[发明专利]粘结剂组合物和正负极材料组合物和正极与负极及电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘结剂组合物、包括该粘结剂组合物的正极材料组合物、包括该粘结剂组合物的负极材料组合物、包括正极材料组合物的正极、包括负极材料组合物的负极以及包括所述正极和/或负极的电池。

背景技术

近年来，电子技术的高速发展使电子设备小型化且质量减轻，从而出现了越来越多的便携式电子设备。锂离子二次电池以其放电电压高、能量密度高和循环使用寿命长的优点成为这些便携式电子设备的首选能源。

锂离子二次电池的性能受许多因素的影响，如正极活性材料的性质、负极活性材料的性质、导电剂、电解液、隔膜和粘结剂。例如，作为正极活性材料的磷酸铁锂具有很好的热稳定性与安全性能；磷酸铁锂资源丰富、价格便宜、对环境无污染，是一种非常有潜力的锂离子电池正极材料。但是，磷酸铁锂比表面积大，制作锂离子电池正极时需要较多的粘结剂，而且磷酸铁锂材料密度低，负载磷酸铁锂材料的正极片脆性大，加工时能承受的压力较低，因此，磷酸铁锂颗粒之间接触不够紧密，磷酸铁锂材料的最大压实密度为2.2g/cm³左右，因此用这类正极活性物质制成的电池的电容量较低，循环性能也不够理想。

随着锂离子二次电池的不断发展，很多新材料不断地被应用到锂离子二次电池中，特别是负极活性物质。在对负极活性物质的研究中，对Si和Sn的研究最活跃。Si和Sn等作为锂离子电池负极材料可以和锂形成合金，具有极高的比容量。Sn的理论容量为900mAh/g，而Si的理论容量则高达4200mAh/g。但是硅、锡在脱/嵌锂前后会产生巨大的体积变化，硅完全嵌锂后体积膨胀约4倍。充放电过程中如此剧烈的体积变化引发了一系列问题，比如循环过程中活性物质颗粒的破碎、粉化从而导致丧失脱嵌锂能力。因此，以Si和Sn作为负极活性物质时，具有较高的初始容量，但循环性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术提供的锂离子二次电池的容量低和/或循环性能差的缺陷，提供一种能改善电池容量和/或循环性能的粘结剂组合物。

本发明提供了一种粘结剂组合物，其中，该组合物含有第一粘结剂和第二粘结剂，其中，该组合物含有第一粘结剂和第二粘结剂，其中，所述第一粘结剂的固化温度为大于150℃至500℃，所述第二粘结剂的固化温度为50-150℃。

本发明还提供了一种正极材料组合物，该组合物包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，其中，所述粘结剂为本发明提供的粘结剂组合物。

本发明还提供了一种正极，该正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，其中，所述正极材料为本发明提供的正极材料组合物。

本发明还提供了一种负极材料组合物，该组合物包括负极活性物质和粘结剂，其中，所述粘结剂为本发明提供的粘结剂组合物。

本发明还提供了一种锂离子二次电池的负极，该负极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，其中，所述负极材料为本发明提供的负极材料组合物。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该锂离子二次电池包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内，所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，其中，所述正极为本发明提供的正极和/或所述负极为本发明提供的负极。

本发明的发明人发现当正极和/或负极中的粘结剂为含有固化温度为大于150℃至500℃以上的粘结剂和固化温度为50-150℃的粘结剂的组合物时，能提高正极和/或负极涂层的密度，并且，由这种正极和/或负极组装的电池具有改善的容量和/或循环性能。例如，实施例1的正极涂层的密度为2.8克/厘米³，0.2C放电容量为920毫安时，循环次数为700次；对比例1的制备正极涂层的的密度为2.28克/厘米³，0.2C放电容量为700毫安时，循环次数为630次。当使用硅粉或合金硅作为负极活性物质时，能极大地改善循环性能，如实施例4制备的电池B 1循环200次后电容量降到初始容量的80％；而对比例制备的电池BB1仅循环30次电容量就降到初始容量的80％。

具体实施方式

本发明提供了一种粘结剂组合物，其中，该组合物含有第一粘结剂和第二粘结剂，其中，该组合物含有第一粘结剂和第二粘结剂，其中，所述第一粘结剂的固化温度为大于150℃至500℃，所述第二粘结剂的固化温度为50-150℃。所述固化温度是指一种粘结剂凝固成固体所需要到达的温度。