[發明專利]高比容量富鋰復合正極材料的穩定化方法無效
| 申請號： | 201110444551.3 | 申請日： | 2011-12-28 |
| 公開（公告）號： | CN103187596A | 公開（公告）日： | 2013-07-03 |
| 發明（設計）人： | 顧海濤;黃莉;羅英;謝朝香;王可;湯衛平;解晶瑩 | 申請（專利權）人： | 上海空間電源研究所 |
| 主分類號： | H01M10/44 | 分類號： | H01M10/44 |
| 代理公司： | 上海航天局專利中心 31107 | 代理人： | 金家山 |
| 地址： | 200245 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 容量 復合 正極 材料 穩定 方法 | ||
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技術領域
本發明涉及鋰離子電池正極材料領域，尤其涉及一種高比容量富鋰復合正極材料的穩定化方法。
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背景技術
鋰離子電池自上世紀九十年代問世以來，經過十幾年的飛速發展，目前技術已經比較成熟，電池制備工藝已日益精確與完善，通過優化制備工藝已很難再大幅度提高電池的能量密度。目前人們主要通過以下幾種措施來達到這一目的：采用高比容量電極材料；采用高工作電壓電極材料；提高電池充電截止電壓；設計新型電池結構。其中，采用高比容量電極材料是人們關注的重點。
LiCoO2容量僅為其理論容量的50%?(~140mAh/g)，且存在著資源和安全性等問題；尖晶石型的LiMn2O4?和橄欖石型的LiFePO4也得到商業化的應用，但是相對于LiCoO2，后兩者的能量密度也沒有明顯提高。一種由Li[Li1/3Mn2/3]O2和層狀LiMO2?(M=Mn,?Ni,?Co等)形成的富鋰復合正極材料，由于具有較高的比容量(>250mAh/g)而引起廣泛的關注。
富鋰復合正極材料xLi2MnO3-(1-x)LiMO2?(0<x≤0.7,?M=Mn,?Ni,?Co等)的充放電機制如下列方程式所示：
充電：
<4.5?V?xLi2MnO3-(1-x)LiMO2→xLi2MnO3-(1-x)MO2+(1-x)Li
>4.5?V?xLi2MnO3-(1-x)MO2→xMnO2-(1-x)MO2+xLi2O
放電：
xMnO2-(1-x)MO2+Li→xLiMnO2-(1-x)LiMO2
研究表明富鋰復合正極材料產生不可逆容量損失及循環穩定性差的主要原因是，充電后氧空位和鋰離子空位的產生及充電過程中正極材料和電解液發生的副反應。目前，主要采用表面包覆的方法來達到富鋰復合正極材料穩定化的目的，但是其工序復雜，在一定程度上限制了該材料的產業化進程，因此，亟待開發一種簡單易行的富鋰復合正極材料穩定化方法。
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發明內容
本發明的目的是針對現有富鋰復合正極材料首次不可逆容量損失大、循環穩定性差等缺點，提供一種高比容量富鋰復合正極材料的穩定化方法，該穩定化方法基于富鋰復合正極材料組分的特點，采用階躍式充放電的方法，使富鋰復合正極材料不可逆容量損失降低，循環穩定性顯著提高，從而達到穩定富鋰復合正極材料的目的。
為了達到上述發明目的，本發明提供一種高比容量富鋰復合正極材料的穩定化方法，包括以下步驟：步驟1，將充電截止電壓設定在低電壓范圍內，進行充放電循環；步驟2，將充電截止電壓設定在高電壓范圍內，進行充放電循環。
上述富鋰復合正極材料的穩定化方法，其中，?所述低電壓范圍為4-4.5V，所述高電壓范圍為4.6-5V。
上述富鋰復合正極材料的穩定化方法，其中，所述步驟1中，以倍率為0.05C-0.3C，進行充放電循環，放電截止電壓為1-3V，循環次數為1-10次。
上述富鋰復合正極材料的穩定化方法，其中，所述步驟2中，以倍率為0.05C-0.3C，進行充放電循環，放電截止電壓為1-3V，循環次數為1-10次。
上述富鋰復合正極材料的穩定化方法，其中，所述富鋰復合正極材料的化學式為xLi2MnO3-(1-x)LiMO2?，其中，0＜x≤0.7,?M為Mn、?Ni、或者Co。
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