表3。比较例3-2的阴极混合物是传统的典型实施例。
由表3证明，根据实施例3-1和3-2，第10次循环的放电容量高，例如为519mAh和高于519mAh，且1000mA的高负载放电容量高例如为413mAh和高于413mAh。同时，在比较例3-1中，第10次循环的放电容量为273mAh且高负载放电容量为138mAh，两个容量都很低。也就是，表示在实施例3-1和3-2中，循环特性和高负载特性得到提高。可以想到的原因是当充电OCV(开路电压)为4.0V和低于4.0V时，聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂不被分解，当它的电压为4.2V和高于4.2V时，聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶乳胶被分解。在比较例3-2中，粘合剂的含量是实施例3-1和3-2中的两倍，且第10次循环的放电容量不低，例如为485mAh，但是高负载放电容量低，例如是342mAh。也就是说，可以确定，在聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶乳胶被用作粘合剂的情况下，即使当粘合剂的总量减少，也可以得到很好的循环特性且高负载特性可以被提高。
也就是，可以确定当充电最终电压不高于4.0V时，聚丙烯酸铵盐与苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂可以被用作粘合剂，使得粘合剂的含量可以被降低且提高循环特性和高负载放电容量。
在实施例1-1到3-2中，用聚丙烯酸铵盐作稠化剂。但是，可以确定当用钠盐聚丙烯腈酸，铵盐羧基甲基纤维素或钠盐羧基甲基纤维素时，具有相同的效果。
在实施例1-1到3-2中，用LiFePO4作阴极活性材料。但是，当用其它充电最终电压不超过4.0V的系列时，如LiFe0.2Cu0.8PO4，LiFe0.9Ti0.1PO4，LiFe0.8Zn0.2PO4，或LiFe0.8Mg0.2PO4作阴极活性材料，可以确定具有相似的效果。
因此，根据实施例1-1到3-2，可以发现用人造橡胶如苯乙烯丁二烯橡胶粘合剂和稠化剂如聚丙烯酸铵盐作为具有充电最终电压为4.0V和更低的二次电池的阴极21的粘合剂时，循环特性和高负载放电容量被提高。也就是，发现可以得到充放电容量，容量保持比率和放电循环寿命被提高，特别是负载特性被提高的二次电池。
在上述实施例中，基于用人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂作具体实施例的材料进行说明。但是，用其它结构的材料也可以得到相似的特性，只要这些材料在上述实施例描述的范围内。
(实施例4-1和4-2)
用与实施例1-1相似的方式生产电池元件20，除了阴极混合物如下准备。首先，通过充分捏制含有碳材料的LiFePO4的烧结材料和由马来酸酸化的聚偏二氟乙烯以及部分被六氟化丙烯替代的聚偏二氟乙烯(HFPr)(以下用HFPr替代的马来酸酸化的PVDF表示)准备一种阴极混合物。在此，在HFPr替代的马来酸酸化的PVDF中被马来酸变性的量为0.3wt％，且用作替代的六氟化丙烯的量(以下用HFPr替代量表示)为3wt％。含碳材料的LiFePO4的烧结材料与HFPr替代的马来酸酸化的PVDF的粘合剂总比被设置为(100-p)∶P。P的值如实施例4-1和4-2中的表4中示出的变化。用与实施例1-1和相似的形式对由实施例4-1和4-2生产的电池元件20进行剥离强度试验。得到结果示于表4。表4中剥离强度试验用于表1相似的方式评价。
表4
粘合剂 马来酸变性的量(wt％) HFPr替代的量(wt％) 粘合剂总比例p 剥离强度试验
实施例4-1 HFPr替代的马来酸酸化的PVDF 0.3 3 0.5 足够
