[發(fā)明專利]鋰離子電池正極材料和鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410241172.8
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104009230B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小東;朱華鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市巨兆數(shù)碼有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M2/16;H01M10/056
• 代理公司: 深圳市翼智博知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44320
• 代理人: 彭年才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料以及含有該正極材料的鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著電子產(chǎn)品不斷的開發(fā)，鋰離子電池得到廣泛應(yīng)用，而現(xiàn)在的電子產(chǎn)品在不斷的更新?lián)Q代，同時對鋰離子電池產(chǎn)品的要求也越來越高。目前在整個電池行業(yè)中，各個電池廠家的產(chǎn)品質(zhì)量不一，90％的廠家都處于中低端水平狀態(tài)，在對一些高要求的電子產(chǎn)品上，電池性能不能滿足要求，例如：在早期主要是以藍(lán)牙為主，對電池的性能要求不是很高，只要有一定資金的企業(yè)都能投入到鋰離子電池行業(yè)來，而從目前的市場來看，主要的電子產(chǎn)品為數(shù)碼、平板電腦、超薄手機，電子產(chǎn)品都是觸摸屏顯示，該類產(chǎn)品因受到體積的限制，要求鋰離子電池在體積比容量比常規(guī)鋰離子電池高出很多，如三星部分型號手機在相同體積下，其要求的容量比常規(guī)的高出約12％左右，以現(xiàn)在各廠家的技術(shù)水平，很難達(dá)到這一要求，因此，容量更高的聚合物鋰離子電池，已成為數(shù)碼通訊類產(chǎn)品的首選。

隨著3G/4G時代的來臨，現(xiàn)在的大部分通訊產(chǎn)品具備了上網(wǎng)、打游戲、看電子書、MP3、MP4等多種功能，所以對鋰離子電池的容量要求越來越高。普通的聚合物鋰離子電池受其材料特性的影響，容量上已不能滿足某些特殊人群的需求，因此必須開發(fā)出一種高容量型的數(shù)碼通訊聚合物鋰離子電池。

目前我們所使用的鋰離子電池正極克容量發(fā)揮只有142毫安時/克，對目前智能手機，平板電腦的屏幕大型化，已很難滿足要求，科技的發(fā)展要求我們必須提供體積比更高的鋰離子電池。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，提供一種能提高充放電壓、提升正極容量的鋰離子電池正極材料以及含有該正極材料的鋰離子電池。

一種鋰離子電池正極材料，其包括呈粉狀顆粒的鈷酸鋰材料，所述鈷酸鋰材料中摻雜元素鈮，所述鈷酸鋰材料的中值粒徑D₅₀為16-20微米，所述鈷酸鋰材料的體積壓實密度為4.0-4.2g?/m³，克容量為162?mAh/g?-?175mAh/g。

以及，一種鋰離子電池，其包括正極、負(fù)極、電解液以及位于正負(fù)極之間的隔膜，所述正極的活性材料為上述的鋰離子電池正極材料，所述電池工作電壓為4.35-4.5V。

上述鋰離子電池正極材料采用粉狀顆粒的鈷酸鋰材料，通過對顆粒尺寸進(jìn)行合理配比混合，使材料體積壓實密度為4.0-4.2g/m³，材料容量達(dá)到162-175mAh/g，并摻雜有過渡元素鈮。根據(jù)測試結(jié)果，采用該正極材料的鋰離子電池在4.45V的工作電壓范圍內(nèi)完全能正常工作，例如，在4.45V或4.49V的工作電壓下，鋰離子電池外觀無氣脹變化。因此，通過采用上述正極材料，采用顆粒合理配比以及摻雜有過渡元素鈮，提高電池容量和充放電電壓，可獲得高容量高電壓鋰離子電池。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的鋰離子電池性能檢測數(shù)據(jù)曲線圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明實施例的鋰離子電池正極材料包括呈粉狀顆粒的鈷酸鋰材料，該材料中摻雜元素鈮，所述鈷酸鋰材料的中值粒徑D₅₀為16-20微米，所述鈷酸鋰材料的體積壓實密度為4.0-4.2g?/m³，克容量為162?mAh/g?-?175mAh/g。

鈷酸鋰(LiCoO₂)為層狀結(jié)構(gòu)，空間群為?R3m，氧原子構(gòu)成立方密堆序列，鈷和鋰則分別占據(jù)立方密堆積中八面體的3(a)與3(b)位置；在充放電過程中，材料的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，具有比較好的循環(huán)性能，而且LiCoO₂在可逆性、放電容量、充電效率、電壓穩(wěn)定性等各方面性能均最好。鈷酸鋰?yán)碚撊萘繛?72?mAh/g，而傳統(tǒng)電池使用時實際發(fā)揮容量僅為145mAh/g左右。為了能最大化發(fā)揮正極容量，本實施例主要通過改進(jìn)材料組成、物理化學(xué)特性、形貌等方面，并進(jìn)一步地配合負(fù)極材料、隔膜和電解液等，擴(kuò)大鋰離子電池的工作電壓范圍，盡可能使容量釋放出來，從而達(dá)到以提升體積比容量來提高電池工作電壓范圍。