[发明专利]锂-二氧化锰电池正极用造孔剂、采用其制备的多孔正极及锂-二氧化锰电池

说明书

本发明公开了一种锂‑二氧化锰电池正极用造孔剂、采用其制备多孔正极及锂‑二氧化锰电池。所述造孔剂为相对分子量在200～750的脂肪酸聚氧乙烯酯类，脂肪醇聚氧乙烯醚类及其同分异构体，聚氧乙烯醚类中的任意一种或至少两种的组合。本发明通过添加合适种类的造孔剂、调整其添加量，并在合适的温度下干燥，可制备得到具有合适孔隙的多孔正极，改善正极的吸液性能的同时使其具有很好的强度，从而提升锂‑二氧化锰电池的大电流放电性能。

技术领域

本发明属于锂一次电池技术领域，涉及一种锂-二氧化锰电池正极用造孔剂、采用该造孔剂制备的多孔正极及锂-二氧化锰电池。

背景技术

锂一次电池是已知化学电源系列中比能量最高的系列之一，锂-二氧化锰一次电池(简称锂锰电池)又是其中最安全的一种，是目前产量最高，产值最大，用途最广泛的锂一次电池。锂锰电池广泛用于存储器及后备电源、各种智能表计、无线报警器/传感器、远程监测系统、汽车电子系统、电子收费系统乃至军事设备中。

锂锰电池的正极通常由活性物质二氧化锰、导电剂和粘结剂组成。上述物质通过外部机械压力成膜并与集流体进行粘附，极片具有较高的压实密度，但是存在导致极片的吸液能力较差的缺点，使得正极在放电过程中离子传导能力差，电池放电过程中压降增加。

正极作为锂锰电池的核心部分，其性能直接影响了锂锰电池的电化学性能，为了提高锂锰电池的性能，人们对于其正极进行了一定的研究。

CN106450339A公开了一种锂锰电池的正极片，包括正极片集流体以及涂覆在正极片集流体上的正极活性物质。所述正极片集流体为铁合金箔，允许涂覆更多的正极活性物质，并在辊压工序可承受更大的压力，从而使电池的容量得以提升。其存在的问题是并不能改善正极片的吸液能力，也不能提高此种电池的大电流放电能力。

CN104124428A公开了一种卷绕式锂锰电池正极片，其活性物层上表面设置有相互连通的网状槽，正极片上具有凹槽结构，相比传统光滑正极片，增加了电解液的储存空间。该方案虽然提高了电解液的保有量，提高了电池的放电效率，但其存在的问题是制造工艺繁琐，成本较高。

为了提高电极极片的吸液能力，制备多孔电极是可行的方式之一，但是在制备过程中，造孔方式不合理可能会导致电池在使用过程中发生严重膨胀及倍率性能和循环性能降低的问题。

造孔剂是一种使材料中增加孔洞结构的添加剂，一般为易分解为气体的物质。现有制备锂离子电池的技术中，通过在隔膜浆料中添加1-(2-吡啶基偶氮)-2-萘酚造孔剂制备隔膜，可改善隔膜的性质进而改善电池的性能，但是其一般以非溶剂的状态存在，降低了浆料的粘度，而且，该方法虽然可以改善锂离子电池的电化学性能，可是改善效果有限，且锂离子电池是二次电池，其隔膜造孔技术不适合应用到锂锰电池的正极制备中。

CN103165877A公开的一种钛酸锂电池负极材料的制备方法，其中使用了造孔技术，用氢氧化钛粉体或偏钛酸粉体、造孔剂和水得到介孔球形二氧化钛粉体。再将锂前驱体和碳前驱体掺夹到介孔材料的孔洞中，共同烧制而得到钛酸锂粉体材料。通过在介孔球形二氧化钛的微孔进行内部掺杂填充或外部包裹，增强球形粒子内部小颗粒之间的紧密接触，增加导电性能，减少传质阻力，增强高倍率的性能。该文件虽然公开了造孔剂造孔的技术，并且能增强高倍率的性能，但是其方案首先使用造孔剂制备介孔形貌的负极材料前驱体二氧化钛，然后再掺入锂前驱体和碳前驱体，制备得到钛酸锂电池负极材料，原理是靠增强球形粒子内部小颗粒之间内部接触紧密度，通过改变钛酸锂中的钛源结构针对性地改善钛酸锂负极的结构进而改善产品性能，但是，由于对于不同类型的电池，其负极的制备方法不相同(例如对于锂离子电池其电极制备需要将电极浆料涂覆到集流体上得到电极；而一次电池电极无需此涂覆过程而是将电极湿球压膜并粘结到集流体上得到电极)，此负极材料并不适用于其他电极或其他类型的电池。

因此，开发能够适用于锂锰电池的正极的简单且廉价的改进技术，以改善此种电池正极的吸液性能，提高此种电池的大电流放电能力仍然是本领域的研究重点。