实施例4-2  HFPr替代的马来酸酸化的PVDF  0.3  3  4 强
比较例4-1  HFPr替代的马来酸酸化的PVDF  0.3  3  0.3 不足够
比较例4-2  HFPr替代的马来酸酸化的PVDF  0.3  3  5 无法测量
比较例1-3  PVDF  3 不足够
比较例1-4  PVDF  6 足够
作为与实施例4-1和4-2比较的比较例4-1和4-2，电池元件20用与实施例4-1和4-2相似的方式生产，除了表示含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与由HFPr替代的马来酸酸化的PVDF的粘合剂总比的(100-p)∶p中p的值如表4中示出的变化。用与实施例4-1和4-2相似的形式对比较例4-1和4-2进行剥离强度试验。得到结果示于表4。作为实施例4-1和4-2的比较例，比较例1-3和1-4的结果也示于表4中。用于比较例1-3和1-4中的聚偏二氟乙烯既没有由马来酸酸化也没有被六氟化聚丙烯替代。
由表4证明，在实施例4-1中可以得到足够的粘合力，在实施例4-2中可以得到强的粘合力。但是在比较例4-1中，不能得到足够的粘合力。可以想到的原因是作为粘合剂的HFPr替代的马来酸酸化的PVDF的量太少了。在比较例4-2中，阴极混合物的凝胶性显著，使得不能很好的应用于阴极电流收集层21a。可以想到的原因是作为粘合剂的HFPr替代的马来酸酸化的PVDF的量太多了。在比较例1-3中，含有3wt％的聚偏二氟乙烯，不能观察到粘合力，且示出在电极上有显著的剥离。在比较例4-4中，含有6wt％的聚偏二氟乙烯，虽然能够观察到粘合力，但粘合剂的含量太多了。
也就是，发现由HFPr替代的马来酸酸化的PVDF作粘合剂和将HFPr替代的马来酸酸化的PVDF的量设置0.5wt％-4wt％的范围，粘合剂的含量变少且可以得到具有足够粘合力如高强度的阴极和二次电池。
(实施例5-1和5-2)
用与实施例4-1相似的方式生产卷制的电池元件20，除了HFPr替代的马来酸酸化的PVDF的由马来酸变性的量如表5中示出的变化，且含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与HFPr替代的马来酸酸化的PVDF总比设置为98∶2。用与实施例4-1相似的形式对实施例5-1和5-2的电池元件20进行剥离强度试验。得到结果示于表5。表5中剥离强度试验用与表4相似的方式评价。
表5
  粘合剂  马来酸变性的量(wt％)   HFPr替代的量(wt％)   粘合剂总比例p   剥离强度试验
  实施例5-1   HFPr替代的马来酸酸化的PVDF  0.1   3   2   足够
  实施例5-2   HFPr替代的马来酸酸化的PVDF  0.4   3   2   强
  比较例5-1   HFPr替代的马来酸酸化的PVDF  0.05   3   2   不足够
  比较实施例5-2   HFPr替代的马来酸酸化的  0.5   3   2   无法测量
PVDF
作为与实施例5-1和5-2比较的比较例5-1和5-2，卷制的电池元件20用与实施例4-1相似的方式生产，除了用HFPr替代的马来酸酸化的PVDF由马来酸变性的量如表5中示出的变化，且含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与HFPr替代的马来酸酸化的PVDF总比设置为98∶2。用与实施例5-1和5-2相似的形式对比较例5-1和5-2进行剥离强度试验。得到结果示于表5。
由表5证明，在实施例5-1中可以得到足够的粘合力，在实施例5-2中可以得到强的粘合力。但是在比较例5-1中，得到不足够的粘合力和具有不足够强度的阴极21。可以想到的原因是被马来酸变性的量太少了。在比较例5-2中，阴极混合物的凝胶性显著，使得不能应用于阴极电流收集层21a。可以想到的原因是马来酸变性的量太多了。
