CN101265397A - 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池 - Google Patents

一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN101265397A
CN101265397A CNA2008100274256A CN200810027425A CN101265397A CN 101265397 A CN101265397 A CN 101265397A CN A2008100274256 A CNA2008100274256 A CN A2008100274256A CN 200810027425 A CN200810027425 A CN 200810027425A CN 101265397 A CN101265397 A CN 101265397A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular weight
binding agent
pvdf
polyvinylidene difluoride
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.)
Pending
Application number
CNA2008100274256A
Other languages
English (en)
Inventor
李中延
邱春波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Mcnair New Power Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Mcnair New Power Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Mcnair New Power Co Ltd filed Critical Dongguan Mcnair New Power Co Ltd
Priority to CNA2008100274256A priority Critical patent/CN101265397A/zh
Publication of CN101265397A publication Critical patent/CN101265397A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

本发明提供一种用于锂离子电池正负极浆料的粘结剂，由至少2种分子量范围为10000－1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10－10∶1，以提高正、负极浆料的加工性能，改善现有粘结剂在浆料制备过程中黏度难以控制的状况，提高正、负极片的粘结性能，并可以提高锂离子电池的电化学性能。本发明还提供应用该粘结剂的锂离子电池。

Description

一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池的制造领域，特别是与锂离子电池正负极浆料的粘结剂有关。
背景技术
随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池具有更高的重量能量比、体积能量比；电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；无记忆效应，锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5-1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1-2小时；可以随意并联使用；由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池。由于锂电池的诸多优点，使其随之进入了大规模的实用阶段。
近年来锂离子电池广泛应用于手机、笔记本电脑以及各种便携式整机配套能源。锂离子电池已经取得了积极的研究并朝着提高电池容量、提高相关电化学性能及提高加工性能方向发展，但是大多数研究是向正负极材料的改进、电解液添加剂的使用等。而本发明人通过对行业的多方面了解发现：目前锂离子电池在正极浆料的制备或锂离子电池负极浆料的制备时只使用的单一规格型号(单一级别分子量)的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，而不同级别分子量的聚偏氟乙烯对电池正、负极浆料的制备，正、负极片涂布的粘结性能或电池的电化学性能有不同的影响。例如：1)低分子量的聚偏氟乙烯添加量需要比较高才能保证浆料涂布的粘结性能，但聚偏氟乙烯含量较高时会降低活性物质的含量，降低正、负极极片的最大压实密度，增加电池内阻，降低循环性能等；2)高分子量聚偏氟乙烯在配制浆料时会使浆料的黏度大大增大，在浆料进行间隙涂布时会出现明显的“拉丝”“拖尾”现象。所以说锂离子电池中使用单一规格型号粘结剂聚偏氟乙烯比较难同时达到正、负极浆料加工性能优异、极片粘结性能优异和电池电化学性能优异的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于锂离子电池正负极浆料的粘结剂，以提高正、负极浆料的加工性能，改善现有粘结剂在浆料制备过程中黏度难以控制的状况，提高正、负极片的粘结性能，并可以提高锂离子电池的电化学性能。
本发明的再一目的是提供应用该粘结剂的锂离子电池。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种粘结剂，由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
所述粘结剂由分子量级别为30001-40000与分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯以2∶1的比例混合组成。
一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其正极浆料中的粘结剂由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
