[發明專利]一種三元材料的鋰離子電池正極片及其制備方法

有效

• 申請號: 200910111317.1
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101504978A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 黃鎮財;黃昌榮
• 申請（專利權）人: 廈門鎢業股份有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/64;H01M4/62;H01M4/48;H01M4/50;H01M4/52;H01M4/66;H01M4/04
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，尤其是涉及一種高容量三元材料的鋰離子電池正極片及其 制備方法。

背景技術

鋰離子電池是一種高性能的二次電池，具有工作電壓高、體積及能量密度大、使用壽命 長和自放電小等優點，被廣泛地運用于各種數碼產品、移動通信設備和動力工具等領域。自 鋰離子電池商品化以來，層狀的LiCoO₂正極材料，雖然容量較高，循環壽命長，但是鈷資源 匱乏，價格昂貴，且具有毒性；層狀的LiNiO₂正極材料，雖然容量較高，但是制備困難，循 環差；尖晶石狀的LiMn₂O₄正極材料，雖然價格低，安全性能好，但是容量低，高溫性能差。

已有可以替代LiCoO₂的正極材料，那就是三元材料LiNi_aMn_bCo_(1～a～b)O₂，該正極材料綜 合了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄的優點，而且互相抵消了各自的缺點，具有容量高、安全性 能好、成本低和循環性能好等特點，是一種綜合性能比較好的正極材料，而且可以根據不同 的性能需要，對Ni、Co、Mn的比例進行調節。其中Ni元素的含量與材料的容量相關，Ni 含量越高，材料的克容量越高，但是當Ni含量過高時，整個材料的循環性能和熱穩定性將會 下降；Co元素含量與材料的穩定性有關，Co元素含量越高，雖然材料的穩定性提高，但是 會增加多元正極材料的制備成本；Mn元素的含量和材料的安全性能相關，Mn含量越高材料 的熱穩定性越高，安全性能越高，但是Mn元素越高，將導致材料容量降低和循環性能變差。 目前已商業化的三元材料有綜合性能良好的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂和穩定性能良好的 LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂材料，但是這兩種材料的放電容量都比較低，與LiCoO₂相當。隨著電池 市場對材料容量的要求進一步提高，高容量型的三元材料也就相繼出現，那就是高鎳(0.5≤Ni 含量≤1)三元材料，該材料突出了克容量發揮，是一種比較新型的三元材料，目前在行業中 還未被普遍認識。

高容量三元材料為高鎳材料，因材料的鎳含量高，比較容易吸水，而且三元材料的電子 導電性能比較差，導致高容量三元材料的加工性能較差，而且高容量三元材料為新型材料， 對材料的應用還不深入，極片的制作工藝還不成熟。

公開號為CN1815779的發明專利申請公開了一種鋰離子電池正極片制造方法，包括水相 漿料制備工序，該工序中包括原料混合的步驟，即，將包括正極活性材料粉粒、導電劑、導 電劑粘接劑的原料均勻混合成膏狀漿料，所述導電劑粘接劑用于將導電劑均勻粘附在正極活 性材料粉粒表面，所述原料混合的步驟中還加入用于調整混合所得漿料粘度的增稠劑及用于 提高正極材料與集流體之間的粘接性能和改善極片柔軟性的輔助粘接劑。該發明并公開了用 該方法制造的正極片和鋰離子電池。該發明有益的技術效果在于：與其它現有水性粘接技術 相比，降低了使用丙烯酸-苯乙烯聚合物、丙烯酸-硅氧聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯聚合物乳膠 做粘接劑時對電池電化學性能的影響。

公開號為CN1697210的發明專利申請公開了一種復合鋰離子電池正極片及其復合方法， 它是在鋰離子電池正極片上復合有高鋰材料。其中所述的復合方法是把高鋰材料涂布或印刷 或沉積在低鋰量的正極極片上，或者把高鋰材料與其相配的低鋰量的正極材料均勻混合，或 者把覆蓋有高鋰材料隔膜面與正極極片相對。其積極效果是：1.由于復合正極材料中的高鋰 材料中的鋰可以彌補負極材料中首次充放電池的不可逆容量需要，因此，用該種方法形成的 鋰離子電池的容量要高于未含高鋰材料的鋰離子電池容量。2.把高鋰材料復合在低鋰量的正 極材料上，通過控制高鋰材料含量，可以完全控制負極帶來的不可逆容量損失。