[发明专利]一种锂离子电池正极和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池正极和包括该正极的电池，更具体地是关于一种锂离子电池正极和包括该正极的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种化学电源，指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。锂离子电池主要包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及位于正极和负极之间的隔膜，所述正极包括集电体及负载在集电体上的正极材料，所述正极材料包括正极活性物质和粘合剂。电池正极的制备方法包括将含有正极材料的浆料负载在集电体上，干燥，压延或不压延。粘合剂将活性物质与集电体之间以及活性物质之间互相粘合在一起。

目前，常用的正极用粘结剂为苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)或不具备官能团的含氟聚合物，如聚偏二氟乙烯(PVDF)。PVDF具有强的粘合力，但是，PVDF在有机电解液如丙烯碳酸酯、二甲氧基乙烷或γ-丁内酯中容易发生溶胀，使得粘结剂的初始粘合力和电极结构难以得到恢复，导致电池性能下降，电池的循环性能较差。SBR具有优异的弹性能力，但是SBR的粘合力非常弱，以至于电极的结构在多个充放电循环之后会发生变化，因此，电池的循环性能较差、比容量较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的锂离子电池比容量较低、循环性能较差的缺点，提供一种能够提高锂离子电池比容量并改善循环性能的锂离子电池正极。

本发明提供了一种锂离子电池正极，该正极包括集流体和负载在该集流体上的正极材料，该正极材料包括正极活性物质和粘合剂，其中，所述粘合剂包括第一聚合物和第二聚合物，所述第一聚合物为具备官能团的含氟聚合物，所述第二聚合物含有丙烯腈单元、甲基丙烯腈单元、丙烯酸酯单元和甲基丙烯酸酯单元中的至少一种。

本发明还提供了一种锂离子电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及位于正极和负极之间的隔膜，所述正极包括集电体及负载在集电体上的正极材料，所述正极材料包括正极活性物质和粘合剂，其中，所述粘合剂包括第一聚合物和第二聚合物，所述第一聚合物为具备官能团的含氟聚合物，所述第二聚合物含有丙烯腈单元、甲基丙烯腈单元、丙烯酸酯单元和甲基丙烯酸酯单元中的至少一种。

本发明提供的锂离子电池可以实现以下优点：

(1)本发明电池正极中包括的粘合剂具有很高的粘合力，只使用少量的粘结剂，即可使正极活性物质与其它电极材料以及集流体很好地粘结在一起，从而提高电池的比容量，同时还可以保证极片的柔软性，从而提高电池的倍率性能；

(2)本发明电池正极中包括的粘合剂在电解液作用也不会溶胀，在电池的循环使用过程中保持很高的粘合力，因此可以提高锂离子电池的循环性能。

具体实施方式

本发明提供的锂离子电池正极包括集流体和负载在该集流体上的正极材料，该正极材料包括正极活性物质和粘合剂，其中，所述粘合剂包括第一聚合物和第二聚合物，所述第一聚合物为具备官能团的含氟聚合物，所述第二聚合物含有丙烯腈单元、甲基丙烯腈单元、丙烯酸酯单元和甲基丙烯酸酯单元中的至少一种。

其中，所述具备官能团的含氟聚合物可以为具备官能团的单体与含氟单体的共聚物，其中，具备官能团的单体与含氟单体的重量比可以为1∶10-1000，优选为1∶20-500。具备官能团的单体与含氟单体可以通过常规的聚合方法进行共聚，得到具备官能团的含氟聚合物。具备官能团的含氟聚合物的数均分子量可以为1×10⁴-1×10⁷，优选为2×10⁴-6×10⁶。

所述官能团优选为羧基和/或羰基。具备羧基的单体可以为不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸和不饱和二元羧酸的单烷基酯中的一种或几种。不饱和一元羧酸的例子包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸。不饱和二元羧酸的例子包括但不限于马来酸、柠康酸。不饱和二元羧酸单烷基酯的例子包括但不限于马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、柠康酸单甲酯、柠康酸单乙酯。具备羰基的单体可以为不饱和醛、不饱和酮及不饱和一元羧酸酯中的一种或几种。

所述含氟单体可以为偏氟乙烯、氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、五氟乙烯、六氟乙烯、五氟丙烯和六氟丙烯中的一种或几种。