CN108615851A - 一种锂离子电池电极及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池电极及其制备和应用,所述锂离子电池电极，按重量比计，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、LiPF6、正极材料、导电剂的比为(54～4.5):(6～9):(8～9):(1～1.2)。所述电极中还包括过氧化苯甲酰(BPO)，所述过氧化苯甲酰与季戊四醇三丙烯酸酯的质量比为(1～2)：(100～102)。与现有技术相比，本发明制作电极无需粘接剂，成本低廉，电极聚合物中含有的大量锂盐，一方面使正极片的锂含量大大提高，提高了正极的比容量，另一方面与电池中电解液形成浓度差，增强了锂离子向电解液中扩散的驱动力，大大提高了锂离子在电池中的传输速率。且该工艺制作简单，组装成锂离子电池比容量高，循环性能优良。

Description

一种锂离子电池电极及其制备和应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池，具体为一种锂离子电池电极的制备方法。
背景技术
锂离子电池正极一般由正极活性材料，炭黑和粘接剂组成。本发明采用正极活性材料，炭黑，凝胶聚合物三种成分制成电极片。该凝胶聚合物由锂盐，交联剂，引发剂组成，得到凝胶聚合物溶液。由于交联剂特有的交联作用，溶液凝胶化形成交联网状结构，将电极材料和导电剂紧密联系，达到了粘接电极的目的。聚合物中含有的大量锂盐，一方面使正极片的锂含量大大提高，提高了正极的比容量，另一方面与电池中电解液形成浓度差，增强了锂离子向电解液中扩散的驱动力，大大提高了锂离子在电池中的传输速率。
发明内容
本发明针对现有锂离子电池中粘结剂存在的问题，发明了一种无粘结剂锂离子电池，本发明采用以下具体方案来实现：
一种锂离子电池电极，按重量比计，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、LiPF6、正极材料、导电剂的比为(54～4.5):(6～9):(8～9):(1～1.2)。
所述电极中还包括过氧化苯甲酰(BPO)，所述过氧化苯甲酰与季戊四醇三丙烯酸酯的质量比为(1～2)：(100～102)。
所述锂离子电池电极的制备方法，包括以下步骤：
1)凝胶态电解质的制备：在氩气气氛下，依次称取过氧化苯甲酰，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，锂离子电池电解液，三者质量比为(0～2):(100～102):(9800～19600)锂离子电池电解液为1-2mol/L的LiPF6的溶液，溶剂为体积比1:(1-2)的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)；得到溶液震荡摇匀，得到澄清无色的凝胶聚合物溶液；
2)锂离子电池电极制备：在氩气气氛下，称取质量比(197～200):(23～26):(198～396)的正极材料，导电剂和所述凝胶聚合物溶液，研磨使之成糊状,将糊状物均匀涂在涂碳集流体上，静置至极片干燥。
所述正极材料为磷酸铁锂，钴酸锂，锰酸锂，镍钴锰三元材料中的一种或二种以上；导电剂为炭黑、乙炔黑中的一种或二种。
组装锂离子电池，导电锂盐采用LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6或LiTFSI中的一种或二种以上，溶剂采用EC，DEC，DMC，PC中的一种或二种以上的混合溶剂，负极采用锂片、天然石墨、硅或过渡金属氧化物中的一种或二种以上，正极为权利要求1所述锂离子电池电极。
与现有技术相比，本发明制作电极无需粘接剂，成本低廉，电极聚合物中含有的大量锂盐，一方面使正极片的锂含量大大提高，提高了正极的比容量，另一方面与电池中电解液形成浓度差，增强了锂离子向电解液中扩散的驱动力，大大提高了锂离子在电池中的传输速率。且该工艺制作简单，组装成锂离子电池比容量高，循环性能优良。
附图说明
图1为制备有无粘接剂凝胶聚合物锂离子电池充放电曲线对比图。
具体实施方式
对比例1
制备有粘接剂凝胶聚合物电极：依次称取商用LiFePO4正极材料，炭黑及PVDF80mg，10mg，10mg，在常温常压下混合搅拌形成浆料，均匀涂覆在涂碳铝箔上，将涂覆之后的铝箔置于真空干燥箱中120℃真空干燥12h，然后进行裁剪得到正极片。组装电池。负极采用锂片，电解液采用所述凝胶聚合物溶液，LiPF6+EC/DMC、PETA、BPO质量比为9800:100:1电池在蓝电充放电测试仪上进行充放电循环测试，充放电电流为0.1C(17mA/g)，电压范围为2～4.2V，恒电流充放电曲线(先充电)如图1所示。结果显示其第一圈充电比容量为142mAh/g，放电比容量为151mAh/g。
实施例1
制备无粘接剂凝胶聚合物电极：在氩气气氛的手套箱中，称取磷酸铁锂和炭黑分别17.2mg，2mg混合研磨均匀，滴加0.1ml LiPF6+EC/DMC、PETA、BPO质量比为9800:100:1的凝胶聚合物溶液，研磨使之成糊状。将糊状物均匀涂覆在涂碳铝箔上，静置至极片干燥。组装电池，测试电池性能测试电池性能，测试条件同对比例1。恒电流充放电曲线如图1所示。结果显示其第一圈充电比容量为152mAh/g，放电比容量为153mAh/g。
实施例2
制备不同组成比例的凝胶聚合物电极：在氩气气氛的手套箱中，称取磷酸铁锂和炭黑分别18mg，2.3mg混合研磨均匀，滴加0.1ml LiPF6+EC/DMC、PETA、BPO质量比为19600:102:2的凝胶聚合物溶液，研磨使之成糊状。将糊状物均匀涂覆在涂碳铝箔上，静置至极片干燥。组装电池，测试电池性能测试电池性能，测试条件同对比例1。结果显示其第一圈充电比容量为150mAh/g，放电比容量为154mAh/g。
实施例3
制备无锂盐凝胶聚合物电极：在氩气气氛的手套箱中，称取质量为17.2mg，2mg磷酸铁锂和炭黑混合研磨均匀，滴加0.1ml的EC/DMC、PETA、BPO质量比为19600:102:2的凝胶聚合物溶液，研磨使之成糊状。将糊状物均匀涂覆在涂碳铝箔上，静置至极片干燥。组装电池，测试电池性能测试电池性能，测试条件同对比例1。结果显示其第一圈充电比容量为123mAh/g，放电比容量为104mAh/g。

