專利名稱：用于鋰可再充電電池的陽(yáng)極,鋰可再充電電池及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰可再充電電池的陽(yáng)極，含有所述陽(yáng)極的鋰可再充電電池，以及制造這種鋰可再充電電池的方法。更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及鋰可再充電電池的陽(yáng)極，含有所述陽(yáng)極的鋰可再充電電池，以及制造這種鋰可再充電電池的方法，其中該電池具有高容量并且防止了由使用鋰鎳類或者鋰錳類復(fù)合氧化物作為陽(yáng)極活性物質(zhì)制造陽(yáng)極時(shí)所發(fā)生的凝膠化現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電子、通訊以及計(jì)算機(jī)工業(yè)得到了飛速發(fā)展，它們的設(shè)備變得尺寸小、重量輕并且高度集成。手提式電子設(shè)備，例如錄像攝像機(jī)、移動(dòng)電話以及膝上電腦，已經(jīng)得到了普及使用。因此，對(duì)重量輕、耐久以及安全可靠的電池的需求增加了。特別是，由于鋰可再充電電池可以快速充電，并且它每單位重量的能量密度是鉛酸電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池和鎳-鋅電池的能量密度的三倍，因此，人們對(duì)鋰可再充電電池已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)。
鋰可再充電電池包括陽(yáng)極和陰極。陽(yáng)極具有陽(yáng)極集電體，陰極具有陰極集電體。包括可嵌入和解嵌鋰離子的材料的陽(yáng)極和陰極活性物質(zhì)層形成于陽(yáng)極和陰極的集電體表面上。隔板插入陽(yáng)極和陰極之間。有機(jī)電解質(zhì)填充在形成于陽(yáng)極和陰極之間的空間中。鋰可再充電電池通過(guò)鋰離子在陽(yáng)極和陰極上嵌入/解嵌時(shí)的氧化和還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。
金屬鋰已經(jīng)用作鋰可再充電電池的陰極活性物質(zhì)。如果使用金屬鋰，鋰可再充電電池可以在由于形成樹枝狀晶體而引起的電池短路中爆炸。因此，碳類材料，例如無(wú)定形碳或者結(jié)晶碳，用作金屬鋰的替代品。
對(duì)于鋰可再充電電池的陽(yáng)極活性物質(zhì)，主要使用包括具有可嵌入結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬和鋰的鋰復(fù)合氧化物，例如LiCoO2、LiMn2O4和LiNiMO2(M是二階或者三價(jià)金屬)。這種例如LiCoO2或者LiNiMO2(M是二價(jià)或者三價(jià)金屬)的鋰復(fù)合氧化物，通過(guò)混和諸如碳酸鋰和氫氧化鋰的鋰化合物和諸如氧化鈷和碳酸鈷的鈷化合物或者包括NiM(OH)2或者其氧化物的鎳化合物來(lái)制備。在用于鋰復(fù)合氧化物的混合物中，Li和Co或者Li和Ni的比例約為1∶1，并且，該混合物在600℃到1000℃的溫度下烘焙7到25小時(shí)。在由上述方法得到的鋰復(fù)合氧化物中，沒有起反應(yīng)的鋰化合物保留在表面上，形成陽(yáng)極活性物質(zhì)漿料，這會(huì)導(dǎo)致凝膠化問(wèn)題。此外，沒有起反應(yīng)的鋰化合物通過(guò)與空氣中的CO2反應(yīng)形成碳酸鋰，并且該碳酸鋰在高溫下分解而在電池內(nèi)產(chǎn)生氣體，這可導(dǎo)致電池性能的下降。
特別是，如果高堿性陽(yáng)極活性物質(zhì)與聚偏二氟乙烯(PVdF)粘合劑混合，那么會(huì)發(fā)生分解HF的連續(xù)反應(yīng)。推測(cè)該反應(yīng)也伴隨有用作溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的堿性雜質(zhì)的例如y-丁內(nèi)酯、甲胺、二甲胺、以及三甲胺的高級(jí)胺系列，或者伴隨有由改性NMP而聚合的例如二聚物和三聚物的聚合物。如果在漿料的混合過(guò)程中，活性氧或者水與形成的雙鍵鏈接觸，就會(huì)引入官能團(tuán)，并且粘性增加，由此便會(huì)產(chǎn)生凝膠化現(xiàn)象。粘性的增加取決于官能團(tuán)之間氫鍵鍵合和交聯(lián)的程度。如果PVdF粘合劑溶液中殘留水分的量大的話，這樣的反應(yīng)會(huì)迅速發(fā)生。
因?yàn)殇囨囶悘?fù)合氧化物或者鋰錳類復(fù)合氧化物的單位重量電池容量高于其它含鋰金屬氧化物的電池，所以鋰鎳類復(fù)合氧化物或者鋰錳類復(fù)合氧化物用于高容量鋰可再充電電池是有優(yōu)勢(shì)的。然而，由于基于鋰鎳類復(fù)合氧化物或者鋰錳類復(fù)合氧化物具有高堿性，并且會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極活性物質(zhì)漿料的凝膠化現(xiàn)象，事實(shí)上難以在可再充電電池中使用鋰鎳質(zhì)復(fù)合氧化物或者鋰錳質(zhì)復(fù)合氧化物。
日本未決公開專利公開1993-266889中提出通過(guò)在Co比Li的比例低于1時(shí)增塑Co和Li以最小化碳酸鋰的形成。然而，在使用這種方法的情況下，會(huì)殘余沒有起反應(yīng)的Co或者Ni化合物，電池容量會(huì)下降。
日本未決公開專利公開1998-79244中提出通過(guò)在制造陽(yáng)極活性物質(zhì)的漿料過(guò)程中加入有機(jī)酸來(lái)制造漿料。然而，在使用這種方法的情況下，由于活性物質(zhì)在成為漿料前吸收CO2或水，所以上述問(wèn)題不能被充分地解決。
日本未決公開專利公開2003-123755中提出通過(guò)用酸處理表面使活性物質(zhì)的表面上產(chǎn)生中性鋰鹽。然而，在使用這種方法的情況下，由于活性物質(zhì)的表面受到了損害，并且在實(shí)際充電和放電運(yùn)行期間所用的鋰的量的減少，電池的電化學(xué)性質(zhì)，特別是高速放電能力，會(huì)下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種解決鋰可再充電電池的上述問(wèn)題的方案。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了鋰可再充電電池的陽(yáng)極，含有所述陽(yáng)極的鋰可再充電電池，以及制造這種鋰可再充電電池的方法，該電池具有高容量并且可以防止由使用鋰鎳類或者鋰錳類復(fù)合氧化物作為陽(yáng)極括性物質(zhì)制造陽(yáng)極時(shí)所發(fā)生的凝膠化現(xiàn)象。
