[發(fā)明專利]鋰離子二次電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010261940.8
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101938007A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂健;李枝賢;王會勤;龔本利;張小細;張介威
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞新能源電子科技有限公司;東莞新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/131;H01M4/136;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才;王靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子二次電池領(lǐng)域，尤其涉及一種具有良好抗過放性能和儲存性能的鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會和科學技術(shù)的發(fā)展，攝像機、筆記本電腦、移動DVD和數(shù)碼相機等移動設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，對高能電池的需求量也越來越大。鋰離子二次電池作為一種綠色高能電池，具有能量密度高和重量輕等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于各種移動設(shè)備中。

鋰離子二次電池一般包括：正極片、負極片、間隔于正極片和負極片之間的隔離膜，以及電解液，正極片包括正極集流體和分布在正極集流體上的含鋰正極活性物質(zhì)，負極片包括負極集流體和分布在負極集流體上的能夠脫/插的負極活性物質(zhì)。

目前，鋰離子二次電池的應(yīng)用正從單電芯向多電芯串并方向轉(zhuǎn)化，電池組的應(yīng)用正成為鋰離子二次電池應(yīng)用的主流，例如：在筆記本電腦中，鋰離子二次電池一般采用3串2并方式；在電動工具中，鋰離子二次電池一般采用3串或者5串方式；而在電動汽車中，鋰離子二次電池的串并更加重要。

鋰離子二次電池末端(3.0V以下)的放電曲線非常陡峭，通常的鋰離子二次電池在2.0V-3.0V的容量只有電池整體容量的2～3％，因此，在串聯(lián)的電池組中，即使容量非常接近的電池，在放電末端也可能出現(xiàn)很大的壓差，這種現(xiàn)象稱為電芯不匹配(Cell?im-balance，CIM)。CIM現(xiàn)象會隨著循環(huán)過程中容量的衰減和電池容量不一致增大而越來越嚴重，不同電池在放電末端的壓差甚至可以達到1.0V以上。這樣的電壓往往會造成電芯被放電保護電路判定為失衡而永久失效，而在沒有過放保護的情況下，由于容量的差異和末端放電曲線太陡容易導(dǎo)致容量衰減較快的電池被過放到較低的電位。更為嚴重的是，這種不匹配會使得電池組中某些電池被過放到0.5V以下，負極電位上升到3.45V(vs?Li⁺/Li)，導(dǎo)致銅集流體溶解，在充電過程中溶解的銅析出在負極上，使得電池可循環(huán)容量急劇減小、迅速衰減。

為了克服鋰離子二次電池組在串聯(lián)中的CIM問題，往往需要加入一個單電芯放電截至電位(Cell?under?voltage，CUV)的保護，以防止單個電池被過放到2.5V以下。但是，一方面，CUV保護模塊的存在不僅增加了電池組的尺寸和重量，同時也增加了電池組的成本。另一方面，由于大部分電池的過放保護一般設(shè)置在3.0-2.5V，在此過放保護電壓下，漏電流的差別很大，甚至達到三個數(shù)量級(如筆記本電腦中，3.0V以上，由于需要監(jiān)控電壓，漏電流一般為0.5mA，而在3.0V以下，漏電流降低為0.2μA)。由于電池在3.0V(或2.5V)以下容量太少，處于放電狀態(tài)的電池或者電池組在儲存的過程中往往會很容易被過放而析銅失效。

現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多種技術(shù)方案，以改善鋰離子二次電池的過充過放性能，如1999年3月16日公告的美國專利US?5,882,218通過加入Li_xMn₂O₄的方式改善鋰離子二次電池的過放性能。但是，Li_xMn₂O₄在熱力學上不穩(wěn)定，難以加入，無法滿足實際使用要求。又如，于1994年1月11日公告的美國專利US?5,278,000則通過加入兩個陰極添加劑(一個比陰極電位稍高、一個比陰極電位稍低，如Li₂Mn₂O₄和Li_0.1MoO₂)的方法來改善鋰離子二次電池的過充和過放性能。但是，鋰離子二次電池的儲存性能和抗過放性能仍不理想。

有鑒于此，確有必要提供一種具有良好儲存性能和抗過放性能的鋰離子二次電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：提供一種具有良好儲存性能和抗過放性能的鋰離子二次電池。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，其包括：正極片、負極片、間隔于正極片和負極片之間的隔離膜，以及電解液，正極片包括正極集流體和分布在正極集流體上的正極活性物質(zhì)，負極片包括負極集流體和分布在負極集流體上的負極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)中含有過渡金屬氧化物Li_1+xNi_1-x-y-zMn_yMl_zO₂，其中，M1為Co、Ti、Fe、Zr、Cu、Al、Mg、Zn、Sn、Ca或V，0＜x＜0.3，0.1＜y＜0.6，0＜z＜0.2。