[發(fā)明專利]電池正極和使用該正極的鋰離子電池及它們的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610138501.1
• 申請(qǐng)日: 2006-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN101174684A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫華軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/02
• 分類號(hào): H01M4/02;H01M4/62;H01M4/04;H01M10/40
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;程榮逵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種電池正極和使用該正極的電池及它們的制備方法，更具體地說是關(guān)于一種電池正極和采用該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種化學(xué)電源，主要包括密封在電池殼體內(nèi)的極芯和非水電解液。其中，極芯包括電池電極及隔膜。電池電極又分為正極和負(fù)極。正、負(fù)極分別含有能可逆地嵌入和釋出鋰離子的正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)。正極活性物質(zhì)主要為鋰鈷氧、鋰鎳氧和鋰錳氧等能夠釋出和嵌入鋰離子的鋰的復(fù)合金屬酸化物；負(fù)極活性物質(zhì)主要為具有層狀結(jié)構(gòu)的同樣能夠嵌入和釋出鋰離子的碳材料，如石墨。

鋰離子電池在充電時(shí)，鋰離子從正極活性物質(zhì)的層間釋出，通過正負(fù)極片之間的隔膜和電解液到達(dá)負(fù)極片，嵌入具有層狀結(jié)構(gòu)的負(fù)極活性物質(zhì)的層間；放電時(shí)反之。在進(jìn)行上述充放電循環(huán)過程或者儲(chǔ)存過程中，鋰離子電池均存在不同程度的容量衰減，尤其是高溫環(huán)境下的容量衰減更為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致鋰離子電池的儲(chǔ)存性能和循環(huán)性能無法符合預(yù)想的要求。

通過研究發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池儲(chǔ)存性能和循環(huán)性能較差的主要原因在于正極活性物質(zhì)容易與電解液發(fā)生反應(yīng)，從而使正極活性物質(zhì)的性能發(fā)生了變化。

當(dāng)前，為了改善電池的儲(chǔ)存性能和循環(huán)性能差的問題，已經(jīng)有大量的研究對(duì)應(yīng)用于鋰離子電池中的正極活性物質(zhì)，以防止正極活性物質(zhì)與電解液反應(yīng)。

例如，US2003148182和CN1459131A通過在正極活性物質(zhì)表面包覆金屬氧化物，來抑制正極活性物質(zhì)與電解液的反應(yīng)，從而改善電池循環(huán)性能和高溫下的儲(chǔ)存性能。但是，化學(xué)包覆工藝復(fù)雜，制備周期長(zhǎng)，成本高，需要對(duì)包覆物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高溫灼燒才能得到包覆層或結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的參雜有其它金屬的鋰的復(fù)合金屬氧化物。

另外，JP2001238692A是通過在正極活性物質(zhì)中加入碳酸鋰，來抑制正極與電解液的反應(yīng)。但是，碳酸鋰的加入并不能在正極活性物質(zhì)表面形成一層致密的保護(hù)層，正極活性物質(zhì)仍能與電解液發(fā)生反應(yīng)，而且碳酸鋰的加入還會(huì)降低電池容量。

因此，CN1770510公開了一種鋰離子二次電池正極片的制備方法，包括將可嵌入釋出鋰的正極活性物質(zhì)涂覆在正極集流體上面，烘烤，壓延，其中，在烘烤步驟和壓延步驟之間、或在壓延步驟之后，用碳酸鋰溶液浸漬或噴涂處理正極片表面，并進(jìn)行真空干燥。但是，在該方法中，將極片浸漬到碳酸鋰溶液中時(shí)，正極活性物質(zhì)被溶劑浸潤(rùn)后容易脫落，造成電池容量降低，同時(shí)由于碳酸鋰溶液的流動(dòng)性，正極片烘干后無法保證在極片表面形成一層致密的碳酸鋰保護(hù)層，因此，仍然不能有效阻止正極活性物質(zhì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，使用該正極片的鋰離子電池的儲(chǔ)存性能以及循環(huán)性能仍然不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池儲(chǔ)存性能以及循環(huán)性能不好的缺陷，提供一種具有較高的儲(chǔ)存性能和循環(huán)性能的電池正極以及使用該正極的鋰離子電池。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供電池正極的制備方法及使用該正極的鋰離子電池的制備方法。

本發(fā)明提供了一種電池正極，該正極包括集流體及涂覆于集流體上的正極材料的正極材料涂層，所述正極材料含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑，其中，所述正極還包括第二涂層，所述第二涂層涂覆于正極材料涂層的表面，所述第二涂層含有金屬氧化物、正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑；所述金屬氧化物選自第IIA族金屬氧化物、第IIIA族金屬氧化物、第IVA族金屬氧化物、第IIB族金屬氧化物、第IIIB族金屬氧化物和第IVB族金屬氧化物中的一種或幾種。

本發(fā)明提供了一種電池正極的制備方法，該方法包括將含有正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑的漿料涂覆在集流體上，干燥，壓?；虿粔耗?，形成正極材料涂層，其特征在于，該方法還包括將含有金屬氧化物、正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑的漿料涂覆在正極材料涂層上，干燥，壓?；虿粔耗?，形成第二涂層；所述金屬氧化物選自第IIA族金屬氧化物、第IIIA族金屬氧化物、第IVA族金屬氧化物、第IIB族金屬氧化物、第IIIB族金屬氧化物和第IVB族金屬氧化物中的一種或幾種。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，該電池包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負(fù)極及隔膜，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池的制備方法，該方法包括制備該電池的正極和負(fù)極，并且將正極、負(fù)極和隔膜制備成一個(gè)極芯，將得到的極芯和非水電解液密封在電池殼中，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。