能夠達(dá)到本發(fā)明上述目的的鋰可再充電電池的陽(yáng)極包括陽(yáng)極集電體，和形成在陽(yáng)極集電體至少一側(cè)上的陽(yáng)極活性物質(zhì)層。陽(yáng)極活性物質(zhì)層包括含有可嵌入/解嵌鋰離子的鋰化合物的陽(yáng)極活性物質(zhì)、粘合劑和包含磺酸鹽基團(tuán)(-SO3H-)的抗膠凝劑?？鼓z凝劑可以包括萘-磺酸。相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)層的重量，抗膠凝劑的量為約0.1wt％到約5wt％。
陽(yáng)極活性物質(zhì)可以包括例如LixMn1-yMyA2、LixMn1-yMyO2-zXz、LixMn2O4-zXz、LixMn2-yMyM′zA4、LixNi1-yMyA2、LixNi1-yMyO2-zXz、LixNi1-yCoyO2-zXz、LixNi1-y-zCoyMzAa、LixNi1-y-zCoyMzO2-aXa、LixNi1-y-zMnyMzAa、或LixNi1-y-zMnyMzO2-aXa的鋰化合物，其中0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5以及0≤a≤2。M和M′分別是例如鎂(Mg)、鋁(Al)、鈷(Co)、鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、硅(Si)、鈦(Ti)、錫(Sn)、釩(V)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、硼(B)、砷(As)、鋯(Zr)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鍶(Sr)或稀土元素的材料。A是例如氧(O)、氟(F)、硫(S)或磷(P)的元素。X是例如氟(F)、硫(S)或磷(P)的元素。
粘合劑可以含有例如聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯的共聚物(P(VdF/HFP))、聚(醋酸乙烯酯)、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、烷基化聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醚、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、丁苯橡膠或丁腈橡膠的材料。相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，粘合劑的量在約1wt％和約10wt％之間。
陽(yáng)極活性物質(zhì)層可以進(jìn)一步包括傳導(dǎo)性材料。傳導(dǎo)性材料可以是含有例如石墨類材料、炭黑類材料、導(dǎo)電纖維、金屬粉末、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、金屬、金屬化合物、或其混合物的材料。石墨類材料可以包.括人造石墨或者天然石墨。炭黑類材料可以包括例如憶炔黑、科琴黑、登卡黑、熱裂法炭黑或者槽法炭黑的材料。導(dǎo)電纖維可以包括碳纖維或者金屬纖維。金屬粉末可以包括例如銅、鎳、鋁或者銀的材料。導(dǎo)電金屬氧化物可以包括二氧化鈦。導(dǎo)電聚合物可以包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或者聚吡咯的材料。金屬化合物可以包括例如錫、氧化錫、磷酸錫(SnPO4)、二氧化鈦、鈦酸鉀、LaSrCoO3或者LaSrMnO3的鈣鈦礦材料。相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，傳導(dǎo)性材料的量在約0.1wt％和約10wt％之間，并且優(yōu)選地，相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，在約1wt％到約5wt％之間。
本發(fā)明提供了鋰可再充電電池，其包括陽(yáng)極，該陽(yáng)極包括陽(yáng)極集電體和至少在該陽(yáng)極集電體的一側(cè)上形成陽(yáng)極活性物質(zhì)層；包含可嵌入/解嵌鋰離子的陰極活性物質(zhì)的陰極；和傳遞鋰離子的電解液。所述電解液與陽(yáng)極和陰極接觸。所述陽(yáng)極活性物質(zhì)層包括含有可嵌入和解嵌鋰離子的鋰化合物的陽(yáng)極活性物質(zhì)、粘合劑和含有磺酸鹽基團(tuán)(-SO3H-)的抗膠凝劑。
本發(fā)明提供了制造這種鋰可再充電電池的方法。該方法包括混和陽(yáng)極活性物質(zhì)和粘合劑及抗膠凝劑來(lái)制造陽(yáng)極漿料，用該陽(yáng)極漿料涂覆陽(yáng)極集電體的至少一側(cè)，并且干燥并碾壓該涂覆的陽(yáng)極漿料的步驟。所述陽(yáng)極活性物質(zhì)可嵌入和解嵌鋰離子，并且所述陽(yáng)極活性物質(zhì)包括含有鎳(Ni)或者錳(Mn)的鋰化合物。所述抗膠凝劑包含磺酸鹽基團(tuán)(-SO3H-)?？鼓z凝劑可以包括萘-磺酸。
制造陽(yáng)極漿料的步驟可以進(jìn)一步包括向陽(yáng)極漿料中加入傳導(dǎo)性材料的步驟。相對(duì)于陽(yáng)極漿料的重量，混入陽(yáng)極漿料的抗膠凝劑的量為約0.1wt％到5wt％。