也就是，发现用HFPr替代的马来酸酸化的PVDF作为粘合剂且将HFPr替代的马来酸酸化的PVDF中由马来酸变性的量设置在0.1wt％到0.4wt％，可以得到具有足够粘合力如高强度的阴极和二次电池，且粘合剂的量被减少。
实施例6-1至6-3
将含有碳材料的LiFePO4的烧结材料与马来酸酸化的PVDF(以下用马来酸酸化的PVDF表示)总比设置为98∶2准备阴极混合物。在此，马来酸酸化的PVDF中的酸化量设置为0.3wt％，且用六氟化聚丙烯替代的六氟化聚丙烯的量(以下用HFPr替代量表示)如示于表6中的变化。然后，用与实施例4-1相似的方式形成电池元件20，除了上述。
表6
HFPr替代的量(wt％) 粘合剂(wt％) 剥离强度试验 第10次循环放电容量(mAh) 1000mA高负载放电容量(mAh)
  实施例6- 5 2 强 521 418
  1
  实施例6-2   无替代   2   强   509   398
  实施例6-3   6   2   强   295   152
周与实施例4-1相似的方式对由实施例6-1至6-3制的电池元件20进行剥离强度试验。得到的结果示于表6。表6中剥离强度的试验用与表4相似的方式评价。
此外，准备由铝碾压薄膜制成的外部元件30a和30b，在阴极导线11/阳极导线12和外部元件30a/30b之间安排粘附薄膜31，且由上述实施例6-1至6-3生产的电池元件20被真空包裹。以这种方式，装配二次电池。
对如上所述的实施例6-1至6-3的二次电池以与实施例3-1和3-2相似的方式进行充放电循环试验和高负载放电试验。得到的试验示于表6。
由表6证明，实施例6-1至6-3的任何一个都可以得到强的粘合力。也就是，用马来酸酸化的PVDF或HFPr替代的马来酸酸化的PVDF作为粘合剂，发现粘合剂的含量变的更少，且得到具有足够粘合力如高强度的阴极和二次电池。
此外，由表6证明，根据实施例6-1和6-2，第10次循环的放电容量高，如509mAh和高于509mAh，且1000mA的高负载放电容量高，如398mAh和高于398mAh。同时，在实施例6-3中，第10次循环的放电容量为295mAh和高负载放电容量为152mAh，两个容量都低。
也就是，可以确定通过利用HFPr替代量为5wt％和低于5wt％的HFPr替代的马来酸酸化的PVDF，循环特性和高负载特性都提高。
实施例7-1和7-2
用与实施例6-1相似的方式生产二次电池，除了用2％的HFPr替代的马来酸酸化的聚偏二氟乙烯来作为粘合剂，在该HFPr替代的马来酸酸化的聚偏二氟乙烯中马来酸变性的量是0.3wt％，HFPr替代的量是3wt％。
对如上所述的实施例7-1和7-2生产的二次电池进行充放电循环试验和高负载放电试验。得到的结果示于表7。除了充电最终电压如表7中示出的变化，用与实施例6-1和6-2相似的方式进行充放电循环试验和高负载放电试验。
表7
  阴极活性材料   粘合剂   粘合剂(wt％)   充电最终电压(V)   第10次循环的放电容量(mAh)   1000mA高负载放电容量(mAh)
 实施例7-1   LiFePO<sub>4</sub>   HFPr替代的马来酸酸化的PVDF   2   3.6   522   420
 实施例7-2   LiFePO<sub>4</sub>   HFPr替代的马来酸酸化的PVDF   2   4.0   528   417
 比较例7-1   LiFePO<sub>4</sub>   HFPr替代的马来酸酸化的PVDF   2   4.2   276   140
