正極片及二次電池制造技術

本發明專利技術提供一種正極片及二次電池。所述正極片包括：正極集流體；以及正極膜片，位于正極集流體上且包括正極活性物質以及粘結劑。所述正極集流體的表面存在羥基。所述粘結劑包括有機高分子粘結劑。所述正極片還包括：底涂層，位于正極集流體和正極膜片之間。所述底涂層包括導電高分子材料以及摻雜劑。所述導電高分子材料為含氮元素的具有共軛結構的導電高分子材料。所述摻雜劑為質子酸。本發明專利技術的正極片具有較高的粘結力以及電子導電性，保證二次電池具有較低的內阻以及較高的安全性能。

Positive plate and two cell

The invention provides a positive plate and a two battery. The positive plate comprises a positive electrode collecting fluid, and an anode diaphragm positioned on the positive collector fluid and comprises a positive electrode active material and an adhesive. The surface of the positive collector has hydroxyl groups. The binder comprises an organic polymer binder. The positive plate also includes a bottom coating between the positive collector and the positive diaphragm. The base coat comprises a conductive polymer material and a dopant. The conductive polymer material is a conductive polymer material with a conjugated structure with nitrogen elements. The dopant is protonic acid. The positive plate of the invention has high adhesive force and electronic conductivity, and ensures that the two cell has lower internal resistance and higher safety performance.