參照以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，可以更全面地領(lǐng)會(huì)本發(fā)明，而且其中很多附帶的優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯而易見，同時(shí)它們也變得更易理解，附圖相同的附圖標(biāo)記表示相同或者相似的部件，其中圖1是如本發(fā)明實(shí)施方式所制造的鋰可再充電電池的截面圖；圖2是加入本發(fā)明抗膠凝劑的陽(yáng)極活性物質(zhì)粒子示意圖；圖3是制造一天后比較例和實(shí)施例的陽(yáng)極漿料的粘度測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖4是制造三天后比較例和實(shí)施例的陽(yáng)極漿料的粘度測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖5是制造五天后比較例和實(shí)施例的陽(yáng)極漿料的粘度測(cè)量結(jié)果的曲線圖；及圖6是使用不同劑量的表面活性劑的陽(yáng)極漿料粘度測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更完全地描述，其中顯示了本發(fā)明示例性的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以表現(xiàn)為許多不同的形式，不應(yīng)當(dāng)將其理解為僅限于這里所公開的實(shí)施方式。通過(guò)這些實(shí)施方式，本發(fā)明將得到徹底和全面說(shuō)明，并且會(huì)將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
本發(fā)明的鋰可再充電電池包括陽(yáng)極、陰極以及非水電解液。陽(yáng)極包括陽(yáng)極集電體以及陽(yáng)極活性物質(zhì)層。陽(yáng)極活性物質(zhì)層吸收或釋放鋰離子。可以通過(guò)將漿料組合物涂覆于陽(yáng)極集電體上，干燥并碾壓涂布有漿料的陽(yáng)極集電體來(lái)制備陽(yáng)極。通過(guò)在溶劑中分散陽(yáng)極活性物質(zhì)、粘合劑、萘-磺酸抗膠凝劑，必要時(shí)可包括增稠劑和傳導(dǎo)性材料來(lái)制備漿料組合物。
例如鋁、銅、鎳、銀、不銹鋼之類的金屬，或者它們的合金可以用作陽(yáng)極集電體。典型地，鋁或其合金用作陽(yáng)極集電體。
為了具有高電池容量，陽(yáng)極活性物質(zhì)優(yōu)選為包括鎳(Ni)或者錳(Mn)的鋰化合物。優(yōu)選可使用例如LixMn1-yMyA2、LixMn1-yMyO2-zXz、LixMn2O4-zXz、LixMn2-yMyM′zA4、LixNi1-yMyA2、LixNi1-yMyO2-zXz、LixNi1-yCoyO2-zXz、LixNi1-y-zCoyMzAa、LixNi1-y-zCoyMzO2-aXa、LixN1-y-zMnyMzAa，或者LixNi1-y-zMnyMzO2-aXa的含鋰化合物作為陽(yáng)極活性物質(zhì)。如上所列舉的含鋰化合物中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5以及0≤a≤2。M和M′各自是，例如鎂(Mg)、鋁(Al)、鈷(Co)、鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、硅(Si)、鈦(Ti)、錫(Sn)、釩(V)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、硼(B)、砷(As)、鋯(Zr)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鍶(Sr)，或者稀土元素。A是例如氧(O)、氟(F)、硫(S)，或者磷(P)的元素。X是例如氟(F)、硫(S)，或者磷(P)的元素。
粘合劑是一種能使活性物質(zhì)以糊狀形式存在、使活性物質(zhì)之間相互粘合、使活性物質(zhì)與集電體粘合并且緩沖活性物質(zhì)的膨脹和收縮的材料。例如，聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯的共聚物(P(VdF/HFP))、聚(醋酸乙烯酯)、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、烷基化聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醚、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、丁苯橡膠，或者丁腈橡膠等等，可以用作粘合劑。優(yōu)選，相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，粘合劑含量為約1wt％到10wt％。如果粘合劑的含量小于1wt％，活性物質(zhì)和集電體之間的粘合力可能會(huì)不夠強(qiáng)。如果粘合劑的含量高于10wt％，粘合力強(qiáng)，但是活性物質(zhì)的含量相對(duì)減少，其對(duì)于高電池容量是不利的。
傳導(dǎo)性材料是一種可以提高電子傳導(dǎo)率的材料。傳導(dǎo)性材料可以是，例如石墨類材料、炭黑類材料、導(dǎo)電纖維、金屬粉末、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、金屬或者金屬化合物之類的材料。石墨類傳導(dǎo)性材料的例子包括人造石墨、天然石墨等等。炭黑類傳導(dǎo)性材料的例子包括乙炔黑、科琴(ketjen)黑、登卡(denka)黑、熱裂法炭黑、槽法炭黑等等。由導(dǎo)電纖維制成的傳導(dǎo)性材料的例子包括碳纖維、金屬纖維等等。由金屬粉末制成的傳導(dǎo)性材料的例子包括銅、鎳、鋁、銀等等。由導(dǎo)電金屬氧化物制成的傳導(dǎo)性材料的例子包括二氧化鈦等等。由導(dǎo)電聚合物制成的傳導(dǎo)性材料的例子包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯等等。由金屬或者金屬化合物制成的傳導(dǎo)性材料的例子包括諸如錫、氧化錫、磷酸錫(SnPO4)、二氧化鈦、鈦酸鉀、LaSrCoO3或者LaSrMnO3的鈣鈦礦材料等。然而，用于傳導(dǎo)性材料的材料不局限于上述材料。
相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，傳導(dǎo)性材料的量為0.1wt％到10wt％，并且優(yōu)選為1wt％到5wt％。如果傳導(dǎo)性材料的含量小于0.1wt％，則電化學(xué)性質(zhì)變差。如果傳導(dǎo)性材料的含量高于10wt％，則單位重量的能量密度變差。
對(duì)增稠劑的材料沒有特別限制，只要該材料可以控制活性物質(zhì)漿料的粘性即可。然而，增稠劑的例子包括羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素等。