 比较例7-2   LiCoO<sub>2</sub>   PVDF   6   4.2   502   342
作为与实施例7-1和7-2比较的比较例7-1的二次电池用与实施例7-1相似的方式制造，且用与实施例7-1和7-2相似的方式进行充放电循环试验和高负载放电试验，除了充电最终电压为4.2V。得到的结果示于表7。作为与实施例7-1和7-2比较的比较例7-2用与比较例3-2相似的方式生产二次电池。然后，用与实施例7-1和7-2相似的方式对比较例7-2生产的二次电池进行充放电循环试验和高负载放电试验，除了充电最终电压设定为4.2V。得到的结果示于表7。
由表7证明，根据实施例7-1和7-2，第10次循环的放电容量高，例如是522mAh和高于522mAh，且1000mA的高负载放电容量高，例如是417mAh和高于417mAh。同时，在比较例7-1中，第10次循环的放电容量高是276mAh和高负载放电容量是140mAh，两个容量都很低。也就是，显示出在实施例7-1和7-2中循环特性和高负载放电容量被提高。可以想到的原因是当充电OCV电压为4.0V和低于4.0V时，马来酸酸化的PVDF没有被分解，当其电压为4.2V和大于4.2V时，马来酸酸化的PVDF被分解。在比较例7-2中，粘合剂量是实施例7-1和7-2中的三倍，且第10次循环的放电容量不低，例如是502mAh，但是高负载放电容量低，例如是342mAh。也就是，可以确定在用马来酸酸化的PVDF作粘合剂的情况下，即使当粘合剂的总量减少，也可以得到极好的循环特性，且高负载放电容量被提高。
也就是，可以确定当充电最终电压不高于4.0V时，马来酸酸化的PVDF可以用作粘合剂，使得粘合剂的含量被降低且循环特性和高负载放电容量被提高。
在实施例4-1至7-2中，用LiFePO4作阴极活性材料。但是，当用其它充电最终电压不超过4.0V的系列时，如LiFe0.2Cu0.8PO4，LiFe0.9Ti0.1PO4，LiFe0.8Zn0.2PO4，LiFe0.8Mg0.2PO4作阴极活性材料，可以确定具有相似的效果。
因此，发现根据实施例4-1至7-2，用马来酸酸化的PVDF作二次电池的阴极21的粘合剂，该二次电池的充电最终电压为4.0V和低于4.0V时，可以得到具有高强度的阴极21。此外，发现循环特性和高负载特性被提高。特别是，发现用HFPr替代的马来酸酸化的PVDF作为阴极21的粘合剂时，循环特性和高负载放电容量被进一步提高。也就是，发现充电容量，容量保持率和放电循环寿命被提高，且特别是，可以得到具有提高的负载特性的二次电池。
在上述实施例中，针对用锂铁磷氧化物作阴极活性材料进行描述。但是，用其它阴极活性材料，只要是在实施例描述的范围其能实现二次电池的充电最终电压为4.0V和低于4.0V时，也可以得到相似的结果。此外，针对用锂作为电极反应元素的二次电池进行说明。但是，当用其它阴极活性材料，只要是在实施例描述的范围其能实现二次电池的充电最终电压为4.0V和低于4.0V时，也可以得到相似的结果。
虽然本发明是根据实施例和实施例进行描述的，本发明并不局限在实施例和实施例而是可以有不同的变化。例如，虽然在实施例和实施例中电池元件被装入由铝碾压薄膜制成的外部元件里面，但也可以装入由其它碾压薄膜制成的外部元件里面。
此外，虽然在实施例和实施例中用的是凝胶电解质，但其它电解质，例如电解质溶液，如液体电解质，通过在高分子化合物中分散电解质盐得到的固体高分子电解质或固体有机电解质也可以使用。
对于高分子化合物的固体电解质，例如，醚类高分子化合物如聚乙烯氧化物或含有聚乙烯氧化物的交联聚合物，酯类高分子化合物如甲基丙烯酸酯，或丙烯酸酯类高分子物质可以单独地，混合地或共聚合作用地使用。此外，作为有机导体可以用氮化锂，碘化锂或氢氧化锂的多晶体，碘化锂和三氧化二铬的混合物或碘化锂，硫化锂和亚硫化二磷的混合物。