【技術實現步驟摘要】
正極片及二次電池
本專利技術涉及電池
，尤其涉及一種正極片及二次電池。
技術介紹
電池的正極層一般是由正極活性物質、導電劑(諸如導電碳)和粘結劑(諸如PVDF)構成。增加導電性的方式通常為提高正極配方中導電劑的用量，提高粘結力的方式通常是提高正極配方中粘結劑的用量。提高導電劑的用量能提高正極的電子導電性，但是會損失正極活性物質的配比，使正極活性物質的含量相對降低，帶來能量密度的降低，同時導電劑的增加一般來說會消耗較多的粘結劑，從而帶來粘結性不足的缺點；提高粘結劑的用量雖然能一定程度上提高正極層的粘結性，但是會帶來電池的阻抗增加、動力學性能變差、有效活性物質含量降低等一系列問題，而且粘結性的提高非常有限。
技術實現思路
鑒于
技術介紹
中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種正極片及二次電池，所述正極片具有較高的粘結力以及電子導電性，保證二次電池具有較低的內阻以及較高的安全性能。為了達到上述目的，在本專利技術的一方面，本專利技術提供了一種正極片，其包括：正極集流體；以及正極膜片，位于正極集流體上且包括正極活性物質以及粘結劑。所述正極集流體的表面存在羥基。所述粘結劑包括有機高分子粘結劑。所述正極片還包括：底涂層，位于正極集流體和正極膜片之間。所述底涂層包括導電高分子材料以及摻雜劑。所述導電高分子材料為含氮元素的具有共軛結構的導電高分子材料。所述摻雜劑為質子酸。在本專利技術的另一方面，本專利技術提供了一種二次電池，其包括：正極片；負極片；隔離膜，間隔于正極片和負極片之間；以及電解液。所述正極片為根據本專利技術一方面所述的正極片。相對于現有技術，本專利技術的有益效果為：在本專利技術的正極片中，無需改變正極膜片中導電劑或者粘結劑的用量，因此不會損失正極片的能量密度，導電高分子材料的共軛結構能增強正極的電子導電性，降低二次電池的內阻，同時導電高分子材料中的氮原子與正極集流體表面的羥基形成的氫鍵以及導電高分子材料的長分子鏈與有機高分子粘結劑的長分子鏈相互纏結形成的范德華力能顯著提高正極片的粘結性，達到增強正極的電子導電性和粘結力的目的。本專利技術的正極片的粘結性較高，因此能保證二次電池的安全性能得到明顯提高。附圖說明圖1為聚苯胺導電機理的示意圖，其中A表示摻雜劑；圖2為聚吡咯導電機理的示意圖，其中A表示摻雜劑；圖3為聚苯胺粘結機理的示意圖，其中B表示正極集流體；圖4為聚吡咯粘結機理的示意圖，其中B表示正極集流體。具體實施方式下面詳細說明根據本專利技術的正極片及二次電池。首先說明根據本專利技術第一方面的正極片，其包括正極集流體以及正極膜片，正極膜片位于正極集流體上且包括正極活性物質以及粘結劑。所述正極集流體的表面存在羥基。所述粘結劑包括有機高分子粘結劑。所述正極片還包括：底涂層，位于正極集流體和正極膜片之間。所述底涂層包括導電高分子材料以及摻雜劑。所述導電高分子材料為含氮的具有共軛結構的導電高分子材料。所述摻雜劑為質子酸。導電高分子材料中的氮原子與正極集流體表面存在的羥基產生氫鍵以及導電高分子材料的長分子鏈與有機高分子粘結劑的長分子鏈相互纏結，以將正極集流體和正極膜片粘結。導電高分子材料中的N元素由于孤對電子的存在，具有吸引質子的性質，會與正極集流體表面的羥基產生部分氫鍵，從而在正極集流體和正極膜片之間產生很好的粘結作用。導電高分子材料的長分子鏈結構，能與正極膜片中的有機高分子粘結劑的長分子鏈在正極片涂布干燥的過程中相互纏結，并產生分子間的范德華力，從而與正極膜片產生較強的粘結效果。導電高分子材料具有共軛結構，經摻雜劑質子酸摻雜后形成電荷轉移絡合物，π電子容易從軌道上逃逸形成自由電子，離域能力加強，長分子鏈內和鏈間π電子軌道重疊形成的導電能帶為載流子的轉移和躍遷提供了足夠的通道，從而電子導電性顯著增加。因此導電高分子材料能同時發揮增強正極電子導電性和提高正極片粘結性的作用。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述正極集流體可選自鋁箔、鎳箔、不銹鋼箔中的一種。鋁箔、鎳箔、不銹鋼箔等金屬的表面容易與空氣中的水蒸氣等作用形成金屬氧化物，金屬氧化物進一步和空氣中的水蒸氣反應生成所對應的堿，因此使得正極集流體的表面存在羥基。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述導電高分子材料可選自聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)或二者的組合。參見圖1以及圖2，聚苯胺、聚吡咯是共軛體系，經摻雜劑質子酸摻雜后形成電荷轉移絡合物，π電子容易從軌道上逃逸形成自由電子，離域能力加強，長分子鏈內和鏈間π電子軌道重疊形成的導電能帶為載流子的轉移和躍遷提供了足夠的通道，從而電子導電性顯著增加。參見圖3以及圖4，聚苯胺、聚吡咯中的N元素由于孤對電子的存在，具有吸引質子的性質，會與正極集流體表面的羥基產生部分氫鍵，從而在正極集流體和正極膜片之間產生很好的粘結作用。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述質子酸可為有機質子酸。有機質子酸可為十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸、樟腦磺酸、甲苯磺酸、對甲苯磺酸、萘磺酸中的一種或幾種。例如，參見圖1以及圖2，其中A可以表示十二烷基苯磺酸根離子。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述底涂層還可包括增稠劑。增稠劑可以調節底涂層制備過程中漿料的流變性，防止漿料沉淀。優選地，所述增稠劑可為聚丙烯酸鈉、甲基丙烯鈉或二者的組合。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，導電高分子材料在底涂層中的質量百分含量可為98.5％～99％。摻雜劑在底涂層中的質量百分含量可為0.5％～1％。增稠劑在底涂層中的質量百分含量可為0.5％～1％。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，底涂層的厚度可為1μm～20μm。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述正極活性物質可選自鈷酸鋰、錳酸鋰、鋰鎳錳鈷材料、磷酸鐵鋰中的一種或幾種。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述正極膜片還可包括導電劑。所述導電劑可選自乙炔黑、導電炭黑、碳纖維、碳納米管、科琴黑中的一種或幾種。在根據本專利技術第一方面所述的正極片中，所述有機高分子粘結劑可選自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯中的一種或幾種。導電高分子材料的長分子鏈結構，能與有機高分子粘結劑的長分子鏈在正極片涂布干燥的過程中相互纏結，并產生分子間的范德華力，從而在底涂層與正極膜片之間產生較強的粘結效果。其次說明根據本專利技術第二方面的正極片的制備方法，用于制備本專利技術第一方面的正極片，包括步驟：(1)采用攪拌分散的方法將導電高分子材料、摻雜劑共混溶于溶劑中得到底涂層漿料，之后將底涂層漿料涂布在正極集流體上；(2)將正極活性物質以及粘結劑溶于溶劑中得到正極漿料，之后將正極漿料涂布在底涂層漿料上，之后經過干燥、輥壓機壓實，得到正極片，其中底涂層漿料干燥后形成底涂層，正極漿料干燥后形成正極膜片。在漿料干燥過程中，導電高分子中材料的氮原子由于孤對電子的存在能與正極集流體表面存在的羥基產生氫鍵，導電高分子的長分子鏈結構能與正極漿料中的有機高分子粘結劑的長分子鏈相互纏結，并產生分子間的范德華力，因而可以把正極集流體和正極膜片牢固粘結在一起。在根據本專利技術第二方面的正極片的制備方法中，底涂層漿料可涂布在集流體的一個表面上，也可涂布在集流體的兩個表面上。在根據本專利技術第二方面的正極片的制備方法中，底涂層漿料的固含量為1％～10％，底涂層漿料的粘度為300mPa.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種正極片，包括：正極集流體；以及正極膜片，位于正極集流體上且包括正極活性物質以及粘結劑；其特征在于，所述正極集流體的表面存在羥基；所述粘結劑包括有機高分子粘結劑；所述正極片還包括：底涂層，位于正極集流體和正極膜片之間；所述底涂層包括導電高分子材料以及摻雜劑；所述導電高分子材料為含氮元素的具有共軛結構的導電高分子材料；所述摻雜劑為質子酸。

【技術特征摘要】
1.一種正極片，包括：正極集流體；以及正極膜片，位于正極集流體上且包括正極活性物質以及粘結劑；其特征在于，所述正極集流體的表面存在羥基；所述粘結劑包括有機高分子粘結劑；所述正極片還包括：底涂層，位于正極集流體和正極膜片之間；所述底涂層包括導電高分子材料以及摻雜劑；所述導電高分子材料為含氮元素的具有共軛結構的導電高分子材料；所述摻雜劑為質子酸。2.根據權利要求1所述的正極片，其特征在于，所述正極集流體選自鋁箔、鎳箔、不銹鋼箔中的一種。3.根據權利要求1所述的正極片，其特征在于，所述導電高分子材料選自聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)或二者的組合。4.根據權利要求1所述的正極片，其特征在于，所述質子酸為有機質子酸。5.根據權利要求4所述的正極片，其特征在于，所述有機質子酸為十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸、樟腦磺酸、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張新亮，李吉蓉，
申請(專利權)人：寧德新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：福建,35