CN101399332A - 一种提高锂离子电池正极浆料附着力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,是在含有正极材料、粘结剂、溶剂的正极浆料的匀浆过程中,向正极浆料内加入占正极材料重量比0.1-5%的硅烷偶联剂,然后搅拌,出浆,即得。该方法可以有效提高涂布后的正极极片的压实密度和附着力,从而可以有效提高电池的容量和循环性能;并在提高粘合强度的同时,并可增强胶粘剂的耐久性和耐湿热老化性能。
Description
【技术领域】
本发明涉及锂电池领域,尤其涉及一种提高锂离子电池正极浆料附着力的方法。
【背景技术】
在锂离子电池的生产制备中,由于正极浆料与集流体的粘结效果较差,通常的解决办法是增加粘结剂的用量,但是粘结剂在正极浆料中含量的提高,反过来又增加了正极极片的制作难度,严重影响了电池的开发。
因不同材料具有不同的界面性能,在粘接过程中为了在胶粘剂和被粘物表面之间获得一坚固的粘接界面层,常利用含有反应性基团的偶联剂与被粘物固体表面形成化学键来实现。硅烷偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物,其特点是分子中同时具有极性和非极性部分,因此,通过使用硅烷偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”,把两种性质完全不同的材料连接在一起,这样就有效地改善了界面层的胶接强度。。
【发明内容】
本发明的发明目的是提供一种提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,以达到优化锂离子电池正极浆料与集流体的粘结效果的目的。
为达到上述发明目的,本发明提出以下的技术方案:
一种提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,是在含有正极材料、粘结剂、溶剂的正极浆料的匀浆过程中,向正极浆料内加入占正极材料重量比0.1-5%的硅烷偶联剂,然后搅拌,出浆,即得。
优选地,上述硅烷偶联剂是在匀浆结束前15-30分钟加入到正极浆料中。
优选地,向正极浆料内加入的硅烷偶联剂占正极材料重量比的0.5%。
优选地,上述硅烷偶联剂具有通式RSiX3,其中R表示烷基、苯基、乙烯基、环氧基、氨基或巯基中的至少一种,X表示氯基、甲氧基或乙氧基。
优选地,上述正极浆料中的正极材料是选自LiCoO2、LiMn2O4、LiNixCo1-xO2、LiNixCoyMn1-x-yO2、LixFey(PO4)Z或LixVy(PO4)Z中的一种或一种以上混合物。
上述正极浆料中所含有的粘结剂是聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲醛、聚酯类或聚酰胺类高分子聚合物材料。
从以上技术方案可以看出,通过在正极浆料的匀浆过程中加入硅烷偶联剂,可以有效提高涂布后的正极极片的压实密度和附着力,从而可以有效提高电池的容量和循环性能;并在提高粘合强度的同时,并可增强胶粘剂的耐久性和耐湿热老化性能。
【具体实施方式】
下面通过具体实施例来对本发明做进一步的阐述。
实施例1
在磷酸铁锂正极浆料的匀浆工艺结束前15-30分钟,向浆料内加入0.3%的硅烷偶联剂苯基三氯硅烷,然后继续搅拌,出浆。同时进行一组空白试验(即在匀浆过程中不添加硅烷偶联剂)。对添加了硅烷偶联剂的正极浆料制得的正极极片与空白试验的正极极片进行测定,其粘结强度与最大压实密度结果如表1所示:
表1 添加0.3%的苯基三氯硅烷与空白试验测试结果比较
粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 1.95 | 2.05 |
加入0.3%的苯基三氯硅烷 | 3.21 | 2.13 |
实施例2
在磷酸铁锂正极浆料的匀浆工艺结束前15-30分钟,分别向浆料内加入0.5%的硅烷偶联剂KH550(氨丙基三乙氧基硅烷),然后继续搅拌,出浆。同时进行一组空白试验(即在匀浆过程中不添加硅烷偶联剂)。对添加了硅烷偶联剂的正极浆料制得的正极极片与空白试验的正极极片进行测定,其面密度测试结果如表2所示:
表2 添加0.5%的KH550与空白试验测试结果比较
面密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 40 |
加入0.5%的KH550 | 28 |
实施例3
