[发明专利]改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极电解液界面体系技术领域，特别涉及改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池以其能量密度大、工作电压高、循环寿命长、自放电低等优点，已成为21世纪重要的新型能源之一。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜以及非水电解液等组成。研究发现，锂离子在正极中的传递与电极和电解液界面的表面化学有关，电极和电解液的界面行为很大程度上决定了锂离子电池的整体性能。目前，常用的非水电解液的制备是将导电锂盐LiPF₆溶解在以碳酸乙烯酯(EC)为基础的二元或三元的混合有机溶剂，这些溶剂一般是有机碳酸酯系列，包括：二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)等。电极材料一般都是亲水性材料。正极材料为锂过渡金属氧化物，如LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄或LiNiO₂等。其中，LiFePO₄具有亲水性最强、较为廉价、理论容量较高(170mAhg^-1)、可逆性和热稳定性较好等优点，成为目前锂离子电池正极材料研究热点。但是LiFePO₄低的导电性导致LiFePO₄在应用过程中出现较大的极化效应，特别是高倍率放电情况下，极化效应更为明显。目前，改善LiFePO₄导电性已经有许多工作报道，包括对LiFePO₄表面进行包覆导电性强的碳或掺杂金属离子等，但实际应用方面还没有取得突出的成效，可能的原因是LiFePO₄较大的极化效应不仅与材料的电子导电性，也与锂离子在材料中的电荷迁移电阻相关。负极材料使用最广泛的石墨也为亲水性材料，与电解液(亲油性)的界面电阻同样有待改善。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极。

本发明的另一目的还在于提供一种所述改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极的制备方法。

本发明的再一目的还在于提供一种所述改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极，包含由以下质量百分含量的成分：

混合物A               10～12％

电极材料              66～67.5％

粘结剂                7.2～9％

导电剂                13.2～15.3％；

其中，混合物A为丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和引发剂按质量比20～30:20:1混合而成。

所述引发剂为亚硫酸钠(Na₂SO₃)或过硫酸钠(Na₂S₂O₈)。

所述电极材料为正极材料或负极材料。

所述正极材料为LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄或LiNiO₂的一种。

所述负极材料为石墨或锡基化合物。

所述锡基化合物为Sn-C薄膜、Sn-Ni合金或Li-Sn合金。

所述粘结剂为PVDF或PETE。

所述导电剂为乙炔黑。

一种改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极的制备方法，包括下述步骤：

(1)在一定体积的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中充分溶解质量百分含量7.2～9％的粘结剂，再加入质量百分含量10～12％的混合物A、质量百分含量66～67.5％的电极材料和质量百分含量13.2～15.3％的导电剂，充分溶解，得到浆料；其中混合物A为丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和引发剂按质量比为20～30:20:1混合而成；NMP的体积为粘结剂、混合物A、电极材料以及导电剂的质量总和的3～8倍；

(2)接着，将浆料均匀涂覆在经过表面预处理的集流体铝箔上，在100～130℃温度下真空干燥10～14小时，经过碾压、切片处理，得到改善电极电解液界面相容性的锂离子电池电极。