Claims (5)

1.一种锂离子电池电极，其特征在于：按重量比计，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、LiPF6、正极材料、导电剂的比为(54～4.5):(6～9):(8～9):(1～1.2)。
2.如权利要求1所述锂离子电池电极，其特征在于：所述电极中还包括过氧化苯甲酰(BPO)，所述过氧化苯甲酰与季戊四醇三丙烯酸酯的质量比为(1～2)：(100～102)。
3.一种权利要求1或2所述锂离子电池电极的制备方法，其特征在于：
1)凝胶态电解质的制备：在氩气气氛下，依次称取过氧化苯甲酰，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，锂离子电池电解液，三者质量比为(0～2):(100～102):(9800～19600)锂离子电池电解液为1-2mol/L的LiPF6的溶液，溶剂为体积比1:(1-2)的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)；得到溶液震荡摇匀，得到澄清无色的凝胶聚合物溶液；
2)锂离子电池电极制备：在氩气气氛下，称取质量比(197～200):(23～26):(198～396)的正极材料，导电剂和所述凝胶聚合物溶液，研磨使之成糊状,将糊状物均匀涂在涂碳集流体上，静置至极片干燥。
4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
所述正极材料为磷酸铁锂，钴酸锂，锰酸锂，镍钴锰三元材料中的一种或二种以上；导电剂为炭黑、乙炔黑中的一种或二种。
5.一种权利要求1所述锂离子电池电极的应用，其特征在于：
组装锂离子电池，导电锂盐采用LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6或LiTFSI中的一种或二种以上，溶剂采用EC，DEC，DMC，PC中的一种或二种以上的混合溶剂，负极采用锂片、天然石墨、硅或过渡金属氧化物中的一种或二种以上，正极为权利要求1所述锂离子电池电极。
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