CN106848327A - 一种锂二硫化铁电池的正极及由其组成的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂二硫化铁电池的正极及由其组成的电池。所述正极包括正极集流体、以及涂覆在正极集流体双面的正极浆料层；所述正极浆料层的面密度为0.070~0.100g/cm2；正极浆料包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、二氧化硅；所述正极活性物质为二硫化铁。本发明所述正极通过采用面密度为0.070~0.100g/cm2的正极浆料层，增加了单位面积的正极浆料敷料量，减少电芯内部其他材料（如隔膜、集流体等）的使用体积，从而增加电池内部的正负极片的有效比重，以提高能量密度和倍率放电性能。

Description

一种锂二硫化铁电池的正极及由其组成的电池
技术领域
本发明涉及锂二硫化铁领域，更具体地，涉及一种锂二硫化铁电池的正极及由其组成的电池。
背景技术
锂二硫化铁电池以二硫化铁为正极活性物质，以金属锂为电池负极，其具有比能量高，储存时间长，优良的倍率性能与低温性能等优点，主要适用于照相机闪光灯，电动牙刷，电动剃须刀，MP3，助听器，各种医疗器具，军事通讯器具等。目前现有技术中，锂二硫化铁电池基本上是通过采用增长电池正负极片的方式来增大电池反应界面，从而达到较高的倍率放电，但这种方式往往会增大电池的体积，并不适用于每一种应用领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能量密度高、倍率放电性能良好的锂二硫化铁电池的正极。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种锂二硫化铁电池的正极，包括正极集流体、以及涂覆在正极集流体双面的正极浆料层；所述正极浆料层的面密度为0.070~0.100g/cm2；正极浆料包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、二氧化硅；所述正极活性物质为二硫化铁。
本发明所述的正极通过采用面密度为0.070~0.100g/cm2的正极浆料层，增加了单位面积的正极浆料敷料量，减少电芯内部其他材料（如隔膜、集流体等）的使用体积，从而增加电池内部的正负极片的有效比重，达到优秀的倍率放电与高能量密度性能。
优选地，所述正极浆料层的面密度为0.079g/cm2。
优选地，所述正极浆料由以下按质量百分数计算的组分组成：正极活性物质80~97wt%、粘结剂 0.5~10 wt%、导电剂 0.5~7 wt%、二氧化硅 0.1~5wt%。
更优选地，所述正极浆料由以下按质量百分数计算的组分组成：正极活性物质95wt%、粘结剂 1 wt%、导电剂 3 wt%、二氧化硅 1wt%。
优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素（CMC）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）中的一种或几种的组合。更优选地，所述粘结剂为聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯。
更优选地，聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯的用量之比为1：3。
优选地，所述导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨或金属粉末中的一种或几种的组合。更优选地，所述导电剂为乙炔黑和导电石墨。
更优选地，乙炔黑和导电石墨的用量之比为1：4。
优选地，所述正极集流体为铝箔片。
本发明的另一个目的是提供采用上述正极的锂二硫化铁电池。
所述锂二硫化铁电池的制备方法，包括以下步骤制备：
S1. 制备正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体的双面上，使正极浆料层的面密度为0.070~0.100g/cm2，制备得到正极；
S2. 然后将所得正极与负极、隔膜通过卷绕成电芯、装壳、注入电解液、封口制备得到锂二硫化铁电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的正极通过采用面密度为0.070~0.100g/cm2的正极浆料层，增加了单位面积的正极浆料敷料量，减少电芯内部其他材料（如隔膜、集流体等）的使用体积，从而增加电池内部的正负极片的有效比重，达到优秀的倍率放电与高能量密度性能。
附图说明
图1为实施例1所制备得到的锂二硫化铁电池的放电测试图。
具体实施方式
通过以下具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。除非特别说明，所采用的方法为本技术领域常规的方法。
实施例1
一种锂二硫化铁电池包括正极、负极（金属锂）、隔膜、电解液。其中正极包括正极集流体、以及涂覆在正极集流体双面的正极浆料层，正极浆料由以下按质量百分数计算的组分组成：二硫化铁 95 wt%、粘结剂 1 wt%、导电剂 3 wt%、二氧化硅 1wt%。
粘结剂为聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯的混合物，聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯的用量之比为1：3。