在磷酸铁锂正极浆料的匀浆工艺结束前15-30分钟,分别向浆料内加入0.1%、0.3%、0.6%、1%和5%的硅烷偶联剂KH550(氨丙基三乙氧基硅烷),然后继续搅拌,出浆。对这些正极浆料所制得的正极极片进行测定,其粘结强度与最大压实密度结果如表3所示:
表3 添加不同量的KH550测试结果
添加KH550的百分比(%) | 粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) |
0.1 | 3.56 | 2.12 |
0.3 | 4.05 | 2.18 |
0.6 | 4.68 | 2.21 |
1 | 5.25 | 2.10 |
5 | 6.06 | 1.95 |
实施例4
在LiCoO2正极浆料的匀浆中加入0.5%的A171(乙烯基三甲氧基硅烷),其余同实施例1。所得粘结强度与最大压实密度结果如表4所示:
表4 添加0.5%A171与空白试验测试结果比较
粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 3.45 | 3.91 |
加入0.5%的A171 | 4.01 | 4.04 |
实施例5
在LiMn2O4正极浆料的匀浆中加入0.5%的长链烷基三甲氧基硅烷,其余同实施例1。所得粘结强度与最大压实密度结果如表5所示:
表5 添加0.5%长链烷基三甲氧基硅烷与空白试验测试结果比较
粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 3.21 | 2.75 |
加入0.5%的长链烷基三甲氧基硅烷 | 3.57 | 2.92 |
实施例6
在LiNixCo1-xO2正极浆料的匀浆中加入0.5%的A1891(巯丙基基三乙氧基硅烷),其余同实施例1。所得粘结强度与最大压实密度结果如表6所示:
表6 添加0.5%A1891与空白试验测试结果比较
粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 3.34 | 2.86 |
加入0.5%的A1891 | 4.08 | 2.96 |
实施例7
在LiNixCoyMn1-x-yO2正极浆料的匀浆中加入0.5%的苯胺甲基三乙氧基硅烷,其余同实施例1。所得粘结强度与最大压实密度结果如表7所示:
表7 添加0.5%苯胺甲基三乙氧基硅烷与空白试验测试结果比较
粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 3.27 | 3.51 |
加入0.5%的苯胺甲基三乙氧基硅烷 | 3.98 | 3.76 |
实施例8
在LixFey(PO4)Z或LixVy(PO4)Z正极浆料的匀浆中加入0.5%的KH570[Y-(甲基丙烯酰胺氧)丙基三甲氧基硅烷],其余同实施例1。所得粘结强度与最大压实密度结果如表8所示:
表8 添加0.5%KH570与空白试验测试结果比较
粘结强度(MPa) | 最大压实密度(mg/cm3) | |
空白试验 | 2.45 | 1.91 |
加入0.5%的KH570 | 3.54 | 2.16 |
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,其特征在于,在含有正极材料、粘结剂、溶剂的正极浆料的匀浆过程中,向正极浆料内加入占正极材料重量比0.1-5%的硅烷偶联剂,然后搅拌,出浆,即得。
2.根据权利要求1所属的提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,其特征在于,所述硅烷偶联剂是在匀浆结束前15-30分钟加入到正极浆料中。
3.根据权利要求1所属的提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,其特征在于,向正极浆料内加入的硅烷偶联剂占正极材料重量比的0.5%。
4.根据权利要求1所属的提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,其特征在于,所述硅烷偶联剂是具有通式RSiX3的化合物,其中R表示烷基、苯基、乙烯基、环氧基、氨基或巯基中的至少一种,X表示氯基、甲氧基或乙氧基。
5.根据权利要求1所属的提高锂离子电池正极浆料附着力的方法,其特征在于,所述正极浆料中的正极材料是选自LiCoO2、LiMn2O4、LiNixCo1-xO2、LiNixCoyMn1-x-yO2、LixFey(PO4)z或LixVy(PO4)z中的一种或一种以上混合物。
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