[發明專利]高能量密度鋰離子動力電池

無效

• 申請號: 201310663928.3
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103746143A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 顏雪冬;馬興立;潘美姿
• 申請（專利權）人: 寧波維科電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0525;H01M4/505;H01M4/58
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種高能量密度鋰離子動力電池，包括正極、隔膜、負極和電解液，其特征在于，正極包括正極集流體和正極活性材料，正極活性材料為高鎳高容量三元材料，所述高鎳高容量三元材料為Li_nNi_xA_yB_zO₂，其中：1.0≤n≤1.1，0.7≤x≤0.8，0≤y≤0.15，0≤z≤0.15，且x+y+z=1。

2.根據權利要求1所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述A和B分別為金屬元素Co、Mn和Al中的一種。

3.根據權利要求1所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述高鎳高容量三元材料的制備方法為：

(1)制取氫氧化物前驅體：將可溶性鎳鹽與鈷鹽、錳鹽或鋁鹽三種中的兩種一起，與混有氨水的氫氧化鈉溶液進行沉淀反應，形成結構式為Ni_xA_yB_z(OH)₂的前驅體顆粒，其中：x+y+z＝1，0.7≤x≤0.8，0≤y≤0.15，0≤z≤0.15，A和B分別為金屬元素Co、Mn和Al中的一種；然后經洗滌，干燥，得到氫氧化物前驅體；該反應中，氨水的濃度控制在0.4-0.6mol/L，氫氧化鈉控制在4-6mol/L，終點PH值控制在7.6-8.0，前軀體的一次顆粒粒徑控制在1-2μm；

(2)將得到的氫氧化物前驅體與鋰鹽以摩爾比為Li/(Ni+A+B)＝1.1-1.3，進行混合，使之混合均勻；

(3)高溫處理：將上步驟所得的混合物氮氣保護下進行高溫處理；高溫處理的燒結溫度為1000-1200℃，并且采用階梯加熱方式，初期燒結溫度控制在900-1100℃，后期燒結溫度控制在1100-1200℃；然后冷卻，粉碎，過篩即得到高鎳三元鋰離子電池正極材料。

4.根據權利要求1所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，負極包括負極集流體和負極活性材料，負極活性材料為C-Sn-Si高容量復合材料。

5.根據權利要求1所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述C-Sn-Si高容量復合材料為Si-SnC₂O₄，能量密度≥500mAh/g。

6.根據權利要求4或5所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述Si-SnC₂O₄由以下步驟制備而成：

（1）取一定量粒徑為0.1-5μm的硅粉，按Si-SnC₂O₄中Si與SnC₂O₄的質量比為1-10:1計算并取所需量的可溶性亞錫鹽，將硅粉與可溶性亞錫鹽溶于水中，攪拌均勻，得懸濁液，將可溶性草酸鹽溶于水中，得可溶性草酸鹽溶液；

（2）按可溶性亞錫鹽與可溶性草酸鹽的摩爾比為1:1-1.3，將可溶性草酸鹽溶液倒入懸濁液中并不斷攪拌1-3h，得到反應液；用酸液調節整個反應體系的pH為0.5-3；

（3）將反應液進行固液分離，得到的固體經水洗、并在溫度為80-100℃下烘干后，即得Si-SnC₂O₄。

7.根據權利要求6所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述可溶性亞錫鹽為氯化亞錫或硫酸亞錫，所述可溶性草酸鹽為草酸鉀、草酸鈉或草酸銨。

8.根據權利要求1所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述電解液包含3-5種功能添加劑，且每種功能添加劑占電解液的質量百分比為W%，1.0≤W≤5.0；所有功能添加劑的總量占電解液的質量百分比為N%，5.0≤N≤15。

9.根據權利要求8所述的高能量密度鋰離子動力電池，其特征在于，所述功能添加劑選自碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯和鄰苯二酚碳酸酯中的任意3-5種。