导电剂为乙炔黑和导电石墨的混合物，乙炔黑和导电石墨的用量之比为1：4。
该锂二硫化铁电池的制备方法包括下步骤制备：
S1. 制备正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体的双面上，使正极浆料层的面密度为0.070g/cm2，烘干，制备得到正极；
S2. 然后将所得正极与负极、隔膜通过卷绕成电芯、装壳、注入电解液、封口，即制备得到锂二硫化铁电池。
实施例2
与实施例1不同的是，在本实施例中，正极浆料层的面密度为0.079g/cm2，锂二硫化铁电池的其它成分及制备步骤与实施例1相同。
实施例3
与实施例1不同的是，在本实施例中，正极浆料层的面密度为0.100g/cm2，锂二硫化铁电池的其它成分及制备步骤与实施例1相同。
实施例4
与实施例1不同的是，在本实施例中，正极浆料由以下按质量百分数计算的组分组成：二硫化铁 80 wt%、粘结剂 10 wt%、导电剂 7 wt%、二氧化硅 3wt%。
实施例5
与实施例1不同的是，在本实施例中，正极浆料由以下按质量百分数计算的组分组成：二硫化铁 97 wt%、粘结剂 1 wt%、导电剂 1wt%、二氧化硅 1wt%。
实施例6
与实施例1不同的是，在本实施例中，PTFE（聚四氟乙烯）与PVDF（聚偏氟乙烯）的用量之比为3：1；乙炔黑和导电石墨的用量之比为4：1。
对比例1
与实施例1不同的是，在本实施例中，正极浆料层的面密度为0.05g/cm2，锂二硫化铁电池的其它成分及制备步骤与实施例1相同。
性能测试
将上述实施例和对比例所制备得到的电池在室温条件下进行不同负载电流放电测试，
测试结果：
对于实施例1所制备得到的锂二硫化铁电池，如图1所示，当放电电流为2000mA时，放电容量2928mAh，电压平台约为1.30V；当放电电流为500mA时，放电容量3054mAh，放电平台约为1.35V。
对于实施例2所制备得到的锂二硫化铁电池，
放电电流为2000mA时，放电容量2896mAh，电压平台约为1.28V；
放电电流为500mA时，放电容量3084mAh，放电平台约为1.32V。
对于实施例3所制备得到的锂二硫化铁电池，
放电电流为2000mA时，放电容量2731mAh，电压平台约为1.15V；
放电电流为500mA时，放电容量2912mAh，放电平台约为1.23V。
对于实施例4所制备得到的锂二硫化铁电池，
放电电流为2000mA时，放电容量2612mAh，电压平台约为1.18V；
放电电流为500mA时，放电容量2733mAh，放电平台约为1.21V。
对于实施例5所制备得到的锂二硫化铁电池，
放电电流为2000mA时，放电容量2801mAh，电压平台约为1.25V；
放电电流为500mA时，放电容量3034mAh，放电平台约为1.31V。
对于实施例6所制备得到的锂二硫化铁电池，
放电电流为2000mA时，放电容量2795mAh，电压平台约为1.24V；
放电电流为500mA时，放电容量2967mAh，放电平台约为1.30V。
对于对比例1所制备得到的锂二硫化铁电池，
放电电流为2000mA时，放电容量2733mAh，电压平台约为1.30V；
放电电流为500mA时，放电容量2957mAh，放电平台约为1.33V。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂二硫化铁电池的正极，其特征在于，包括正极集流体、以及涂覆在正极集流体双面的正极浆料层；所述正极浆料层的面密度为0.070~0.100g/cm2；所述正极浆料包括正极活性物质、粘结剂、导电剂、二氧化硅；所述正极活性物质为二硫化铁。
2. 根据权利要求1所述的锂二硫化铁电池的正极，其特征在于，所述正极浆料由以下按质量百分数计算的组分组成：正极活性物质80~97 wt%、粘结剂 0.5~10 wt%、导电剂 0.5~7 wt%、二氧化硅 0.1~5wt%。
3.根据权利要求1或2所述的锂二硫化铁电池的正极，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求3所述的锂二硫化铁电池的正极，其特征在于，所述粘结剂为聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的锂二硫化铁电池的正极，其特征在于，所述导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨或金属粉末中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求5所述的锂二硫化铁电池的正极，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑和导电石墨的混合物。
7.一种锂二硫化铁电池，其特征在于，包括权利要求1~6所述的正极。
8.如权利要求7所述锂二硫化铁电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤制备：
S1. 制备正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体的双面上，使正极浆料层的面密度为0.070~0.100g/cm2，烘干，制备得到正极；
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