[發明專利]一種導電聚合物包覆正極的鋰離子電池的制備方法

無效

• 申請號: 201110185785.0
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102280656A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 袁希梅;甘躍;褚道葆
• 申請（專利權）人: 南陵恒昌銅箔制造有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/62;H01M4/1391;H01M4/1397;H01M4/1393
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技術領域

本發明涉及鋰離子電池及其制造工藝領域，特別涉及一種導電聚合物包覆正極的鋰離子電池及其制造工藝。?

背景技術

目前，鋰離子電池是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術發展的重點之一。它以其高電壓、高容量、低消耗、無記憶效應、無公害、體積小、內阻小、自放電少、循環次數多等顯著特點在眾多的電池中脫穎而出。鋰離子電池的應用領域不斷擴大，目前其應用已經滲透到包括電話、筆記本電腦、攝像機、數碼相機等眾多民用及軍事領域。另外，國內外也在競相開發汽車，航天和儲能等方面所需的大容量鋰離子電池。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分。目前，應用于鋰離子電池的正極材料主要是嵌鋰過渡金屬氧化物，主要使用層狀LiCoO₂，該材料已在小型電池中得到廣泛應用。但由于其高昂的價格和較差的抗過充電性，使其使用壽命較短，而且鈷有放射性，不利于環保，因此發展受到限制。錳資源豐富、價格便宜，而且安全性較高、易制備，成為鋰離子電池較為理想的正極材料。早先較常用的是尖晶石結構的LiMn₂O₄，工作電壓較高，但理論容量不高，與電解質的相容性不佳，材料在電解質中會緩慢溶解。近年新發展起來層狀結構的三價錳氧化物LiMn₂O₄，其理論容量為286mAh/g，實際容量已達200mAh/g左右，在理論容量和實際容量上都比LiMn₂O₄大幅度提高，但仍然存在充放電過程中結構不穩定，以及較高工作溫度下的溶解問題。人們期望尖晶石LiMn₂O₄能憑其價廉以及相對LiCoO₂安全的優勢在大容量電池中發揮作用。但理論容量不高，與電解質的相容性不佳，材料在電解質中會緩慢溶解。近年新發展起來層狀?結構的三價錳氧化物LiMn₂O₄，其理論容量為286mAh/g，實際容量已達200mAh/g左右，在理論容量和實際容量上都比LiMn₂O₄大幅度提高，但仍然存在充放電過程中結構不穩定，以及較高工作溫度下的溶解問題。故仍不能在實際電池中推廣。LiNiO₂的價格較便宜，理論能量密度達276mAh/g，但制作難度大，且安全性和穩定性不佳。鈷鎳錳酸鋰三元材料，它融合了鈷酸鋰和錳酸鋰的優點，在小型低功率電池和大功率動力電池上都有應用。但該種電池的材料之一-鈷是一種貴金屬，價格波動大，對鈷酸鋰的價格影響較大。鈷處于價格高位時，三元材料價格較鈷酸鋰低，具有較強的市場競爭力；但鈷處于價格低位時，三元材料相較于鈷酸鋰的優勢就大大減小。隨著性能更加優異的磷酸鐵鋰的技術開發，三元材料大多被認為是磷酸鐵鋰未大規模生產前的過渡材料。因此，從資源、環保及安全性能方面尋找鈕離子電池的理想正極活性材料，仍是今后相當一段時間世界化學電源界的研究熱點。正交橄欖石結構的磷酸鐵鋰正極材料已逐漸成為國內外新的研究熱點。LiFePO₄集中了LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂等材料的優點，在理論上是最便宜的。它的另一個特點是對環境無污染。此外，它在大電流放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩性、安全性、壽命長等方面都比其它幾類材料好，是最被看好的電流輸出動力電池。但是LiFePO₄振實密度低、導電性差，這個問題是其最關鍵的問題。導電聚合物具有較高的電導率、摻雜和脫摻雜特性、較高的室溫電導率、較大的比表面積和比重輕等特點，因此可以用于可充放電的二次電池和電極材料。在LiFePO₄表面包覆聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等導電聚合物可以提高其電導率，同時也參與電極反應，聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等導電聚合物的包覆不僅能夠提高LiFePO₄的初始放電容量，而且對其循環性能的提高也有顯著的作用。國內已有人添加聚苯胺來制備磷酸鐵鋰(比如專利CN200810030514.6)，但其制備方法比較復雜，性能不佳，成本較高，且難以工業化。?

發明內容

本發明的目的是提供一種導電聚合物包覆正極的鋰離子電池及其該電池的正、負極片的制作方法。采用本發明制備的導電聚合物包覆正極的鋰離子電池提高了電池的充放電性能，從而提高了已有鋰離子電池的充放電容量。?