[發明專利]鋰二次電池復合電極材料與鋰二次電池

有效

• 申請號: 201210585343.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103904295A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 蔡麗端;林月微;方家振;吳偉新;謝登存
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;鮑俊萍

技術領域

本發明是有關于一種鋰二次電池(lithium?secondary?battery)技術，且特別是有關于一種鋰二次電池復合電極材料與鋰二次電池。

背景技術

鋰二次電池因具有高能量密度、高操作電壓、自放電率低及儲存壽命長的優點，故成為近年來備受矚目的電池系統，廣泛地用在手機、平板計算機、數字相機等可攜式(portable)電子應用產品。早期的鋰電池負極采用鋰金屬，正極為過渡金屬(transition?metal)氧化物的層間化合物(intercalation?compound)(例如：Li_xCoO₂、Li_xMnO₂)，而電解質則為含鋰離子的非水性(non-aqueous)有機電解液，經過數次放電后，此種電池在負極上易產生樹枝狀(dendritic)結晶物，分開正負極材料用的隔離膜容易被刺穿而造成短路，電池會加速變熱，引發電解液與正極材料的分解反應，造成起火燃燒及爆炸等危險。

因此，鋰二次電池的電極表面必須有一層保護層以避免直接接觸電解液，抑制電極去鋰化(delithiation)與電解液所產生的副反應。現有技術的正極表面的保護層的種類為金屬(例如Ag)、金屬氧化物(例如Al₂O₃、ZrO₂)、金屬氟化物(例如AlF₃、ZrF₂)、與一些碳復合物(例如石墨烯graphene)等。皆是于正極表面披覆(coating)無機材料，工藝復雜而且成本高。由此可見，所訴求的鋰二次電池的電極表面的保護層除了促進電化學性和熱穩定性以外，至少需要能提升電池在高溫下的循環壽命(cycle?life)，而且工藝必須簡化以降低成本。

發明內容

本發明提供一種鋰二次電池復合電極材料與一種鋰二次電池，含有介穩態聚合物所構成的復合電極，能有效提升電池在高溫下的循環壽命，顯著提高能量密度。

本發明提出一種鋰二次電池復合電極材料，包括：電極活物粉體以及披覆于電極活物粉體的表面的納米披覆層。其中納米披覆層是由介穩態聚合物、化合物A、化合物B或其組合形成的，所述化合物A為具有反應型末端官能基的高分子單體，所述化合物B為雜環胺基芳香衍生物的起始劑，且納米披覆層對所述鋰二次電池復合電極材料的重量比例為0.005％～10％。

在本發明的一實施例中，所述介穩態聚合物例如是由上述化合物A及上述化合物B反應生成，其中所述化合物A與所述化合物B的摩爾比為10∶1至1∶10。

在本發明的一實施例中，所述化合物B由式(1)至式(9)其中之一表示：

其中R₁為氫原子、1～5個碳的烷基、1～5個碳的烷烯基(alkenyl)、苯基、二甲氨基(dimethylamino)或-NH₂；R₂、R₃、R₄及R₅各自為氫原子、1～5個碳的烷基、1～5個碳的烷烯基、鹵基或-NH₂。

在本發明的一實施例中，所述化合物B是選自由咪唑(imidazole)、咪唑衍生物(imidazole?derivative)、吡咯(pyrrole)、吡咯衍生物(pyrrole?derivative)、吡啶(pyridine)、4-叔丁基吡啶(4-tert-butylpyridine)、3-丁基吡啶(3-butylpyridine)、4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine)、2，4，6-三氨基-1，3，5，-三嗪(2，4，6-triamino-1，3，5，-triazine)、2，4-二甲基-2-咪唑咻(2，4-bimethyl-2-imidazoline，D242)、噠嗪(pyridazine)、嘧啶(pyrimidine)與吡嗪(pyradine)所組成的族群。

在本發明的一實施例中，所述化合物A由式(10)至式(13)其中之一或其組合表示：

其中n為0～4的整數；