所述粘结剂由分子量级别为30001-40000与分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯以2∶1的比例混合组成。
每种聚偏氟乙烯占浆料干重的质量分数为0.1-7.9％，粘结剂所占的总质量分数为1.0-8.0％。
一种应用上述粘结剂的锂离子电池，负极浆料中的粘结剂由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
正极浆料中的粘结剂由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
所述粘结剂由分子量级别为30001-40000与分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯以2∶1的比例混合组成。
每种聚偏氟乙烯占浆料干重的质量分数为0.1-7.9％，粘结剂所占的总质量分数为1.0-8.0％。
不同级别分子量的PVDF中PVDF的级别定义为：分子量以每10000为一个单位，算为一个级别，例如：分子量为10000-20000为一个分子量级别，分子量为20001-30000为一个级别。
聚偏氟乙烯的分子链长度和支链的多少决定了聚偏氟乙烯分子量的大小，分子量大，则分子链会相对较长或分子支链相对较多，分子量小，则分子量会相对较短或分子支链相对较少。聚偏氟乙烯分散在浆料中以后，在涂布时聚偏氟乙烯的分子链和分子支链在极片中起到了主要的粘结作用。分子链长的和分子链短的聚偏氟乙烯结合，分子支链的多和分子支链少的聚偏氟乙烯结合使用，能在浆料和极片中形成更为交错复杂的网状粘结效果。极片的粘结性好，是所要达到的目的，这就要求极片中分布的聚偏氟乙烯分子链网更为稠密，但聚偏氟乙烯是不良导体，这就会对极片的导电性有不良的影响，从而影响到了电池的一些相关电化学性能，这也就要求了极片中聚偏氟乙烯的添加量要合适。所以选用不同级别分子量的聚偏氟乙烯按一定的比例掺杂使用，能更好地保证极片粘结性能合提升电池的相关电化学性能。
使用本发明制作锂离子电池的方法是：(1)将2种或2种以上粘结剂聚偏氟乙烯掺杂使用，配制成正极浆料，然后以铝箔为集流体，在上面涂上正极浆料，烘烤，按照要求裁剪成相关尺寸辊压成需要的正极片；(2)或将2种或2种以上粘结剂聚偏氟乙烯掺杂使用，配制成负极浆料，以铜箔为集流体，在上面涂上负极浆料，烘烤，按照要求裁剪成相关尺寸辊压成需要负极片；(3)装配电芯，将正负极极片通过隔膜分隔开卷绕形成裸体电芯；(4)在手套箱中进行注液，电解液主要是由EC/EMC/PC/DEC/DMC(碳酸乙烯酯、甲基乙基碳酸酯、丙烯炭酸酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯)等有机溶剂添加0.5-2mol/L的锂盐形成；(5)对注液后的电芯进行活化。
这样，本发明由于采用2种或2种以上不同级别分子量的聚偏氟乙烯按一定的比例(比例范围为1∶10-10∶1)进行掺杂使用，可以明显提高正、负极浆料的加工性能(改善单一规格型号聚偏氟乙烯在正极浆料制备或负极浆料制备过程中粘度的难以控制)，提高正、负极片的粘结性能，并可以提高锂离子电池的电化学性能。
附图说明
图1是本发明实施例和比较例电池正极混粉克比容量曲线；
图2是本发明实施例和比较例电池内阻比较曲线；
图3是本发明实施例和比较例电池放电3.6V平台容量效率曲线；
图4是本发明实施例和比较例电池1C循环性能曲线。
具体实施方式
以下给出一具体实施例及一现有技术的比较例。
在浆料配方中，2种PVDF的添加比例为W1＝0.1-7.9％；W2＝0.1-7.9％；W总＝W1+W2＝1.0-8.0％(W1，W2，W总表示正极或负极浆料配制过程中所有干粉物质的质量分数，W1表示第1种PVDF的质量分数，W2表示第2种PVDF的质量分数，W总表示PVDF的总质量分数)。为方便描述，以下将：分子量级别为30001-40000的聚偏氟乙烯称为聚偏氟乙烯1；分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯称为聚偏氟乙烯2。
实施例
按如下配比配制正极浆料：
聚偏氟乙烯1∶聚偏氟乙烯2∶导电剂∶钴酸锂＝1.0∶0.5∶2.0∶96.5(wt％)
然后以铝箔为集流体，在上面涂上正极浆料，烘烤，按照要求裁剪成相关尺寸辊压成需要的正极片，负极采用正常生产配比负极片，中间以PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)为隔膜卷绕成电芯进行灌注电解液(碳酸乙烯酯EC∶甲基乙基碳酸酯EMC∶二乙基碳酸酯DEC＝1∶1∶1(wt％)，锂盐为1mol/L的六氟磷酸锂)。然后按锂离子电池正常生产工艺制作试验电池。
比较例
按如下配比配制正极浆料，
聚偏氟乙烯1∶导电剂∶钴酸锂＝3.0∶2.0∶95.0(wt％)
将按上述配比配制好的浆料进行涂布、制片，负极采用正常生产配比负极片，中间以PE/PP/PE(PE为聚乙烯，PP为聚丙烯)为隔膜卷绕成电芯进行灌注EC/EMC/DEC＝1∶1∶1(wt％)1mol/L LiPF6电解液。然后按锂离子电池正常生产工艺制作试验电池。
通过对比实施例和比较例电池进行电池正极混粉克比容量(参阅图1)、电池内阻(图2)、放电3.6V平台容量效率(图3)、电池1C倍率循环性能(图4)测试发现，正极配料采用2种不同级别聚偏氟乙烯掺杂使用使电池混粉克比容量更高，从图1可以明显看到，实施例电池正极的混粉克比容量普遍要较比较例高出2mAh/g左右；电池内阻更低，从图2可以明显看到实施例电池的内阻普遍要较比较例低出2-3mΩ左右；放电3.6V平台容量效率更高，从图3可以明显看到实施例电池的3.6V平台容量效率普遍要较比较例高出0.5-1.0％左右；1C倍率循环性能表现也相对更好，从图4可以明显看到实施例循环300次循环容量保持率能保持94％，而对比例约为91％。
综上所述，本发明由于采用2种或2种以上不同级别分子量的聚偏氟乙烯按一定的比例(比例范围为1∶10-10∶1)进行掺杂使用，可以明显提高正、负极浆料的加工性能，改善单一规格型号聚偏氟乙烯在正极浆料制备或负极浆料制备过程中粘度的难以控制的状况，提高正、负极片的粘结性能，并可以使电池混粉克比容量更高，电池内阻更低，放电3.6V平台容量效率更高，1C倍率循环性能更好，循环次数更多，从而提高锂离子电池的电化学性能。