抗膠凝劑的加入是為了預(yù)防由水分所引起的活性物質(zhì)粒子之間的膠凝作用。在諸如鎳或者錳之類的高堿性活性物質(zhì)中，水分被吸附在粒子的表面，并且凝膠化隨時(shí)間迅速地發(fā)展。由于在凝膠化后陽(yáng)極漿料變成半固態(tài)，致使隨后的漿料涂覆和干燥/碾壓工藝過(guò)程難以進(jìn)行。
圖2是陽(yáng)極活性物質(zhì)粒子和粘附于活性物質(zhì)粒子上的本發(fā)明的抗膠凝劑的示意圖。參照?qǐng)D2，抗膠凝劑200吸附在活性物質(zhì)粒子100的表面上，并且彼此之間產(chǎn)生相互推斥的力。通過(guò)親水基和疏水基的平衡，抗膠凝劑200呈現(xiàn)出雙電層效應(yīng)。這樣，抗膠凝劑流態(tài)化陽(yáng)極漿料，有助于隨后的工藝過(guò)程容易地進(jìn)行?？鼓z凝劑可以是包含磺酸鹽基團(tuán)(-SO3H-)的材料。
可以將表面活性劑用作抗膠凝劑。表面活性劑包括在水溶液中電離成為陰離子的陰離子表面活性劑，電離成為陽(yáng)離子的陽(yáng)離子表面活性劑，電離成陰離子和陽(yáng)離子的兩性表面活性劑，或者不電離的非離子型表面活性劑。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用陽(yáng)離子表面活性劑或者陰離子表面活性劑，因?yàn)檫@些表面活性劑顯示出被吸附于活性物質(zhì)粒子表面并且生成相互推斥力的優(yōu)異性質(zhì)。陽(yáng)離子表面活性劑包括胺鹽(R3NHX→R3NH++X-，X是Br或者Cl)，季銨鹽([NR4]X→[NR4]++X-)，等等。陰離子表面活性劑包括脂肪酸鹽(RCOOM→RCOO-+M+)、醇硫酸酯鹽(ROSO3Na→ROSO3-+Na+)、烷基/烷芳基磺酸鹽(R-C6H4-SO3Na→R-C6H4-SO3-+Na+)，等等?？梢允褂藐庪x子分散劑萘-磺酸作為表面活性劑。在萘-磺酸中，可以使用水或者有機(jī)溶劑作為溶劑。萘-磺酸的化學(xué)式如式1所示。
式1
相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)層的重量，抗膠凝劑的量為0.1wt％到5wt％。如果抗膠凝劑的量小于0.1wt％，則該量太低以至于不能防止膠凝作用。另一方面，如果抗膠凝劑的量大于5wt％，氣本產(chǎn)生過(guò)多，并且抗膠凝劑引起與電解液的副反應(yīng)。因此，電池的性能會(huì)下降。
在實(shí)驗(yàn)中，在鎳錳類陽(yáng)極漿料中加入不同劑量的萘-磺酸表面活性劑，以制備漿料混合物，并且隨時(shí)間的變化來(lái)測(cè)定這些漿料混合物的粘性。在這些實(shí)驗(yàn)中所使用的基于陽(yáng)極漿料重量的萘-磺酸的重量百分?jǐn)?shù)為0.0％cp、0.3％cp和0.4％cp。圖6顯示了該測(cè)量結(jié)果。
參照?qǐng)D6，如果陽(yáng)極漿料不包括表面活性劑，則在第一個(gè)48小時(shí)內(nèi)粘性以緩慢的速率增加，而在48小時(shí)之后快速增加。另一方面，在陽(yáng)極漿料包括0.3wt％或者0.4w％的表面活性劑的情況下，無(wú)論經(jīng)過(guò)時(shí)間的長(zhǎng)短，粘性持續(xù)維持在低水平。
陰極包括可以嵌入和解嵌鋰離子的陰極活性物質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)用漿料化合物涂覆陰極集電體來(lái)制備陰極?？梢酝ㄟ^(guò)使陰極活性物質(zhì)、粘合劑、傳導(dǎo)性材料(并且，必要時(shí)包括增稠劑)在溶劑中分散來(lái)制備漿料化合物。
陰極活性物質(zhì)包括一種或者多種能夠可逆地嵌入和解嵌鋰離子的材料，或者能夠與鋰形成合金的金屬材料或者它們的混合物。能可逆地嵌入和解嵌鋰的材料可以包括人造石墨、天然石墨、石墨碳纖維、石墨mezo碳(mezocarbon)微珠、富勒烯或者無(wú)定形碳。無(wú)定形碳包括在低于1500℃下增塑的固體碳粒、焦炭、MCMB或者M(jìn)PCF。優(yōu)選，碳類材料具有3.35到3.38的d002晶面間距，以及由X射線衍射測(cè)定的至少20nm的微晶大小(Lc)。能夠與鋰形成合金的金屬可包括鋁(Al)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鉍(Bi)、銦(In)、鎂(Mg)、鎵(Ga)、鎘(Cd)以及鍺(Ge)?？梢詥为?dú)使用這些金屬材料或者通過(guò)將他們混合或者形成合金來(lái)使用。這些金屬可以作為和碳類材料混合的復(fù)合材料來(lái)使用。
通過(guò)將陰極漿料涂覆于陰極集電體上，并且干燥和碾壓該涂布有漿料的集電體而形成陰極，其中漿料通過(guò)在溶劑中混合和分散陰極混合物而獲得。對(duì)于溶劑，可以使用非水溶劑或者含水溶劑。非水溶劑包括N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N，N-二甲基氨基丙胺、環(huán)氧乙烷、四氫呋喃等。
陰極集電體可以是沖裁金屬、X-沖裁金屬、金箔、發(fā)泡金屬、骨金屬纖維(trabecular metal fiber)、燒結(jié)金屬、鎳箔、銅箔等。
粘合劑的材料、傳導(dǎo)性材料以及增稠劑可以與陽(yáng)極活性物質(zhì)漿料中的一樣。
非水電解液包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑，并且可以進(jìn)一步包括用于提高充電和放電性能并且預(yù)防過(guò)度充電的添加劑。鋰鹽在電池中作為鋰離子來(lái)源，并且使鋰電池能夠基本運(yùn)行。非水有機(jī)溶劑起媒介的作用，在電池的電化學(xué)反應(yīng)中所涉及的離子籍此進(jìn)行移動(dòng)。
鋰鹽可以是任何例如LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO3CF3)2、LiC4F9SO3、LiAlO4、LiAlCl4、LiCl或者LiI的材料或者這些材料的混合物。鋰鹽的濃度優(yōu)選為0.6M到2.0M，并且更優(yōu)選0.7M到1.6M。如果鋰鹽的濃度低于0.6M，則電解質(zhì)的傳導(dǎo)率會(huì)降低，并且因此電解質(zhì)的性能降低。另一方面，如果鋰鹽的濃度高于2.0M，則電解液的粘性會(huì)增加，并且因此鋰離子的移動(dòng)性會(huì)降低。對(duì)于非水有機(jī)溶劑來(lái)說(shuō)，碳酸酯、酯、醚或酮可以單獨(dú)或者混合使用。碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基丙基酯(MPC)、碳酸乙基丙基酯(EPC)、碳酸甲基乙基酯(MEC)、碳酸乙二酯(EC)、碳酸丙二酯(PC)、碳酸丁二酯(BC)等可作為碳酸酯使用，以及y-丁內(nèi)酯(GBL)、n-乙酸甲酯、n-乙酸乙酯、n-乙酸丙酯等可作為酯使用。二丁基醚等可作為醚使用，然而并不局限于這些。