此外，虽然在实施例和实施例中阴极和阳极是缠绕的，但阴极和阳极可以是折叠的或堆叠的。
此外，在实施例和实施例中关于具有缠绕结构的电池元件被装入外部元件里面的二次电池的实施例进行了特别的描述。但是，本发明也可以应用于具有其它结构的二次电池。此外，本发明也可以类似的应用于圆柱二次电池或具有其它形状的，如硬币形，按钮形或类似形状的二次电池。
如上所述，根据本发明的阴极和电池，包含在阴极混合层中的给定量的人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂作为粘合剂，使得弹性和平滑性可以提高，且可以防止电极剥离和破裂。此外，含有给定量的人造橡胶乳胶粘合剂和稠化剂或马来酸酸化的聚偏二氟乙烯，使得粘合剂的含量降低且增加阴极活性材料的比例和容量，且促进阴极中电子迁移。这样，充放电容量和充放电循环寿命得到提高且负载特性得到提高。
特别是，根据本发明的一个方面的阴极或电池，含有具有橄榄石结构的锂磷氧化物作为阴极活性材料，使得当充电最终电压为4.0V和低于4.0V时可以得到极好的电池特性。
此外，根据本发明的一个方面的阴极或电池，在阴极活性材料中含有给定量的碳材料，使得可以得到极好的导电性且负载特性和充放电容量可以进一步提高。
此外，根据本发明的一个方面的阴极或电池，马来酸酸化的聚偏二氟乙烯的变性的量在0.1wt％到0.4wt％的范围，使得可以更加有效地防止电极剥离。
此外，根据本发明的一个方面的阴极或电池，用的材料中部分马来酸酸化的聚偏二氟乙烯被六氟化聚丙烯替代，且替代量设置在5wt％和低于5wt％。因此，可以进一步提高循环特性和高负载放电容量。
很明显根据上述讲授，本发明的多个修正和变化也是可以的。可以理解除特别描述的之外不超出本发明附加的权利要求的范围的也可以实行。

Claims (10)

1.一种阴极，包括：
含有阴极活性材料和粘合剂的阴极混合层；
其中，该阴极混合层含有马来酸变性的聚偏二氟乙烯作粘合剂，以及
在该阴极混合层中的马来酸变性的聚偏二氟乙烯的含量范围是0.5wt％-4wt％，基于阴极混合层的重量。
2.根据权利要求1的阴极，其中该马来酸变性的聚偏二氟乙烯中的变性的量的范围是0.1wt％-0.4wt％，基于马来酸变性的聚偏二氟乙烯的重量。
3.根据权利要求1的阴极，其中马来酸变性的聚偏二氟乙烯部分被六氟丙烯替代，且替代比例为5wt％或更小，基于六氟丙烯替换的马来酸变性的聚偏二氟乙烯的重量。
4.根据权利要求1的阴极，其中该阴极混合层包括具有一种橄榄石结构的锂磷氧化物作为该阴极活性材料。
5.根据权利要求1的阴极，其中该阴极混合层含有一种碳材料作为导电剂，以及
该碳材料的含量范围为该阴极活性材料和该碳材料总量的5wt％-12wt％。
6.一种电池，包括：
一个阴极；
一个阳极；以及
一电解质，
该阴极包括一阴极活性材料以及马来酸变性的聚偏二氟乙烯作为粘合剂；
在该阴极混合层中该马来酸变性的聚偏二氟乙烯的含量范围是0.5wt％-4wt％，基于阴极混合层的重量；以及
充电最终电压为4.0V或更小。
7.根据权利要求6的电池，其中该马来酸变性的聚偏二氟乙烯中的变性的量的范围是0.1wt％-0.4wt％，基于马来酸变性的聚偏二氟乙烯的重量。
8.根据权利要求6的电池，其中马来酸变性的聚偏二氟乙烯部分被六氟丙烯替代，且替代比例为5wt％或更小，基于六氟丙烯替换的马来酸变性的聚偏二氟乙烯的重量。
9.根据权利要求6的电池，其中该阴极混合层包括具有一种橄榄石结构的锂磷氧化物作为该阴极活性材料。
10.根据权利要求6的电池，其中：
该阴极混合层含有一种碳材料作为导电剂；以及
该碳材料的含量范围为该阴极活性材料和该碳材料总量的5wt％-12wt％。
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