[發(fā)明專利]一種負極材料及含有該負極材料的電池

無效

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• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101937982A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 劉彥初;夏玉;潘福中;屈麗輝;江文鋒
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/62;H01M4/48;H01M4/50;H01M4/52;H01M10/36;H01M10/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發(fā)明涉及一種負極材料及含有該負極材料的電池。

【背景技術】

鋰離子電池因具有工作電壓高、循環(huán)壽命長、無記憶效應、自放電小、無環(huán)境污染等優(yōu)點，得到了越來越廣泛的應用，隨著信息技術的飛速發(fā)展，各種電子產(chǎn)品對電源的要求不斷提高。

現(xiàn)有技術的鋰離子電池的負極材料主要為石墨等碳材料，但石墨負極制備的鋰電池在使用的過程中有很多缺點，例如充放電過程中有鋰枝晶產(chǎn)生，容易發(fā)生電池短路，有起火和爆炸的隱患，還容易與電解液發(fā)生反應使電池的使用壽命縮短。1996年，加拿大的K.Zaghib首次提出可采用鋰鈦氧作負極，鈦酸鋰因其合適的嵌鋰電位(1.55VvsLi)和穩(wěn)定的循環(huán)性能以及資源豐富、清潔環(huán)保等優(yōu)點在鋰離子電池的負極活性材料方面的應用得到了廣泛的研究。鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)是一種具有不形成SEI膜、充放電過程晶格不發(fā)生變化、電位平坦和環(huán)境友好等優(yōu)點的材料，能夠在零下50℃至75℃的范圍內(nèi)正常使用，因此是應用于動力電池的優(yōu)選材料之一。用鈦酸鋰替代碳材料可以從根本上消除鋰離子電池的安全隱患，使鋰離子電池的循環(huán)性能和快速充放電性能得到大幅度提高。但是鈦酸鋰作為負極材料存在一些不足，給其成熟廣泛應用帶來障礙，例如：1、鈦酸鋰本身導電性差(固有電導率為10^-9S/cm)；2、產(chǎn)品的一致性差和電池的加工性能差；3、材料易吸水，制備的電池易氣脹等嚴重制約電池的正常生產(chǎn)使用。為了解決這些問題，現(xiàn)有技術人員從各方面進行了深入的研究，例如在鈦酸鋰中加入5～20Wt％的石墨或乙炔黑，以抑制負極的劣化，提高電池性能，但此種方法制得的負極并沒有解決材料的吸水問題，嚴重影響其在實際中的應用；現(xiàn)有技術也研究了利用碳包覆來提高鈦酸鋰的導電性能，但石墨包覆不但工藝復雜，而且容易包覆不完整，制備的電池性能也并不理想，且仍然沒有解決電池在充電過程中的氣脹問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術含有鈦酸鋰的負極材料的電池在化成、循環(huán)和高溫時容易發(fā)生膨脹，影響電池安全性能、降低品質(zhì)甚至無法正常使用的問題，提供一種在化成、循環(huán)和高溫時不易發(fā)生膨脹，提高電池安全性能、質(zhì)量品質(zhì)和循環(huán)性能且能得到很好應用的含有優(yōu)異性能鈦酸鋰活性材料的負極材料。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種性能優(yōu)良能夠得到實際應用的電池。

一種負極材料，包括鈦酸鋰活性材料、粘結劑及活性炭纖維，其中，活性碳纖維的孔隙率為60％～95％，比表面積為100～2500m²/g，孔徑為0.1～50nm。

本發(fā)明意外發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的負極材料中將性能優(yōu)異的鈦酸鋰活性材料與具有60％～95％的孔隙率，100～2500m²/g的比表面積以及0.1～50nm的孔徑的活性碳纖維結合使用能有意想不到的突出效果，本發(fā)明的負極材料的性能得到了明顯的提高，能很好的解決含有鈦酸鋰活性材料的電池在化成、使用和高溫過程中嚴重的膨脹問題，制備的電池的性能穩(wěn)定，提高了電池的循環(huán)性能，提高了電池的安全性能和品質(zhì)安全，特別是解決了人們一直致力解決的含有鈦酸鋰活性材料的電池因氣脹不能使用的問題，提供的電池符合現(xiàn)有技術和使用的標準，能夠正常安全使用，且循環(huán)性能長、倍率放電性能好，使性能優(yōu)良的鈦酸鋰活性材料能簡單得到很好的工藝化應用，不用經(jīng)過復雜的前處理工藝和制備工藝的嚴格控制。