在非水有機(jī)溶劑中的碳酸酯類溶劑的情形下，優(yōu)選使用環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物。在這種情況下，優(yōu)選以環(huán)狀碳酸酯比鏈狀碳酸酯體積比從1∶1到1∶9的比例混合環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯。在這體積比下，電解液的性能可以得到最優(yōu)化。
非水有機(jī)溶劑可以進(jìn)一步包括芳烴類有機(jī)溶劑。苯、氟代苯、溴代苯、氯代苯、環(huán)己基苯、異丙苯、正-丁基苯、辛基苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等可作為芳烴類有機(jī)溶劑使用。這些物質(zhì)可以單獨(dú)或者混合使用。為了使電解液的性能得到最優(yōu)化，優(yōu)選地，在包含芳烴類有機(jī)溶劑的電解液中，碳酸酯溶劑與芳烴類有機(jī)溶劑的體積比為從1∶1到30∶1。
鋰可再充電電池可以包括用于防止陽(yáng)極和陰極間短路和提供鋰離子轉(zhuǎn)輸通路的隔板。可以使用例如包括聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯/聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯等的聚烯烴類聚合物膜，或者它們的多層膜、微孔膜、編織物或無(wú)紡物的材料作為隔板?？梢允褂猛ㄟ^(guò)在多孔性聚烯烴薄膜上涂覆具有優(yōu)異穩(wěn)定性的樹脂而制備薄膜。
圖1是作為本發(fā)明實(shí)施方式的鋰可再充電電池的結(jié)構(gòu)截面圖。參照?qǐng)D1，鋰可再充電電池通過(guò)在罐10中插入電極組件12形成。電極組件12包括陽(yáng)極13，陰極15，以及隔板14。電解液填充于罐10中。罐10上部用蓋組件20封閉。蓋組件20包括蓋板40、絕緣板50、端板60以及電極端子30。蓋組件20與絕緣殼70結(jié)合，并且密閉罐10。
電極端子30插入在蓋板40中心形成的端子通孔41中。當(dāng)電極端子30插入到端子通孔41中時(shí)，與電極端子30的外表面結(jié)合的管狀墊圈46同電極端子30一起被插入，使得電極端子30和蓋板40之間絕緣。在將蓋組件20安裝在罐10的上部之后，經(jīng)電解液注入口42將電解液注入，并且用塞子43封閉電解液注入口42。
電極端子30與陰極15的陰極接頭17或者陽(yáng)極13的陽(yáng)極接頭16結(jié)合，并當(dāng)做陰極端子或者陽(yáng)極端子。本發(fā)明的鋰可再充電電池不局限于上述的形狀。該鋰可再充電電池可以形成各種不同的形狀包括圓柱形、袋形等。
以下，將簡(jiǎn)更描述本發(fā)明的鋰可再充電電池的制造方法。
本發(fā)明的鋰可再充電電池的制造方法包括制造陽(yáng)極漿料，涂覆陽(yáng)極漿料，干燥和碾壓陽(yáng)極漿料，制造陰極板，制造電極組件，將電極組件插入罐中，將罐封閉，以及將電解液注入罐中的步驟。由于制造陰極板，制造電極組件，將電極組件插入罐中，將罐封閉，以及將電解液注入罐中的步驟類似于一般鋰可再充電電池的制造過(guò)程，因此關(guān)于這些的詳細(xì)說(shuō)明將被省略。
制造陽(yáng)極漿料的步驟包括使陽(yáng)極活性物質(zhì)和粘合劑及表面活性劑混合的步驟。陽(yáng)極活性物質(zhì)可以嵌入和解嵌鋰離子，并且包括含有鎳(Ni)或者錳(Mn)的鋰化合物。制造陽(yáng)極漿料的步驟可以進(jìn)一步包括添加傳導(dǎo)性材料的步驟。在這里，添加傳導(dǎo)性材料的步驟可以是添加例如人造石墨、天然石墨、乙炔黑、科琴黑、登卡黑、熱裂法炭黑、槽法炭黑、碳纖維、金屬纖維、銅粉、鎳粉、鋁粉、銀粉、二氧化鈦、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯或者其混合物的材料的步驟。制造陽(yáng)極漿料的步驟優(yōu)選地以至少為0.1wt％到5wt％的表面活性劑的重量比來(lái)進(jìn)行。
涂覆陽(yáng)極漿料的步驟包括在陽(yáng)極集電體的至少一側(cè)上涂覆陽(yáng)極漿料的步驟。干燥和碾壓陽(yáng)極漿料的步驟包括由干燥機(jī)干燥和由輥來(lái)碾壓所涂布的陽(yáng)極漿料的步驟。
以下，將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式以及比較例。然而，以下實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施方式。
對(duì)比例1在使陽(yáng)極活性物質(zhì)LiNiO2和碳傳導(dǎo)性材料(Super P)以及粘合劑聚偏二氟乙烯(PVdF)以94∶3∶3的重量比混合之后，通過(guò)使該混合物在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中分散來(lái)制備陽(yáng)極漿料。將該陽(yáng)極漿料保存于開放狀態(tài)中。
對(duì)比例2在用對(duì)比例1所描述的相同方法制造陽(yáng)極漿料后，將陽(yáng)極漿料保存在密閉容器中，并且使其保持在不和空氣及水分接觸的狀態(tài)。
實(shí)施例1在制造陽(yáng)極漿料時(shí)，加入1wt％的萘-磺酸作為表面活性劑。除了添加表面活性劑之外，用比較例1所描述的相同方法處理陽(yáng)極漿料。
實(shí)施例2在制造陽(yáng)極漿料時(shí)，加入1wt％的萘-磺酸作為表面活性劑。除了添加表面活性劑之外，用比較例2所描述的相同方法處理陽(yáng)極漿料。
