[發明專利]錳基復合電極、含錳基復合電極的鋰離子電池及制備方法

無效

• 申請號: 201110444544.3
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103187554A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 馬尚德;馮毅;張熠宵;張邦玲;晏莉琴;簡德超;解晶瑩
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/505;H01M4/1393;H01M10/0525
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

1.一種錳基復合電極，其特征在于：所述錳基復合電極由改性尖晶石型錳酸鋰、層狀鎳鈷錳酸鋰、導電劑、粘結劑組成。

2.根據權利要求1所述的一種錳基復合電極，其特征在于：所述改性尖晶石型錳酸鋰的質量百分含量為10%～90%，所述層狀鎳鈷錳酸鋰的質量百分含量為20%～80%，所述導電劑的質量百分含量為2%～8%，所述粘結劑的質量百分含量為2%～8%。

3.根據權利要求1所述的錳基復合電極，其特征在于：所述改性尖晶石型錳酸鋰呈顆粒狀，顆粒表面0.5納米到5納米厚度殼層內的錳離子被其他離子代替，超出該厚度范圍的錳離子不被代替。

4.根據權利要求3所述的錳基復合電極，其特征在于：代替所述改性尖晶石型錳酸鋰顆粒表面錳離子的離子為鋁離子、鈦離子、鋯離子或者鋅離子。

5.根據權利要求1所述的錳基復合電極，其特征在于：所述導電劑為超導碳黑、鱗片石墨、碳纖維或碳納米管中的任意一種或幾種。

6.根據權利要求1所述的錳基復合電極，其特征在于：所述粘結劑為聚偏二氟乙烯。

7.一種含錳基復合電極的錳系鋰離子電池，其特征在于，所述含錳基復合電極的錳系鋰離子電池的正極為權利要求1～6中所述的錳基復合電極。

8.根據權利要求7所述的含錳基復合電極的錳系鋰離子電池，其特征在于，所述含錳基復合電極的錳系鋰離子電池的負極為硬碳、尖晶石型鈦酸鋰或石墨。

9.一種錳基復合電極的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

將除去水分的改性尖晶石型錳酸鋰、層狀鎳鈷錳酸鋰、導電劑和粘結劑按比例量取并均勻混合，得到固體混合物，其中，所述改性尖晶石型錳酸鋰的質量百分含量為10%～90%，所述層狀鎳鈷錳酸鋰的質量百分含量為20%～80%，所述導電劑的質量百分含量為2%～8%，所述粘結劑的質量百分含量為2%～8%；

往所述固體混合物中加入一定量的N-甲基吡咯烷酮，攪拌至液漿細度小于50微米時停止攪拌；

邊往上述液漿中添加N-甲基吡咯烷酮，邊攪拌所述液漿，且攪拌時間不少于1小時，使所述固體混合物均勻分散于N-甲基吡咯烷酮中，當所述液漿的粘度介于2000mPa·s～10000?mPa·s時，停止添加N-甲基吡咯烷酮；

繼續攪拌上述粘度介于2000mPa·s～10000?mPa·s的液漿2小時，再將該液漿涂覆于鋁箔上，并在高溫下蒸發除去N-甲基吡咯烷酮，完成錳基復合電極的制備。

10.一種含錳基復合電極的錳系鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據權利要求9所述的錳基復合電極的制備方法制造錳基復合電極，作為所述含錳基復合電極的錳系鋰離子電池的正極；

步驟2，將除去水分的硬碳或鈦酸鋰或石墨、導電劑和粘結劑按比例量取并混合均勻；往上述固體混合物中加入一定量的N-甲基吡咯烷酮，攪拌至液漿細度小于50微米時停止攪拌，得到混合物液漿；往所述混合物液漿中繼續添加N-甲基吡咯烷酮并攪拌不小于1小時，使所述固體混合物均勻分散于N-甲基吡咯烷酮中，當所述混合物液漿的粘度介于1500mPa·s~8000?mPa·s時停止添加N-甲基吡咯烷酮；再攪拌2小時，得到固液混合物漿；然后將所述固液混合物漿涂覆于銅箔或鋁箔上，并在高溫下蒸發除去N-甲基吡咯烷酮，完成負極的制造；

步驟3，將步驟1制造的正極和步驟2制造的負極分別切成一定形狀的小片，將相等數量的正、負極小片，按照負極、正極相間的方式依次堆積，所有小片之間均用隔膜隔開，然后將所有正極小片連接起來，將所有負極小片連接起來，并分別在正極小片連接處焊接鋁片，在負極小片連接處焊接鎳片或鎳鍍銅片或鋁片，最后用膠帶固定所有正正極小片和負極小片位置使其緊密接觸，完成電芯制造；

步驟4，將步驟3制造的電芯裝進外包裝，并除去所述電芯中的水分；

步驟5，向外包裝中加入電解液，封口并靜置，使電解液充分浸潤銅箔和鋁箔上的固體顆粒；

步驟6，對電池充、放電，并除去外包裝中的氣體，然后封閉氣體排出通道，完成電池的制造。