[發明專利]一種高電壓鋰離子電池及其負極材料

無效

• 申請號: 201310747482.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103746102A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 黃奕;陸子新
• 申請（專利權）人: 東莞市特耐克新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/66;H01M4/133
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高電壓鋰離子電池及其負極材料。

背景技術

目前，商業化鋰離子電池由于具有高工作電壓、高能量密度、高倍率充電以及長壽命等特點，被廣泛應用產品廣泛適用于手機、數碼相機、攝錄機、筆記本電腦、移動DVD、MP3、

MP4、航模飛機、電動工具及PDA等便攜式電子產品中。近年來，各種電子產品逐漸向小型化、智能化、功能多樣化和快節奏應用化發展，這對鋰離子電池的性能、快速充電及能量密度提出了更高的要求。提高電池的充電電壓、可以在不增加電池中活性物質條件下有效提高電池容量。

然而，由于石墨層間距（d002≤0.35nm）小于石墨嵌鋰化合物LixC₆的晶面層間距，致使在高電壓循環及快充過程中，石墨層間距改變，易造成石墨層剝落、粉化，還會發生鋰離子與有機溶劑分子共同嵌入石墨層及有機溶劑分解，使得鋰離子形成堆積，表面層鋰離子濃度越來越低，非常容易發生結構塌陷，導致電池的循環性能越來越差及其嚴重惡化，從而不能有效提高在高電壓下的結構穩定性。

在高電壓循環及快充過程中，由于脫出過多鋰離子嵌入負極石墨中，作為目前主流負極活性物質的石墨粉的層間距較小，在高電壓有快充過程中，使得鋰離子無法嵌入，表面層鋰離子濃度越來越低，從而不能有效提高在高電壓下的結構穩定性的問題。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種在高電壓下循環及快充過程中，具有良好結構穩定性的鋰離子電池負極材料及使用該負極材料的具有良好性能的高電壓鋰離子電池。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種高電壓鋰離子電池，它包括鋁外殼和設置于鋁外殼內部的卷芯，所述卷芯由正極片、負極片、隔膜紙卷繞而成，隔膜紙隔開正極片和負極片；所述正極片包括正極集流體，正極集流體上涂覆有鎳鈷酸鋰材料層；所述鋁外殼頂部設置有上蓋鉚釘負極，鋁外殼底部設置有底部正極，其特征在于：所述負極片包括負極集流體，負極集流體上涂覆有負極材料層，負極材料層包含有表面氧化、顆粒分層化和顆粒細化的硬炭，硬炭的碳層間距大于0.37nm。

一種高電壓鋰離子電池負極材料，該負極材料按如下重量百分比進行配比：

????硬炭：90%～96%

????導電劑：3%～5%

??粘結劑：1%～5%；

所述硬炭表面氧化、顆粒分層化和顆粒細化，硬炭的碳層間距大于0.37nm。

本發明有益效果為：本發明所述一種高電壓鋰離子電池及其負極材料，具有良好結構穩定性和良好性能。

附圖說明

附圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，本發明所述的一種高電壓鋰離子電池，它包括鋁外殼1和設置于鋁外殼1內部的卷芯，所述卷芯由正極片4、負極片5、隔膜紙6卷繞而成，隔膜紙6隔開正極片4和負極片5；所述正極片4包括正極集流體，正極集流體上涂覆有鎳鈷酸鋰材料層；所述鋁外殼1頂部設置有上蓋鉚釘負極2，鋁外殼1底部設置有底部正極3，其特征在于：所述負極片5包括負極集流體，負極集流體上涂覆有負極材料層，負極材料層包含有表面氧化、顆粒分層化和顆粒細化的硬炭，硬炭的碳層間距大于0.37nm。電池正極片4包括鈷酸鋰、導電劑、粘結劑和正極集流體。本發明所述的一種高電壓鋰離子電池的制作工藝流程為：配料、涂布、烘烤、輥壓、電池極片制作、烘烤、正負極卷繞、上蓋裝配激光焊、烘烤、注液、化成、分容。

其中，鎳鈷酸鋰材料層按以下材料重量百分比配比：

??鈷酸鋰：90%～96%

??導電劑：2%～5%

??粘結劑：2%～5%?。

本發明所述一種高電壓鋰離子電池負極材料，該負極材料按如下重量百分比進行配比：

????硬炭：90%～96%

????導電劑：3%～5%

????粘結劑：1%～5%；

所述硬炭表面氧化、顆粒分層化和顆粒細化，硬炭的碳層間距大于0.37nm，碳層間距大，改變修飾了石墨表面形態。

硬炭的碳層間距由于大于0.37nm，有利于在碳層之間擴散鋰離子，有利于高電壓循環及進行快速充電，在4.40V或以下時可以保持非常穩定的層狀結構，使在高電壓循環及快充過程中，使得鋰離子有效嵌入負極材料中，當正極材料過量時，仍會保持有效的循環性能，表面層鋰離子在充放過程中得到有效控制，從而有效提高在高電壓下的結構穩定性。