粘性隨時(shí)間的變化通過(guò)槳片在某轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)來(lái)混合陽(yáng)極漿料。在通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速制造比較例1和2，以及實(shí)施例1和2的陽(yáng)極漿料之后，這些陽(yáng)極漿料被存放一天，并測(cè)量這些漿料的粘性。圖3顯示了比較例1和2，以及實(shí)施例1和2的陽(yáng)極漿料的粘性作為轉(zhuǎn)速的函數(shù)的變化。橫軸表示轉(zhuǎn)速(rpm)，豎軸表示粘性(cPs)。參照?qǐng)D3，暴露于空氣且不含表面活性劑的比較例1中的陽(yáng)極漿料的粘性是其它樣品粘性的約5倍。特別是，在低轉(zhuǎn)速時(shí)，粘性非常高。在高轉(zhuǎn)速時(shí)粘性的增加表明，在最初具有優(yōu)異流動(dòng)性的陽(yáng)極漿料隨著時(shí)間而膠凝化。此外，即使是陽(yáng)極漿料被存放于封閉狀態(tài)下的比較例2，其粘性也同樣高于實(shí)施例1和2的加入表面活性劑的陽(yáng)極漿料。
在通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速制造比較例1和2，以及實(shí)施例1和2的陽(yáng)極漿料之后，這些陽(yáng)極漿料被保存三天，并測(cè)量這些漿料的粘性。圖4顯示了比較例2，以及實(shí)施例1和2的陽(yáng)極漿料粘性作為轉(zhuǎn)速的函數(shù)的變化。對(duì)于對(duì)比例1的暴露于空氣中的陽(yáng)極漿料，由于其粘性過(guò)度增加，以致其陽(yáng)極漿料的結(jié)果不能在圖4中描述。參照?qǐng)D4，保存在封閉狀態(tài)下且不含表面活性劑的比較例2的陽(yáng)極漿料的粘性在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)是實(shí)施例1和2中漿料粘性的約4倍。另一方面，實(shí)施例1和2中的陽(yáng)極漿料在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都保持低的、恒定的粘性。
在通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速制造比較例2，以及實(shí)施例1和2的陽(yáng)極漿料之后，這些陽(yáng)極漿料被保存五天，并測(cè)量這些漿料的粘性。圖5顯示了比較例2，以及實(shí)施例1和2的陽(yáng)極漿料粘性作為轉(zhuǎn)速的函數(shù)的變化?；谂c圖4所描述的相同理由，暴露于空氣中的比較例1的陽(yáng)極漿料粘性測(cè)量結(jié)果不能在圖5中描述。參照?qǐng)D5，保存于封閉狀態(tài)下且不含表面活性劑的比較例2的陽(yáng)極漿料的粘性與實(shí)施例1和2漿料相比增加迅速。在轉(zhuǎn)速高于30rpm的情況下，無(wú)法測(cè)量比較例2的陽(yáng)極漿料粘性。另一方面，實(shí)施例1和2中的陽(yáng)極漿料在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都保持低的和恒定的粘性。因而，可以發(fā)現(xiàn)，如果加入表面活性劑，則可以防止?jié){料的凝膠化，從而有可能制造具有高容量的鎳類、錳類或者鎳錳合金類陽(yáng)極系統(tǒng)的電池。
以本發(fā)明實(shí)施例1為基礎(chǔ)，進(jìn)行以下關(guān)于電池安全性和穩(wěn)定性的示例性測(cè)試。
標(biāo)準(zhǔn)容量測(cè)試將用實(shí)施例1的漿料制造的電池在0.5C/4.2V的恒流/恒壓下充電三小時(shí)，并且測(cè)量它的標(biāo)準(zhǔn)容量。
放電容量測(cè)試將用實(shí)施例1的漿料制造的電池在0.5C/4.2V的恒流/恒壓下充電三小時(shí)，并且在室溫下保存2小時(shí)。然后，使電池以1C/3V的恒流放電。測(cè)量其的放電容量。
過(guò)充電容量測(cè)試在用實(shí)施例1漿料制備的電池于25℃常溫下標(biāo)準(zhǔn)化充電之后，用6.5A/10V的恒流/恒壓將其充電2.5小時(shí)，同時(shí)觀察電池的狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果用NG(不好)或者OK表示。觀察電池在過(guò)充電、高溫短路、針刺、碰撞、熱暴露、壓縮下狀況。至于鋰可再充電電池的穩(wěn)定性，如果電池外表不發(fā)生變化(L0)或者電池發(fā)生滲漏(L1)，則認(rèn)為電池測(cè)試合格。如果電池產(chǎn)生或者發(fā)生高溫、冒煙、著火或者爆炸，則認(rèn)為電池測(cè)試不合格。
上述示例性測(cè)試中獲得的結(jié)果列在以下表1和2中。
表1

如表1所示，安全性測(cè)試的結(jié)果表明，本發(fā)明實(shí)施例1的電池具有較高的平均標(biāo)準(zhǔn)容量、平均額定容量、最大標(biāo)準(zhǔn)容量、最大額定容量、最低標(biāo)準(zhǔn)容量以及最低額定容量。因此，測(cè)試結(jié)果證明，通過(guò)使用本發(fā)明的陽(yáng)極活性物質(zhì)，凝膠化可以得到防止并且高容量可得以實(shí)現(xiàn)。
表2

如表2所示，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例1的電池具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。所測(cè)試的10個(gè)電池在過(guò)度充電、高溫短路、針刺、熱暴露、壓縮測(cè)試中其外表沒有改變，或者僅僅有滲漏發(fā)生。因此，盡管加入了作為抗膠凝劑的萘-磺酸，但是可以發(fā)現(xiàn)萘-磺酸并不影響電池的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明，獲得了使用鎳類材料，錳類材料或者鎳錳類材料作為陽(yáng)極活性物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)高容量電池系統(tǒng)的有益效果。
根據(jù)本發(fā)明，加入抗膠凝劑的陽(yáng)極漿料不影響電池的性能，并且盡管在制造完陽(yáng)極漿料后將其長(zhǎng)時(shí)間放置，該陽(yáng)極漿料仍然保持其流動(dòng)性而不出現(xiàn)膠凝化現(xiàn)象。因此，獲得了可容易進(jìn)行電池制造工藝的有益效果。
