[發明專利]一種鋰離子動力電池和鋰離子動力電池的制備方法

有效

• 申請號: 201110231029.7
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102299371A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李寶玉;王保;劉興福
• 申請（專利權）人: 珠海鋰源新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/62;H01M10/058
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明涉及一種鋰離子動力電池和鋰離子動力電池的制備方法。

背景技術

世界能源與環保形勢日趨緊張，電池作為新能源越來越受到人們的青睞。鋰離子電池由于其能量密度高，體積輕，重量小，環保無污染，成為新能源發展的主要方向。隨著電動汽車、空間技術、國防工業以及電力儲能系統等的迅猛發展，對二次電池的比容量、循環壽命、安全性等方面提出了更高的要求，改進和提高電池的電化學性能可從電極材料等方面入手。

傳統的鋰離子電池無不以石墨作為負極材料主要活性物質。以石墨作為負極活性物質的配方已經比較成熟。石墨為負極的鋰離子電池體系，也有自身固有的缺陷。如電壓過高容易“析鋰”，造成安全性隱患，目前商品化的鋰離子電池負極材料大多都是嵌鋰碳材料。負極材料表面形成的保護膜，在循環使用過程中由于持續不斷的化學反應及晶型變化，也在不斷的影響電池的循環性及電性能。并最終造成性能下降及電池衰減。同時，石墨電極還存在電解液的共嵌入問題，這也將影響電極的循環穩定性。

鈦酸鋰負極材料為尖晶石結構鈦酸鋰超細粉末，是一種高性能、高倍率型的鋰二次電池負極材料。LTO相對于鋰電極的電位為1.55V，理論比容量為175mAh/g,實際比容量150-160?mAh/g,并集中在平臺區域，具有良好的循環性能和優良的充放電平臺。?在Li嵌入或脫出過程中，晶型不發生變化，體積變化小于1%，因此被稱為“零應變材料”，這具有重要意義，能夠避免充放電循環中由于電極材料的來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環性能和使用壽命，減少了隨循環次數增加而帶來比容量大幅度的衰減，是（Li₄Ti₅O₁₂）具有比碳負極更優良的循環性能。鈦酸鋰不存在電解液共嵌入問題，不會由于SEI的不穩定而影響循環壽命。鈦酸鋰負極材料具有穩定的物理和化學性質，不與電解液反應，具有突出的使用穩定性和安全性。在25℃下，Li₄Ti₅O₁₂的化學擴散系數為2×10^-8cm²/s,比碳負極材料中的擴散系數打一個數量級，高的擴散系數使得該負極材料可以快速、多循環充放電。鈦酸鋰材料電勢比純金屬鋰的高，不易產生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎。被認為可徹底解決鋰電池的安全性。

正極材料也是鋰離子動力電池的一個重要組成部分，最先由索尼公司產業化的正極材料主要采用了鈷酸鋰（LiCoO₂），而現在由于鈷資源越來越匱乏，其價格也越來越高，同時其熱穩定性較差，對環境也有較大的破壞作用，因此，越來越多的研究人員和工程人員將目光投向了其他的正極材料，鋰離子動力電池備受關注的正極材料還有LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO4等，LiNiO₂容量較大，但是制備起來比較困難，得到比較純的物質很難，而且其安全性能不好；LiMn₂O₄價格相對便宜，安全性能也較好，然而，其循環性能較差，容量不高，同時高溫性能不佳，LiFePO₄不含貴重元素，原料廉價，資源極大豐富，然而，以LiFePO₄為正極活性物質的電池的電壓較低。

錳酸鋰的電位較高，同時錳酸鋰具有價格低、電位高、環境友好、安全性能高等綜合優點，受到越來越多的人關注。

制作電極漿料時，常用的粘合劑為PVDF，常用的溶劑為NMP，然而，使用NMP的問題在于：環境污染大，NMP屬于易燃易爆的物品，在制作電極漿料的過程中，需要注意及時將NMP通風散發除去，另外，由于NMP可吸水，進而影響粘合劑的粘合性能，因此，在制作電極的過程中，必須要控制NMP的含水率，因此，工藝會變得復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子動力電池及其制備方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種鋰離子動力電池，負極材料是由以下質量百分比的原料組成：83-94%的鈦酸鋰、2-10%的粘合劑、3-10%的導電劑，正極材料由以下質量百分比的原料組成：82-93%的錳酸鋰、1-10%的粘合劑、4-12%的導電劑。

所述的粘合劑為LA132、LA133、LA135中的至少一種。

所述的導電劑為SP、超導碳黑、導電石墨、碳納米管中的至少一種。

一種鋰離子動力電池的制備方法，包括以下的步驟：