CN102244265A

CN102244265A - 一种二次锂电池用阳极极片

Info

Publication number: CN102244265A
Application number: CN2011101561349A
Authority: CN
Inventors: 李厚萍
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd; Dongguan Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd; Dongguan Amperex Technology Ltd
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2011-11-16

Abstract

本发明公开了一种二次锂电池用阳极极片，包括集流体以及附着在集流体表面的阳极膜片，所述阳极膜片中含有纳米陶瓷粒子，所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为0.1wt％-2.5wt％，所述阳极膜片中的活性物质为克容量大于等于350mAh/g的石墨，所述阳极膜片的压实密度大于等于1.6g/cm³。本发明通过向阳极膜片中添加具有大的比表面积和良好吸液性能的纳米陶瓷粒子，显著改善了阳极极片的吸液性能，特别是对具有高压实密度的阳极膜片，改善其吸液性能更佳，包含该阳极膜片的锂离子二次电池也能具有很好地循环性能，此外，本发明还公开了一种使用上述阴极极片的二次锂电池。

Description

一种二次锂电池用阳极极片

技术领域

本发明涉及二次锂电池技术领域，尤其涉及具有良好吸液性能的二次锂电池用阳极极片及包含该阳极极片的具有良好循环性的二次锂电池。

背景技术

近年来，二次锂电池因其能量密度高，电压高、自放电率低以及重量轻等优点在数码相机、笔记本电脑等小型电子设备中的市场份额迅速增加。随着便携式电子设备功能多元化和集成化，对锂离子二次电池的能量密度要求越来越高，这就使得对更高压实密度和更高容量的石墨阳极材料的需求更加强烈。但是我们知道，随着阳极压实密度的增大，孔隙率随之降低，极片吸收电解液的能力也随之减弱，从而导致电池的循环性能变差。因此，有必要增强阳极极片的吸液性能，关于这方面的研究，主要集中在极片中或者电解液中添加表面活性剂，或如公开号为CN201233933Y的中国专利所记载，采用具有非连续结构的含碳材料构成的阴极载体，在其上设置电解液流通孔道，提高吸液性能。但在阳极中添加纳米陶瓷粒子以提高极片吸液性能方面的研究尚未见报道。

本发明在阳极极片中添加具有良好吸液性能的纳米陶瓷粒子，明显改善了高压实密度阳极电池的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有良好吸液性能、能显著提高锂电池循环性能的二次锂电池用阳极极片。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二次锂电池用阳极极片，包括集流体以及附着在集流体表面的阳极膜片，所述阳极膜片中含有纳米陶瓷粒子，所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为0.1wt％-2.5wt％。所述阳极膜片中的活性物质为克容量大于等于350mAh/g的石墨。所述阳极膜片的压实密度大于等于1.6g/cm3。当其含量＜0.1wt％时，对电池循环性能的改善不明显；当其含量＞2.5wt％时，由于这些纳米陶瓷粒子是导电性很差，造成极片的电阻过大，从而对电池的循环性能、大倍率放电性能以及电池的能量密度都有负面影响。

作为本发明一种二次锂电池用阳极极片的一种改进，所述纳米陶瓷粒子为纳米Al₂O₃，纳米SiO₂，纳米ZrO₂，纳米MgO和纳米TiO₂中的至少一种。这些纳米陶瓷粒子具有良好的吸收电解液的性能，起到增强阳极吸收电解液的能力，使得阳极极片中有充足的电解液，从而起到改善电池循环性能的作用。

作为本发明一种二次锂电池用阳极极片的一种改进，所述纳米陶瓷粒子为纳米Al₂O₃。

作为本发明一种二次锂电池用阳极极片的一种改进，所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为1wt％-2.5wt％。

作为本发明一种二次锂电池用阳极极片的一种改进，所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为1.5wt％。

本发明的又一个目的在于：提供一种具有良好循环性能的二次锂电池，包括阴极集流体及附着在阴极集流体表面的阴极膜片、阳极集流体及附着在阳极集流体表面的阳极膜片、电解液、隔离膜以及外包装，所述阳极膜片为上述段落所述的阳极膜片。

相对现有技术，本发明通过向阳极膜片中添加具有大的比表面积和良好吸液性能的纳米陶瓷粒子，显著改善了阳极极片的吸液性能，特别是对具有高压实密度的阳极膜片，改善其吸液性能更佳，包含该阳极膜片的锂离子二次电池也能具有很好地循环性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行详细的说明，其中：