盡管出于說(shuō)明的目的已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明范圍和精神的前提下可對(duì)其進(jìn)行各種修改和替換，并且所有這些修改和替換都包括在權(quán)利要求的描述中。
權(quán)利要求
1.一種鋰可再充電電池的陽(yáng)極，包括陽(yáng)極集電體；和形成在陽(yáng)極集電體至少一側(cè)上的陽(yáng)極活性物質(zhì)層，該陽(yáng)極活性物質(zhì)層包括含有可嵌入和解嵌鋰離子的鋰化合物的陽(yáng)極活性物質(zhì)；粘合劑；和包含磺酸鹽基團(tuán)-SO3H-的表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中所包含的表面活性劑包括萘-磺酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，表面活性劑的量為約0.1wt％到約5wt％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中所包含的陽(yáng)極活性物質(zhì)包括選自由LixMn1-yMyA2、LixMn1-yMyO2-zXz、LixMn2O4-zXz、LixMn2-yMyM′zA4、LixNi1-yMyA2、LixNi1-yMyO2-zXz、LixNi1-yCoyO2-zXz、LixNi1-y-zCoyMzAa、LixNi1-y-zCoyMzO2-aXa、LixNi1-y-zMnyMzAa和LixNi1-y-zMnyMzO2-aXa所組成組中的鋰化合物，其中0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5以及0≤a≤2；M和M′的每一個(gè)是選自由鎂Mg、鋁Al、鈷Co、鉀K、鈉Na、鈣Ca、硅Si、鈦Ti、錫Sn、釩V、鍺Ge、鎵Ga、硼B(yǎng)、砷As、鋯Zr、錳Mn、鉻Cr、鐵Fe、鍶Sr以及稀土元素所組成的組中的一種；A是選自由氧O、氟F、硫S和磷P所組成的組中的一種；X是選自由氟F、硫S和磷P所組成的組中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中所包含的粘合劑包括選自由聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯共聚物P(VdF/HFP)、聚(醋酸乙烯酯)、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、烷基化聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醚、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、丁苯橡膠和丁腈橡膠所組成的組中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，粘合劑的量在約1wt％和約10wt％之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中所包含的陽(yáng)極活性物質(zhì)層進(jìn)一步包括傳導(dǎo)性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中所包含的傳導(dǎo)性材料包括選自由石墨類材料、炭黑類材料、導(dǎo)電纖維、金屬粉末、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、金屬、金屬化合物及其混合物所組成的組中的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中石墨類材料包括人造石墨或者天然石墨；炭黑類材料包括選自由乙炔黑、科琴黑、登卡黑、熱裂法炭黑和槽法炭黑所組成的組中的一種；導(dǎo)電纖維包括碳纖維或者金屬纖維；金屬粉末包括選自由銅、鎳、鋁和銀所組成的組中的一種；導(dǎo)電金屬氧化物包括二氧化鈦；導(dǎo)電聚合物包括選自由聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和聚吡咯所組成的組中的一種；和金屬化合物包括鈣鈦礦材料，其包括選自由錫、氧化錫、磷酸錫SnPO4、二氧化鈦、鈦酸鉀、LaSrCoO3以及LaSrMnO3所組成的組中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，傳導(dǎo)性材料的量在約0.1wt％和約10wt％之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鋰可再充電電池的陽(yáng)極，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)，傳導(dǎo)性材料的量為約1wt％到約5wt％。
12.一種鋰可再充電電池，包括包含陽(yáng)極集電體和形成在陽(yáng)極集電體至少一側(cè)上的陽(yáng)極活性物質(zhì)層的陽(yáng)極，陽(yáng)極活性物質(zhì)層包括含有可嵌入和解嵌鋰離子的鋰化合物的陽(yáng)極活性物質(zhì)；粘合劑；和包含磺酸鹽基團(tuán)(-SO3H-)的表面活性劑；含有可嵌入和解嵌鋰離子的陰極活性物質(zhì)的陰極；和傳遞鋰離子的電解液，該電解液與陽(yáng)極和陰極接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中所包含的表面活性劑包括萘-磺酸。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)層的重量，表面活性劑的量為約0.1wt％到約5wt％。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中所包含的陽(yáng)極活性物質(zhì)包括選自由LixMn1-yMyA2、LixMn1-yMyO2-zXz、LixMn2O4-zXz、LixMn2-yMyM′zA4、LixNi1-yMyA2、LixNi1-yMyO2-zXz、LixNi1-yCoyO2-zXz、LixNi1-y-zCoyMzAa、LixNi1-y-zCoyMzO2-aXa、LixNi1-y-zMnyMzAa和LixNi1-y-zMnyMzO2-aXa所組成的組中的鋰化合物，其中0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5以及0≤a≤2；M和M′的每一個(gè)選自由鎂Mg、鋁Al、鈷Co、鉀K、鈉Na、鈣Ca、硅Si、鈦Ti、錫Sn、釩V、鍺Ge、鎵Ga、硼B(yǎng)、砷As、鋯Zr、錳Mn、鉻Cr、鐵Fe、鍶Sr以及稀土元素所組成的組中；A選自由氧O、氟F、硫S和磷P所組成的組中；X選自由氟F、硫S和磷P所組成的組中。