CN106654276A - 一种以peo为粘结剂的固态锂电池电极制备方法 - Google Patents

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施斌
吴勇民
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Abstract

本发明公开了一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法。其制造方法如下：将电极材料、PEO、锂盐、无机填料等以一定比例溶解在乙腈溶剂中，待搅拌均匀后，涂覆到集流体上，获得以PEO为粘结剂的电极。将PEO作为粘结剂有以下优点：（1）提高电极材料的离子电导率；（2）优化电极与电解质之间的界面稳定性，降低界面阻抗；（3）代替传统PVDF等粘结剂，解决其高温性能差的问题。

Description

一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法
技术领域
本发明属于储能电池领域中新型全固态锂电池技术领域，具体涉及一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法。
背景技术
聚合物锂离子电池因其具有工作电压大、比能量高、循环性能好、无记忆、无污染等优异性能而引起科研工作者广泛的关注。目前聚合物锂离子电池作为储能装置在手机、新能源汽车等方面的应用日益受到重视。聚氧化乙烯（PEO）是聚合物电解质最常见的基体，能溶解高浓度的锂盐，形成聚合物固态电解质。通常人们对聚合物锂离子电池的研究主要集中在提高聚合物电解质离子电导率、电化学稳定窗口和机械性能等方面。但实际上影响聚合物锂离子电池电导率和安全性最主要的因素之一就是电极/聚合物电解质界面特性。因此如何提高电极/电解质界面相容性，减少界面阻抗对聚合物锂电池性能的提高十分重要。
对于PEO聚合物电解质，目前主要通过共混、共聚、交联、形成枝状聚合物、添加无机/有机填料、增塑剂、改变掺杂盐等改性方法，提高离子电导率，改善电极/电解质界面相容性。可以看出，这些措施主要是针对聚合物电解质本身，而忽略了电极/电解质界面中的“电极”部分。电极作为聚合物锂离子电池界面性能研究的对象之一，其结构和表面性质等都会对电池的界面性能产生影响。
目前聚合物锂离子电池中电极制作方法同传统液态电极制作方法相似，其中粘结剂的选择十分重要，因为普通的粘结剂如PVDF长时间在高温下工作性能变差。考虑到这些，本发明通过将PEO作为电极的粘结剂来提高电极/电解质界面相容性，降低界面阻抗。
发明内容
本发明针对聚合物锂离子电池电极/电解质界面相容性差的问题，以PEO作为电极的粘结剂，以提高电极材料的离子电导率，优化电极与电解质之间的界面稳定性，降低界面阻抗，同时代替高温性能差的传统的PVDF
等粘结剂。
一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将电极材料、导电剂、PEO、锂盐、无机填料以一定比例溶解在乙腈溶剂中；
步骤2）进行混合溶剂搅拌；
步骤3）待搅拌均匀后，涂覆到集流体上，获得以PEO为粘结剂的电极。
上述的电极材料可以是正极材料，如LiCoO2、LiFePO4等，也可以是负极材料，如石墨、硅碳等，质量比为 60~80%。
上述的PEO分子量可选择在2000~4000000范围内，质量比为10~30%。
上述的锂盐可以选择LiCF3SO3、LiClO4、LiPF6、LiI等中的一种或多种，质量比为2~10%
上述的无机填料可以选择纳米Al2O3、纳米SiO2等中的一种或多种。质量比为0.5~5%。
本发明的有益效果如下：
本发明制备的固态锂电池电极，以PEO代替传统PVDF等传统粘结剂，不仅可以提高电极材料的离子电导率，优化电极与电解质之间的界面稳定性，降低界面阻抗，还可以规避PVDF等传统粘结剂在高温下工作性能差的缺点。
附图说明
图1为本发明实例1以PEO为粘结剂的LiFePO4正极SEM图片。
图2为本发明实例1 PEO- LiFePO4/PEO聚合物电解质/Li 小扣电池寿命图。
图3为以PEO为粘结剂的LiCoO2正极极片SEM图。
图4为PEO-LiCoO2/PEO聚合物电解质/Li小扣电池充放电曲线。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
实施例1：
以PEO为粘结剂的磷酸铁锂正极制备：称取0.17g PEO（分子量200 0000）、0.04gLiTFSI 和0.01g 纳米Al2O3 加入到NMP溶剂中，磁力搅拌均匀后，再加入0.7g LiFePO4 和0.1g super P，磁力搅拌均匀后，将上述浆料涂布到铝箔上，烘干后辊压，即得到以PEO为粘结剂的磷酸铁锂正极极片。如图1所示。
以PEO为粘结剂的LiFePO4小扣电池制备：将上述得到以PEO为粘结剂的磷酸铁锂正极极片冲切成Φ14的圆片，以金属锂为负极，PEO聚合物电解质为隔膜，组装成小扣电池，在80℃下，进行充放电测试，性能如图2所示。
实施例2：
以PEO为粘结剂的钴酸锂正极制备：称取0.17g PEO（分子量200 0000）、0.04g LiTFSI和0.01g 纳米Al2O3 加入到NMP溶剂中，磁力搅拌均匀后，再加入0.7g LiCoO2 和0.1gsuper P，磁力搅拌均匀后，将上述浆料涂布到铝箔上，烘干后辊压，即得到以PEO为粘结剂的钴酸锂正极极片。如图3所示。
以PEO为粘结剂的LiCoO2小扣电池制备：将上述得到以PEO为粘结剂的钴酸锂正极极片冲切成Φ14的圆片，以金属锂为负极，PEO聚合物电解质为隔膜，组装成小扣电池，在80℃下，进行充放电测试，性能如图4所示。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）将电极材料、导电剂、PEO、锂盐、无机填料以一定比例溶解在乙腈溶剂中；
步骤2）进行混合溶剂搅拌；
步骤3）待搅拌均匀后，涂覆到集流体上，获得以PEO为粘结剂的电极。
2.如权利要求1所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的电极材料是正极材料。
3.权利要求2所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的电极材料采用LiCoO2、LiFePO4。
4.权利要求1所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的电极材料是负极材料。
5.权利要求4所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的电极材料采用石墨、硅碳。
6.权利要求1所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的PEO分子量选择在2000—4000000范围内。
7.权利要求1所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的锂盐选择LiCF3SO3、LiClO4、LiPF6、LiI中的一种或多种。
8.权利要求1所述的一种以PEO为粘结剂的固态锂电池电极制备方法，其特征在于，所述步骤1）的无机填料选择纳米Al2O3、纳米SiO2中的一种或多种。
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