Claims (9)

1、一种粘结剂，其特征在于：由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
2、如权利要求1所述的一种粘结剂，其特征在于：所述粘结剂由分子量级别为30001-40000与分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯以2∶1的比例混合组成。
3、一种应用如权利要求1所述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：正极浆料中的粘结剂由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
4、如权利要求3所述的一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂由分子量级别为30001-40000与分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯以2∶1的比例混合组成。
5、如权利要求3所述的一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：每种聚偏氟乙烯占浆料干重的质量分数为0.1-7.9％，粘结剂所占的总质量分数为1.0-8.0％。
6、一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：负极浆料中的粘结剂由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
7、如权利要求6所述的一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：正极浆料中的粘结剂由至少2种分子量范围为10000-1500000的不同级别分子量的聚偏氟乙烯混合组成，比例范围为1∶10-10∶1。
8、如权利要求6或7所述的一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂由分子量级别为30001-40000与分子量级别为80001-90000的聚偏氟乙烯以2∶1的比例混合组成。
9、如权利要求6或7所述的一种应用上述粘结剂的锂离子电池，其特征在于：每种聚偏氟乙烯占浆料干重的质量分数为0.1-7.9％，粘结剂所占的总质量分数为1.0-8.0％。
CNA2008100274256A 2008-04-14 2008-04-14 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池 Pending CN101265397A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100274256A CN101265397A (zh) 2008-04-14 2008-04-14 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100274256A CN101265397A (zh) 2008-04-14 2008-04-14 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101265397A true CN101265397A (zh) 2008-09-17

Family

ID=39988091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100274256A Pending CN101265397A (zh) 2008-04-14 2008-04-14 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101265397A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102074732A (zh) * 2010-12-25 2011-05-25 东莞市良源电池科技有限公司 具有高分子量粘接剂的锂离子电池
CN102306754A (zh) * 2011-09-23 2012-01-04 江苏乐能电池股份有限公司 一种防止正极片脱落的锂离子电池的制作方法
CN103666334A (zh) * 2013-04-26 2014-03-26 杭州金色能源科技有限公司 锂离子电池卷芯用胶水及其制备方法
US9552930B2 (en) 2015-01-30 2017-01-24 Corning Incorporated Anode for lithium ion capacitor
US9607778B2 (en) 2015-01-30 2017-03-28 Corning Incorporated Poly-vinylidene difluoride anode binder in a lithium ion capacitor
CN107580732A (zh) * 2015-06-12 2018-01-12 株式会社Lg化学 正极材料混合物和包含其的二次电池
US9911545B2 (en) 2015-01-30 2018-03-06 Corning Incorporated Phenolic resin sourced carbon anode in a lithium ion capacitor
CN108963261A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 河南电池研究院有限公司 一种锂离子电池正极粘结剂及其应用
US10428246B2 (en) 2017-12-19 2019-10-01 Industrial Technology Research Institute Adhesive composition
CN110350196A (zh) * 2019-06-27 2019-10-18 东华大学 一种复合粘结剂、硅基负极片及其制备方法
CN114497444A (zh) * 2022-02-16 2022-05-13 华鼎国联四川动力电池有限公司 锂离子电池极片保护涂层用陶瓷浆料及其制备方法
WO2024045472A1 (zh) * 2022-08-30 2024-03-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 分散剂、粘结剂组合物、正极浆料、二次电池、电池模块、电池包及用电装置

