[發明專利]一種電池正極和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201310354902.0
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103400963A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王瓏
• 申請（專利權）人: 青海綠草地新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 張苗;王崇

技術領域

本發明是關于一種電池正極和采用該正極的電池，更具體地說是關于一種電池正極和采用該正極的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子二次電池因具有電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電率低、無污染、生產成本低、可回收利用等特點，而被廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、攝像機及各種便攜式電動工具和電子儀表等，并已成為國際上公認的“綠色電池”。

鋰離子二次電池作為各類電子設備的能源被廣泛應用的同時，人們對它性能的要求也越來越高，人們出于對使用時間和使用壽命的考慮，都要求作為能源供應者的電池具有較高的初始容量、在反復的充放電過程中具有較好的容量保持率而表現出良好的循環性能的同時，還希望電池在苛刻環境中使用時仍能夠顯示出其優良的電化學性能。例如，為了滿足某些特殊工作場合的需要，要求鋰離子二次電池在高溫（55℃）以及低溫（零下40℃）環境下，不但能夠進行正常的充、放電，而且需要較高的初始容量從而保證其相對較長的使用壽命。但是，現有技術的鋰離子二次電池往往無法在高溫和低溫下兼顧良好的電化學性能。因此，研究開發出一種能夠在苛刻環境中仍具有良好電化學性能的鋰離子二次電池的需要就顯得尤為迫切。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的、在苛刻環境中仍具有良好電化學性能的電池正極和采用該正極的鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明提供一種鋰離子電池的正極，該正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，其中，所述正極材料還含有含鎂材料。

本發明的另一個目的是，提供一種鋰離子電池，該電池包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內，所述極芯包括正極、負極及隔膜，其中，所述正極為本發明提供的正極。

本發明的發明人發現，在制備鋰離子電池正極時，在正極材料中加入含鎂材料，特別優選為鎂的含氧酸鹽，更優選為釩酸鎂，并將該正極應用于鋰離子二次電池中，能夠使制備得到的電池兼顧良好的耐高溫性能和耐低溫性能。例如，以實施例1-12為例，電池A1-A12在55℃下的初始放電容量能夠達到額定容量的94%以上，同時，其在-40℃下的初始放電容量能夠達到額定容量的73%以上，由此充分說明，本發明提供的電池在苛刻環境中使用時仍能夠具有良好的電化學性能。進一步優選情況下，在正極材料中含有所述含鎂材料（特別優選為鎂的含氧酸鹽，更優選為釩酸鎂）的前提下，向所述正極材料中進一步加入氧化釔和/或氧化鈮，能夠使本發明的發明目的得以更好的實現。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

根據本發明，所述鋰離子電池正極包括集電體及涂覆和/或填充于集電體上的正極材料，所述正極材料含有正極活性物質、導電劑和粘合劑，其中，所述正極材料還含有含鎂材料。

本發明的發明人發現，由于正極材料中含鎂材料的加入，使采用該正極材料制得的正極制備的電池能夠兼顧優良的耐高溫性能和耐低溫性能。

盡管只要在正極材料中加入本發明所述的含鎂材料即可實現本發明的發明目的，但是，優選情況下，為了進一步提高本發明所述鋰離子電池在苛刻環境中使用時的綜合電化學性能，以正極活性物質為基準，所述含鎂材料的含量為5-10重量%，更優選情況下，以正極活性物質為基準，所述含鎂材料的含量為5-8重量%。

按照本發明，所述含鎂材料優選為鎂的含氧酸鹽中的一種或多種。更優選情況下，所述鎂的含氧酸鹽為釩酸鎂。

按照本發明，優選情況下，所述正極材料還含有氧化釔和/或氧化鈮，氧化釔和/或氧化鈮的加入，能夠進一步改善使采用該正極材料制得的正極制備的電池的耐高溫性能和耐低溫性能，即具有更高的初始放電容量。以正極活性物質為基準，所述氧化釔和氧化鈮的總含量優選為1-5重量%，更優選情況下，以正極活性物質為基準，所述氧化釔和氧化鈮的總含量為1-3.5重量%。

根據本發明，所述氧化釔和氧化鈮可以同時含有亦可以只含有其中之一。本發明的發明人意外地發現，當在正極材料中同時含有氧化釔和氧化鈮時，其性能的改善更為顯著。其中，氧化鈮和氧化釔二者的重量比的可調節范圍較寬，綜合考慮成本和效果，氧化釔和氧化鈮的重量比進一步優選為0.5-1:1，最優選為0.6-0.8:1。更優選情況下，當含鎂材料與氧化釔和氧化鈮的總重量的重量比進一步優選為1.5-5:1時，效果的改進更為顯著。