[發明專利]一種可延長鋰電池存放時間的方法及鋰電池正極材料

無效

• 申請號: 201110055999.6
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102157756A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 吳路東;袁卉軍;侯桃麗
• 申請（專利權）人: 惠州市賽能電池有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M4/131;H01M4/58
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種可延長鋰電池存放時間的方法及鋰電池正極材料。

背景技術

目前，鋰離子電池所用的正極材料大多為鈷酸鋰、錳酸鋰或三元材料等，其組分主要是活性材料加導電劑再加粘結劑，所述活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰或三元等；負極材料大多采用石墨為活性物質，再添加一些導電劑和粘結劑；這樣的正負極材料組成的體系有個共同的特點就是放電后期（3.3V以下），尤其是在放電結束時（3.0V），電壓下降非?？欤簿褪窃谶@個電壓區間里面，鋰離子電池的容量幾乎沒有了。

目前，由于鋰離子電池的安全問題，大多數鋰電包裝在組裝時都會加保護板；但是，由于保護板自身固有的缺陷，在裝上鋰電池后，會存在一定大小的漏電流，一般該漏電流在10uA左右。由于有該漏電流的存在，鋰離子電池很容易因為該漏電流而電壓不斷下降，最終導致鋰離子電池失效；尤其是在用戶使用完用電器后不及時充電，該漏電流會迅速使鋰電池失效。若以一個1000mAh的鋰離子電池為例，該電池保護板漏電流為10uA，用戶使用完后剩余容量為1%，那么該電池只需經過時間t=（1000*1%）/（10/1000）=1000h，也就是41天后該鋰電池就會失效。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種操作簡便、成本低廉，且可有效延長鋰電池存放時間的方法。

本發明的另一個目的在于提供一種采用上述方法的鋰電池正極材料。

本發明的上述目的是通過如下方案予以實現的：

一種可延長鋰電池存放時間的方法，該方法是在不改變現有鋰電池負極的情況下，在鋰電池正極材料里添加磷酸鐵鋰，也就是在現有正極材料組分為“正極活性材料+導電劑+粘結劑”的基礎上，再添加磷酸鐵鋰，則正極材料組分為：“正極活性材料+磷酸鐵鋰+導電劑+粘結劑”；因為，磷酸鐵鋰的截止電壓為2.0V，而一般的正極材料（鈷酸鋰、錳酸鋰或三元等）的截止電壓均為3.0V，若根據鈷酸鋰的截止電壓3.0V計算，磷酸鐵鋰就會殘留15%的容量，隨著磷酸鐵鋰的添加量增加，鋰電池放完電后的殘余容量也隨著增加，則鋰電池的存放時間也隨著增加；因此，通過向正極材料中添加磷酸鐵鋰來改善鋰電池因為保護板自放電而造成的失效，從而改善整個鋰電池的自放電，則最終可達到延長鋰電池存放時間的目的。

本發明人通過研究發現：鋰電池放電的電壓是從4.2V放到截止電壓，對于截止電壓為2.0V的磷酸鐵鋰體系來說，如果想把容量全部放完，其電壓需要放到2.0V，而一般的用電器到3.0V就截止了，所以在這種情況下，磷酸鐵鋰只放出了約80%～85%的容量，余下的15%容量殘留在電池里面；因此，在上述可延長鋰電池存放時間的方法中，若磷酸鐵鋰的添加量太少，則起不到明顯的效果；若磷酸鐵鋰的添加量太多，則會影響能量密度；針對這種情況，本發明人對磷酸鐵鋰的加入量進行了優化，通過對實驗數據的綜合分析后，本發明人確定磷酸鐵鋰在鋰電池正極材料中的添加量為鋰電池正極材料總重量的5～10%，所述鋰電池正極材料總重量為（正極活性材料+磷酸鐵鋰+導電劑+粘結劑）的總重量。

本發明還提供一種鋰電池正極材料，該鋰電池正極材料是在現有鋰電池正極材料的組分中再加入磷酸鐵鋰，最終得到的鋰電池正極材料的組分為“正極活性材料+磷酸鐵鋰+導電劑+粘結劑”；所述正極活性材料和現有鋰電池正極材料的正極活性材料一樣為（鈷酸鋰、錳酸鋰或三元等）；所述導電劑采用現有鋰電池正極材料中的導電劑，如石墨或乙炔碳黑等；所述粘結劑采用現有鋰電池正極材料中的粘結劑，如PVDF樹脂或聚偏氟乙烯。

上述鋰電池正極材料中，按重量百分比計算，由正極活性材料80～93%、磷酸鐵鋰5～10%、導電劑1～5%和粘結劑1～5%組成。

采用上述鋰電池正極材料制備鋰電池時，先將上述鋰電池正極材料經現有鋰電池正極的常規制備工藝制備得到鋰電池正極，然后將該鋰電池正極與現有的鋰電池負極再采用現有技術組裝為鋰電池，經檢測發現，該鋰電池的存放時間明顯比現有鋰電池要長。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1.?本發明不同于一般現有技術方案那樣僅僅把磷酸鐵鋰作為正極活性物質，本發明是在以正極材料（鈷酸鋰、錳酸鋰、三元等）為活性物質的正極體系中添加少量的磷酸鐵鋰來改變正極材料組分和配比，從而來改善鋰離子電池因為保護板自放電而造成的鋰電池的失效；