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102074732A (zh) * 2010-12-25 2011-05-25 东莞市良源电池科技有限公司 具有高分子量粘接剂的锂离子电池
CN102306754A (zh) * 2011-09-23 2012-01-04 江苏乐能电池股份有限公司 一种防止正极片脱落的锂离子电池的制作方法
CN102306754B (zh) * 2011-09-23 2014-01-01 江苏乐能电池股份有限公司 一种防止正极片脱落的锂离子电池的制作方法
CN103666334A (zh) * 2013-04-26 2014-03-26 杭州金色能源科技有限公司 锂离子电池卷芯用胶水及其制备方法
CN103666334B (zh) * 2013-04-26 2016-03-30 杭州金色能源科技有限公司 锂离子电池卷芯用胶水及其制备方法
US9754734B2 (en) 2015-01-30 2017-09-05 Corning Incorporated Poly-vinylidene difluoride anode binder in a lithium ion capacitor
US9607778B2 (en) 2015-01-30 2017-03-28 Corning Incorporated Poly-vinylidene difluoride anode binder in a lithium ion capacitor
US9653221B2 (en) 2015-01-30 2017-05-16 Corning Incorporated Method of making a carbon composition for an anode
US9552930B2 (en) 2015-01-30 2017-01-24 Corning Incorporated Anode for lithium ion capacitor
US9911545B2 (en) 2015-01-30 2018-03-06 Corning Incorporated Phenolic resin sourced carbon anode in a lithium ion capacitor
CN107580732A (zh) * 2015-06-12 2018-01-12 株式会社Lg化学 正极材料混合物和包含其的二次电池
CN107580732B (zh) * 2015-06-12 2020-10-27 株式会社Lg化学 正极材料混合物和包含其的二次电池
US10428246B2 (en) 2017-12-19 2019-10-01 Industrial Technology Research Institute Adhesive composition
CN108963261A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 河南电池研究院有限公司 一种锂离子电池正极粘结剂及其应用
CN110350196A (zh) * 2019-06-27 2019-10-18 东华大学 一种复合粘结剂、硅基负极片及其制备方法
CN110350196B (zh) * 2019-06-27 2022-07-05 东华大学 一种复合粘结剂、硅基负极片及其制备方法
CN114497444A (zh) * 2022-02-16 2022-05-13 华鼎国联四川动力电池有限公司 锂离子电池极片保护涂层用陶瓷浆料及其制备方法
CN114497444B (zh) * 2022-02-16 2023-05-30 华鼎国联四川动力电池有限公司 锂离子电池极片保护涂层用陶瓷浆料及其制备方法
WO2024045472A1 (zh) * 2022-08-30 2024-03-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 分散剂、粘结剂组合物、正极浆料、二次电池、电池模块、电池包及用电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101265397A (zh) 一种粘结剂及应用该粘结剂的锂离子电池
CN101931074B (zh) 一种锂电池电极的涂膜基料组成物及锂电池
CN107834073B (zh) 一种锂金属电池负极枝晶抑制剂及其使用方法
CN103875096B (zh) 非水系二次电池
CN101887990A (zh) 锂离子二次电池及制造方法
CN102479947B (zh) 一种锂离子电池正极材料及其制备方法、以及一种锂离子电池
CN107732304A (zh) 一种有机硅电解液和硅基电极材料配合使用的方法
CN108258245A (zh) 一种复合导电剂、锂离子电池正极及锂离子电池
CN104124468A (zh) 高电压锂电池电解液及包含此电解液的高能量锂电池
CN105336918B (zh) 一种锂离子电池高镍系正极材料浆料的制备方法
CN106941149A (zh) 锂离子电池及其正极极片
CN110268557A (zh) 使用锂金属和无机复合层的预锂化
CN107958997B (zh) 正极浆料、正极极片及锂离子电池
CN113517470A (zh) 一种高镍高电压三元锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN110247013A (zh) 正极极片及含有该极片的电化学装置
CN104347894A (zh) 一种沉积型水系锂离子电池
CN102340027A (zh) 一种高能量密度的锂离子电池
CN103456918A (zh) 电池正极及其制备方法和使用该正极的锂离子电池
CN107104246A (zh) 一种电压降抑制型富锂锰基全电池及其制备方法
CN112242563A (zh) 一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池
CN112670574A (zh) 一种用于金属电池的电解液及金属电池
CN114937813A (zh) 锂离子电池和电子设备
CN102035032B (zh) 高尔夫球车用蓄电池及其制造方法
CN106099091A (zh) 一种表面改性的金属锂负极材料及其制备方法
CN111276748B (zh) 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20080917