图1为本发明的二次锂电池(实施例1和2)和普通二次锂电池(阴极膜片不含纳米陶瓷粒子)在常温25℃下的循环性能曲线的对比图。

具体实施方式

本发明的实施例中所用到的纳米陶瓷粒子纳米Al₂O₃，纳米SiO₂，纳米ZrO₂，纳米MgO和纳米TiO2的中值直径约为30nm(中值直径是指用激光粒度分析仪测得的体积累积为50％时的颗粒直径)。

实施例1

正极极片制备：将LiCoO₂(锂钴氧)、Super-P(导电材料)、PVDF(聚偏氟乙烯，粘接剂)按照质量比例95.7％∶2.0％∶2.3％混合均匀，加入NMP(N-甲基吡咯烷酮)混合搅拌均匀得到具有一定流动性的浆料，分别涂布在20um厚的铝合金号1145的铝箔两面，涂布重量为0.285g/1540.25mm2，烘干成具有一定柔韧度的正极极片，然后分别经过冷压、分条，再用4*0.1mm的铝片制成的正极极耳焊接在铝箔上制得正极极片。

阳极极片的制备：将石墨A，Super-P(导电碳粉)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)乳液、Al₂O₃按照质量比例95.5％∶1.0％∶1.4％∶2.0％∶0.1％加入去离子水中混合并搅拌均匀得到具有一定流动性的浆料，再将上述浆料涂布在9um厚的金属铜箔的两面，涂布重量为0.126g/1540.25mm²，烘干成具有一定柔韧度的阳极极片，然后经过冷压、分条，在用4*0.1mm的镍片制成的阳极极耳焊接在铜箔上后，制得阳极极片。

电池的制备：把制好的正极极片与阳极极片和F20BMU(20um)隔离膜通过卷绕制成606268(长为68mm，宽为62mm，厚为6.0mm)的裸电芯，然后经过顶封、侧封、真空干燥、注电解液、真空封装、化成、陈化等工艺，制得成品电池。

循环性能测试：充放电循环测试倍率为0.5C/0.5C，充放电截止电压为4.2V/3.0V。

实施例2

石墨A，Super-P(导电碳粉)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)乳液、Al2O3的质量比例93.1％∶1.0％∶1.4％∶2.0％∶2.5％混合，其余同实施例1。

实施例3

石墨A，Super-P(导电碳粉)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)乳液、SiO2的质量比例94.6％∶1.0％∶1.4％∶2.0％∶1％混合，其余同实施例1。

实施例4

石墨A，Super-P(导电碳粉)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)乳液、ZrO2的质量比例94.1％∶1.0％∶1.4％∶2.0％∶1.5％混合，其余同实施例1。

对比例

石墨A，Super-P(导电碳粉)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)乳液质量比例为95.6％∶1.0％∶1.4％∶2.0％，其余同实施例1。

从图1本发明的二次锂电池(实施例1和实施例2)和普通二次锂电池(阴极膜片不含纳米陶瓷粒子)在常温25℃下的循环性能曲线的对比图可以看出，实施例1和实施例2的循环性能比对比例的循环性能有明显的改善，0.1wt％和2.5wt％的Al₂O₃的循环性能由对比例的80％的容量保持率的循环次数由363次分别提升到580次和870次，实施例3和4则分别为900次和750次。

需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。例如，纳米陶瓷粒子还可以是纳米MgO或者纳米TiO2。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种二次锂电池用阳极极片，包括集流体以及附着在集流体表面的阳极膜片，其特征在于：所述阳极膜片中含有纳米陶瓷粒子，所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为0.1wt％-2.5wt％，所述阳极膜片中的活性物质为克容量大于等于350mAh/g的石墨，所述阳极膜片的压实密度大于等于1.6g/cm³。

2.根据权利要求1所述的二次锂电池用阳极极片，其特征在于：所述纳米陶瓷粒子为纳米Al₂O₃，纳米SiO₂，纳米ZrO₂，纳米MgO和纳米TiO₂中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的二次锂电池用阳极极片，其特征在于：所述纳米陶瓷粒子为纳米Al₂O₃。

4.根据权利要求1所述的二次锂电池用阳极极片，其特征在于：所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为1wt％-2.5wt％。

5.根据权利要求4所述的二次锂电池用阳极极片，其特征在于：所述纳米陶瓷粒子在阳极膜片中的含量为1.5wt％。

6.一种二次锂电池，包括阴极集流体及附着在阴极集流体表面的阴极膜片、阳极集流体及附着在阳极集流体表面的阳极膜片、电解液、隔离膜以及外包装，其特征在于：所述阳极膜片为权利要求1至5中任一项所述的阳极膜片。