CN103779567B - 一种具有改善正极活性物质的二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种具有改善正极活性物质的二次电池，包括正极、负极和电解质以及正极和负极之间的聚丙烯的多孔膜构成的220nm的隔板，其中，正极的制造方法包括，混合钴酸锂、科琴黑和聚丙烯、氟树脂，铁纤维，直径为100-150nm，纤维，将混合物溶解在NMP中，其中正极活性物质钴酸锂中添加相对钴酸锂重量百分之2.5的邻苯二甲酸酐；其中，铁纤维具有粗糙的表面，为表面多孔的四氧化三铁纤维。

Description

一种具有改善正极活性物质的二次电池
技术领域
本发明涉及一种锂离子二次电池，包括正极、负极和电解液。
背景技术
最近几年中，出现了大量便携式电子设备如摄像机(camcorder)、蜂窝电话和膝上型电脑，并试图减小它们的尺寸和减轻它们的重量。于是，积极促进了电池的发展，特别是作为电子设备的便携电源的二次电池的发展。其中，锂离子二次电池由于能够获得高能量密度而受到关注。
发明内容
一种二次电池，包括正极、负极和电解质以及正极和负极之间的聚丙烯的多孔膜构成的220nm的隔板，其中，正极的制造方法包括，混合钴酸锂、科琴黑和聚丙烯、氟树脂，钛纤维，将混合物溶解在NMP中，其中正极活性物质钴酸锂中添加相对钴酸锂重量百分之2.5的邻苯二甲酸酐酸酐；负极的制作方法包括，集电体采用厚度180nm，表面粗糙度为1.5nm的铜箔，其上采用rf溅射法，在室温条件下采用0.1Pa的反应压力利用180W的直流和交流共同作用的源对靶材进行溅射得到，溅射之前，对靶材形成150nm厚度的绝缘薄膜，最终得到厚度60nm的非晶硅薄膜。其中负极还可以采用蒸镀发、喷镀法和CVD法进行制造。还可以为非水电解质电池。
其中，聚乙烯聚丙烯等由于具有良好的再生性和无毒无害性，是目前公认的环保型聚合物越来越被广泛的使用。同时，其粘结性强，本身膨胀/收缩性能稳定。同时，采用铁纤维掺杂。更进一步均匀粘结剂分布，防止粘结剂颗粒状纠结成团。降低了粘结剂的剥离性，提高的电池的循环效率。
铁纤维材料的制备：
采用水热法。将硝酸亚铁、柠檬酸钠和蒸馏水按照1.5∶3∶50的比例混合后，向混合物加入明胶，得到水溶胶。利用强碱弱酸盐将水溶胶的ph值至8.5，于240-300摄氏度下反应3小时制得。
其中，四氧化三铁纤维材料具有粗糙表面，为表面多孔的四氧化三铁纤维。这种纤维结构极大的增加了其比表面积，有利于吸附或分散在粘结剂之中，其长度与直径的比为4-6。其表面的孔的直径为20-30nm。
直径为100-150nm。以得到适合的孔径与直径的比率，从而有效提高纤维的分散性和具有适度吸附性。四氧化三铁纤维材料占粘结剂材料总重量比为0.3-4.6％。
另外，对负极集电体采用溅射方法制造，其中，包括采用直流源、交流源并联的方式对靶材进行溅射，并由于在靶材上形成150nm厚度的绝缘薄膜，导致其溅射过程更加稳定，防止不规则的靶中毒现在在靶表面累计丘形绝缘层导致溅射过程的不稳定以及熄火，并且可以通过提高源电压来提高溅射效率。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方案的二次电池的部件分解透视图。
图2是沿着图1的II-II线的螺旋卷绕电极体的截面图。
具体实施方式
根据本发明的一个实施方案，该二次电池使用锂作为电极活性物(reactant)，并且包括螺旋卷绕的电极体20，在膜状包封部件30中，阴极端子11和阳极端子12连接在该电极体20上，从包封部件30的内部向外部引出阴极端子11和阳极端子12，例如，以相同的方向。阴极端子11和阳极端子12是由例如片状或网状金属材料如铝(Al)、铜(Cu)、镍或不锈钢制成。
包封部件30是由例如包括尼龙膜、铝箔和聚乙烯膜并以此顺序结合的矩形铝叠层膜制成。设置包封部件30使得每个包封部件30的聚乙烯薄膜面向螺旋卷绕的电极体20，并且包封部件30的边缘部分通过熔化结合或粘结剂相互粘合。粘结剂膜31嵌入在包封部件30和阴极端子11和阳极端子12之间用于阻止外部空气的进入。粘结剂膜31是由例如对阴极端子11和阳极端子12具有粘附力的材料制成，例如聚烯烃树脂如聚乙烯，聚丙烯，改性聚乙烯或改性聚丙烯。
图2显示了沿着图1的II-II线的螺旋卷绕的电极体20的截面图。螺旋卷绕的电极体20是包括一对阴极21和阳极22的螺旋卷绕的叠层体，且其间具有隔膜23和电解质24，并且该螺旋卷绕的电极体20的最外部分受到防护带25的保护。
阴极21包括例如具有一对外表面的阴极集流体21A和设置在该阴极集流体21A两侧的阴极活性材料层21B。阴极集流体21A在纵向的一端具有暴露部分，在该暴露部分不设置阴极活性材料层21B，并且阴极端子11与该暴露部分连接。阴极集流体21A是由例如金属箔如铝箔、镍箔或不锈钢箔制成。该阴极活性材料层21B包括一种或两种或更多种的可以嵌入和脱出锂的阴极材料作为阴极活性材料，并且如果需要，阴极活性材料层21B可以包括导电剂和粘结剂。

Claims (3)

1.一种具有改善正极活性物质的二次电池，包括正极、负极和电解质以及正极和负极之间的聚丙烯的多孔膜构成的220nm的隔板，其中，正极的制造方法包括，混合钴酸锂、科琴黑和聚丙烯、氟树脂，直径为100-150nm的铁纤维，将混合物溶解在NMP中，其中正极活性物质钴酸锂中添加相对钴酸锂重量百分之2.5的邻苯二甲酸酐；负极的制作方法包括，集电体采用厚度180nm，表面粗糙度为1.5nm的铜箔为靶材，其上采用rf溅射法，在室温条件下采用0.1Pa的反应压力利用180W的直流和交流共同作用的源对靶材进行溅射得到；溅射之前，在靶材上形成150nm厚度的绝缘薄膜；经过溅射，最终得到厚度60nm的非晶硅薄膜，其中，铁纤维具有粗糙的表面，为表面多孔的四氧化三铁纤维；该四氧化三铁纤维材料长度与直径的比为4-6，表面的孔的直径为20nm-30nm；四氧化三铁纤维材料占粘结剂材料总重量比为0.3-4.6％。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中负极采用蒸镀法、喷镀法和CVD法其中一种进行制造。
3.根据权利要求1所述的二次电池，为非水电解质电池。
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