[發明專利]一種高比功率鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201110325132.8
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102361095B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 劉三兵;劉志遠;劉云建
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/505;H01M4/38;H01M4/525;H01M10/0565
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司34107
• 代理人: 馬榮

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池及其制備方法，尤其涉及一種高比功率鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

隨著社會發展和科技進步，人們對能源的需求越來越大。相比傳統的鉛酸蓄電池、Ni-Cd、Ni-MH電池來說，鋰離子蓄電池具有對環境友好、比能量高(140Wh/kg)、電壓平臺高、循環壽命長、自放電小、無記憶效應等特點，已廣泛應用于軍用、民用領域，包括3G電子產品、各種電動工具等，并有希望作為動力源應用于混合動力車、電動汽車領域。

目前商業化的鋰離子電池正極材料主要為LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、NCM(鋰鎳鈷錳氧)三元和NCA(鋰鎳鈷鋁氧)三元等材料，負極材料主要為石墨類材料，電解液以LiPF₆作為鋰鹽的有機液體電解液為主。由于正極材料的比容量為110～165mAh/g，組成電池的放電電壓平臺在3.6～3.8V，鋰離子電池要實現在電動汽車領域的廣泛應用，其比功率或比功率仍有待提高；且有機液體電解液存在易漏液及易燃易爆的安全隱患等問題。

例如申請號為200810244353.0.A的中國專利申請中公開的鋰離子動力電池，其正電極活性物質為錳酸鋰，負電極活性物質為石墨類碳材料，電解液、隔膜材料及電池結構均采用常規技術，其鋰離子單體動力電池電壓只能達到3.8V，而且錳酸鋰材料本身比容量較低，一般在110mAh/g左右，比容量與比功率都比較低。

例如申請號為200710163888.0.B的中國專利申請中公開的高功率鋁塑軟包裝鋰離子電池，其正電極材料采用表面包覆處理的三元系鋰鎳鈷錳氧材料，負電極活性材料為石墨，電解液為常規的有機電解液，該電池通過優化電池設計和結構，可以進行高倍率放電，但該鋰離子電池工作電壓只能達到3.8V，比功率比較低。

又例如中國專利申請號為200810141697.9的專利申請中，公開了一種的鋰離子電池體系，采用錳酸鋰與三元材料LiNi_1/5～2/5Co_1/5～2/5Mn_1/5～2/5O₂復合的正極材料，復合正極材料中錳酸鋰和三元材料LiNi_1/5～2/5Co_1/5～2/5Mn_1/5～2/5O₂的重量比為：50∶50～80∶20。負電極活性材料為石墨，電解液為常規的有機電解液，雖然混合的兩種正極材料可以優劣互補，但也沒有能提高現有鋰離子電池工作電壓和比功率。

發明內容

本發明的目的是提供一種高比功率鋰離子電池，解決目前鋰離子電池比功率不高的問題。

本發明的另一個目的是研究出制造出上述高比功率鋰離子電池的方法，使這種方法的工藝簡單，易于批量化，大型化。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高比功率鋰離子電池，由正電極、凝膠態聚合物電解質薄膜、聚乙烯多孔膜、凝膠態聚合物電解質薄膜和負電極依次通過堆疊或卷繞封裝而成；所述正電極的活性材料為LiNi_0.5Mn_1.5O₄尖晶石型化合物，或是它的摻雜改性化合物Li_xNi_0.5-yMn_1.5-zM_y+zO_4-w，式中0.9＜x＜1.1，y＞0，z＞0，0＜y+z＜0.1，0≤w＜2，M選自Al、Mg、Ti、Cr、Zr、Cu、Mo、Fe、Co、V、F中的一種或多種；所述正電極的活性材料或是LiNi_0.5Mn_1.5O₄，Li_xNi_0.5-yMn_1.5-zM_y+zO_4-w兩者之一的C、ZnO、SiO₂、Al₂O₃包覆改性化合物；所述負電極的活性材料為硅基復合材料、錫基復合材料、天然石墨、人造石墨、碳纖維、中間相碳微球、硬碳等電位接近鋰電位的可嵌入鋰的化合物中的一種或多種。