[發明專利]一種鋰離子電池

無效

• 申請號: 201210180329.1
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102694201A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 姜玲燕
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/583
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高能量密度的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、循環性能好、工作電壓高、無記憶效應等優點，成為應用最為廣范的二次電池之一。隨著電子技術的飛速發展，人們對鋰離子電池提出了更高的能量密度及更長的循環性能等要求。因此，開發高性能的正極材料對于鋰離子電池的發展顯得尤為重要。

在目前商品化的鋰離子電池正極材料中，應用最廣泛、最為成熟的正極材料為鈷酸鋰(LiCoO₂)，其在4.2V工作截止電壓下的可逆克容量僅為140mAh/g左右，相對較低。提高電池的工作電壓，可使得正極材料發揮出更高的容量，從而提高電池的能量密度，如將LiCoO₂的工作電壓從目前的4.2V提高到4.3V，克容量可以提高10%，而能量密度可以提高5%。但是隨著工作電壓的提高，電解液更易被氧化、循環衰減加速、安全性能降低、實際使用的風險增加。

近來，鎳鈷錳系三元材料Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂（0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.4）得到迅速發展，其成本較低，安全性能好，且在容量發揮上已經超過LiCoO₂，越來越吸引研究者的關注。

將鎳鈷錳系三元材料與鈷酸鋰正極材料混合使用，可以結合兩者的優點，以達到降低材料成本，改善電池的電化學性能與安全性能的目的。此外，改變LiCoO₂的形貌，使其具有與三元材料相似的二次顆粒形貌，也能極大提高其性能。此外，通過一定手段將少量特定元素或其氧化物均勻地摻雜進入正極材料體相內或沉積在正極材料表面，可以有效的改善材料表面與電解液的副反應，從而改善鋰離子電池的高溫存儲性能與安全性能，使材料能應用到更高的充電截止電壓下時也具有穩定的結構，從而顯著提升電池容量。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種適用于高充電截止電壓條件且具有高能量密度的鋰離子電池。

本發明的技術方案為，一種鋰離子電池，包括正極極片、負極極片、隔離膜以及電解液，正極極片與負極極片均由活性材料、導電添加劑、粘結劑與集流體所組成，導電添加劑為由零維、一維和二維碳材料混合所成的三維空間導電網絡。片狀的導電碳材料能夠形成導電網絡框架，而線狀的導電碳則能夠穿插在二維片狀導電碳層面間，或者二維片狀導電碳外部形成線狀交聯的導電網絡，進一步的，零維導電碳顆粒能夠在一維線狀與二維片狀導電碳間搭建成導電點，補償懸空于線狀或者面狀的網絡中的微小的正極材料顆粒的導電性能，從而形成有效的三維空間導電網絡，極大程度的改善正、負極極片的導電性能，顯著提高電池的倍率性能與低溫性能。

作為本發明的進一步改進，活性材料由A、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，?A為LiCoO₂，B為LiCoO₂。A與B均經元素M摻雜包覆處理，摻雜元素M為Mg、Ti、Al、Zr、F中的任意一種或兩種；包覆物為元素Mg、Ti、Al、Zr等中任意一種或兩種元素的氧化物，或磷酸鹽，或氟化物，或氧化物、磷酸鹽與氟化物的混合物。其中，A所占的質量百分數為40?%-90%，更優選的范圍為60%-90%。通過有效手段將少量特定元素均勻地摻雜進入正極材料體相內，或將其氧化物或磷酸鹽或氟化物均勻沉積在正極材料表面，可以有效的改善材料表面與電解液的副反應，從而改善鋰離子電池的高溫存儲性能與安全性能，使材料能應用到更高的充電截止電壓下時也具有穩定的結構，從而顯著提升電池容量。