[发明专利]含有含氟主料的结构与以这种结构为基的电极

说明书

本发明涉及一种结构，该结构包括含氟主料和以这种结构为基的电极。更确切地，该结构相继地包括一层金属、一种含氟主料和一层含氟聚合物层。该含氟聚合物层可以用一种充分填充碳和或氧化物的含氟聚合物代替，并且该层是电活性层，含氟聚合物在这种粘合剂情况下是合格的，保证这个电活性层的粘附作用。这种结构相继包括一种金属层、含氟主料和这种电活性层，这种结构构成了锂-离子电池的电极。

在制造锂-离子电池时，含有混合的氧化物填料，或者碳和/或石墨填料，与用于调节电性能的其它组分的电活性层，一般是通过在含氟聚合物粘合剂存在下将填料分散在一种溶剂中制得的。采用浇铸(“Cast”)方法将如此得到的分散液放到金属集电极上，然后蒸去溶剂，根据所使用的填料，可以得到负电极或正电极。

使用的金属集电极在负电极的情况下一般是铜薄片或铜格栅，在正电极的情况下是铝薄片或铝格栅。聚合物粘合剂保证电活性层的粘结作用以及在金属集电极上的粘附作用。这种粘结作用和这种粘附作用对于制造良好电池是必不可少的。

电活性层的粘结作用不好，例如不可能将电极卷绕或装填在电池的多层结构中，同时电活性材料又不发生损害性剥落。这个严重缺陷在集电极粘附作用不足时也会产生。

电池的性能严格地取决于粘合剂的特性。与必需的粘合剂量相比，一种好的粘合剂能够制造充分装填电活性组分的层，因此有可能具有很高的比容量。该粘合剂在充电和放电循环时还应该对氧化-还原反应很稳定，还应该对电池中的电解质不敏感。这种电解质典型地含有碳酸酯类的溶剂，如碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲基乙酯和如LiPF₆或LiBF₄之类的锂盐。

PVDF或VF₂共聚物是具有可用作锂电池粘合剂这样特性的材料。

现有技术WO97-27260描述了一种结构，该结构相继地包括(1)含氟聚合物，(2)由选自均聚物PVDF、丙烯酸聚合物和以VF₂(偏二氟乙烯)为主要成分的共聚物的两种聚合物混合物构成的粘合剂，以及(3)金属层。该申请还描述了锂-离子电池的电极，这些电极由粘合剂是组合物(2)的电活性层构成，该层沉积在铜或铝薄片之上。

现有技术WO97-32347描述了锂-离子电池的电极，它们由粘合剂是用丙烯酸聚合物接枝的含氟聚合物的电活性层构成，所述的电活性层沉积在铜或铝薄片之上。

在锂-离子电池中，无论含氟聚合物在金属上的粘附作用如何，或以含氟聚合物为主要成分的电活性层粘附作用如何，人们总是在寻求改善其粘附作用。现在发现一种采用部分脱氢氟化作用，接着氧化作用进行化学改性的含氟聚合物，可以构成一种增强粘附作用的主料：

·在相继包括一层金属层、一种含氟主料和一层含氟聚合物层的结构中，

·在相继包括一层金属层(集电极)、含氟主料和一层电活性层的锂-离子电池的电极中。

本发明的优点是，制造电活性层不再必需使用使生产复杂的接枝含氟聚合物或含氟聚合物的混合物。使用一般的含氟聚合物或共聚物就足够了。

本发明涉及一种结构，该结构相继地包括一层金属层L1、含氟主料L2和一层含氟聚合物层L3，其中含氟主料L2来自一种采用部分脱氢氟化作用，接着氧化作用进行化学改性的含氟聚合物。

根据一种特定的实施方式，本发明的结构是一种锂-离子电池的电极，其中金属L1是集电极，充分真充碳和/或氧化物的含氟聚合物L3是电活性层。

关于金属，例如可以列举钢、不锈钢、铝、铜、镍、钛、铅、银、铬及其不同的合金。

关于含氟主料L2，它来自一种采用部分脱氢氟化作用，接着氧化作用进行化学改性的含氟聚合物。改性的氟聚合物可以是在其含有下述通式(Ⅰ)结构单元范围内的氟塑料或氟弹性体：(Ⅰ)

式中X和X＇彼此各自是氢原子、卤素原子，特别是氟或氯原子，全卤化烷基，特别是全氟化烷基，以便使如此化学改性的聚合物更好地粘附在金属基材上，特别是铜或铝材。

可以通过不饱和烯烃单体的聚合作用或共聚作用制备出可使用的氟聚合物。为了得到具有式(Ⅰ)结构单元的氟聚合物，该单体和/或共聚用单体应该同时含有与碳原子结合的氟原子和与碳原子结合的氢原子。例如，可使用的氟聚合物可以是由含氢氟烃的单体制备的均聚物，或可以是由与一种或多种含有氢-H的不饱和单体，即含氢氟烃单体和/或不含氟的单体共聚合的全氟化不饱和单体衍生得到的共聚物。