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中所包含的粘合劑包括選自有聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯共聚物P(VdF/HFP)、聚(醋酸乙烯酯)、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、烷基化聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醚、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、丁苯橡膠和丁腈橡膠所組成的組中的一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，粘合劑的量在約1wt％和約10wt％之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中所包含的陽(yáng)極活性物質(zhì)層進(jìn)一步包括傳導(dǎo)性材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鋰可再充電電池，其中所包含的傳導(dǎo)性材料包括選自由石墨類材料、炭黑類材料、導(dǎo)電纖維、金屬粉末、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、金屬、金屬化合物及其混合物所組成的組中的材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鋰可再充電電池，其中石墨類材料包括人造石墨或者天然石墨；炭黑類材料包括選自由乙炔黑、科琴黑、登卡黑、熱裂法炭黑和槽法炭黑所組成的組中的一種；導(dǎo)電纖維包括碳纖維或者金屬纖維；金屬粉末包括選自由銅、鎳、鋁和銀所組成的組中的一種；導(dǎo)電金屬氧化物包括二氧化鈦；導(dǎo)電聚合物包括選自由聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和聚吡咯所組成的組中的一種；和金屬化合物包括鈣鈦礦材料，其包括選自由錫、氧化錫、磷酸錫SnPO4、二氧化鈦、鈦酸鉀、LaSrCoO3以及LaSrMnO3所組成的組中的一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鋰可再充電電池，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)的重量，傳導(dǎo)性材料的量在約0.1wt％和約10wt％之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的鋰可再充電電池，其中相對(duì)于陽(yáng)極活性物質(zhì)，傳導(dǎo)性材料的量為約1wt％到約5wt％之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰可再充電電池，其中所包含的陰極活性物質(zhì)含有一種選自能夠可逆地嵌入和解嵌鋰離子的材料，和能夠與鋰形成合金的金屬材料以及鋰的混合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的鋰可再充電電池，其中能夠可逆地嵌入和解嵌鋰離子的材料包括選自由人造石墨、天然石墨、石墨碳纖維、石墨mezo碳微珠、富勒烯和無(wú)定形碳所組成的組中的一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的鋰可再充電電池，其中能夠與鋰形成合金的金屬包括選自由鋁Al、硅Si、錫Sn、鉛Pb、鋅Zn、鉍Bi、銦In、鎂Mg、鎵Ga、鎘Cd和鍺Ge所組成的組中的一種。
26.一種制造鋰可再充電電池的方法，包含步驟混合陽(yáng)極活性物質(zhì)、粘合劑和表面活性劑來(lái)制造陽(yáng)極漿料，所述陽(yáng)極活性物質(zhì)嵌入和解嵌鋰離子，所述陽(yáng)極活性物質(zhì)包括含有鎳Ni或者錳Mn的鋰化合物，所述表面活性劑含有磺酸鹽基團(tuán)-SO3H-；用陽(yáng)極漿料涂布陽(yáng)極集電體的至少一側(cè)；和干燥和碾壓被涂覆的陽(yáng)極漿料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的鋰可再充電電池的制造方法，其中所包含的表面活性劑包括萘-磺酸。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的鋰可再充電電池的制造方法，其所包含的制造陽(yáng)極漿料的步驟進(jìn)一步包含在陽(yáng)極漿料中添加傳導(dǎo)性材料的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的鋰可再充電電池的制造方法，其中相對(duì)于陽(yáng)極漿料的重量，混入陽(yáng)極漿料的表面活性劑的量為約0.1wt％到5wt％之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰可再充電電池的陽(yáng)極，含有所述陽(yáng)極的鋰可再充電電池，以及制造這種鋰可再充電電池的方法。將抗膠凝劑加入到陽(yáng)極漿料中以防止膠凝作用，并且使用該添加了抗膠凝劑的陽(yáng)極漿料來(lái)制造本發(fā)明的陽(yáng)極。在使用鋰鎳類或者鋰錳類復(fù)合氧化物作為陽(yáng)極活性物質(zhì)制造陽(yáng)極的過(guò)程中，防止了膠凝作用的產(chǎn)生。使用本發(fā)明的陽(yáng)極制造的鋰可再充電電池顯示出了高容量以及優(yōu)異的穩(wěn)定性和安全性。
文檔編號(hào)H01M4/36GK101043074SQ20071010161
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者宋慶煥, 張錫鈞, 金重錫 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社