[發(fā)明專利]鋰離子電池有機負(fù)極材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410488789.X
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104362310A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海英;黃宗令;宋明;萬寧;黃小麗
• 申請（專利權(quán)）人: 四川省有色冶金研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/60;H01M10/0525
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種鋰離子電池有機負(fù)極材料。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li⁺?在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li⁺從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

傳統(tǒng)的鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。

目前主要的鋰離子電池負(fù)極材料主要有碳類、過渡金屬氧化物、錫基以及硅基等。碳類負(fù)極目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，但是在低溫環(huán)境中碳類負(fù)極的電化學(xué)性能較差，原因在于在低溫環(huán)境下鋰離子在碳類負(fù)極材料中的擴散系數(shù)低導(dǎo)致的，另外，碳類負(fù)極脫嵌鋰的電極電位較低，這容易導(dǎo)致鋰枝晶的形成，這嚴(yán)重影響了鋰離子電池的安全性能；過渡金屬氧化物用作鋰離子電池負(fù)極材料時存在的最大問題就是循環(huán)穩(wěn)定性不好，容量衰減較快；而錫基和硅基作為鋰離子電池負(fù)極材料時存在的問題是該類負(fù)極材料在進(jìn)行嵌鋰反應(yīng)時會產(chǎn)生高達(dá)300%的體積膨脹，從而導(dǎo)致該類材料具有較大的容量衰減和較差的容量保持率。上述提到的鋰離子負(fù)極材料主要存在嵌鋰電位、比容量和循環(huán)穩(wěn)定性方面的問題，不能很好應(yīng)用于鋰離子電池體系中。因此，為了發(fā)展高比能量、長循環(huán)壽命、廉價型鋰離子電池，必須開發(fā)新型鋰離子電池負(fù)極材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子電池有機負(fù)極材料，該鋰離子電池有機負(fù)極材料采用鄰苯二甲酸鹽或者不同鄰苯二甲酸鹽的混合物作為鋰離子電池負(fù)極材料的活性物質(zhì)，能夠提升材料的安全性能以及電池材料的穩(wěn)定性，并且該活性物質(zhì)的合成方法簡單，工藝控制性好，生產(chǎn)成本低，能大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

鋰離子電池有機負(fù)極材料，該負(fù)極材料的活性物質(zhì)為鄰苯二甲酸鹽或不同鄰苯二甲酸鹽的混合物，所述鄰苯二甲酸鹽的化學(xué)組成為C₈H₄O₄·R_x；其中，R為Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Cu、Sn、Fe、Zn、Al或Mn，x為2/7、1/3、2/5、1/2、2/3、1或2?。

所述負(fù)極材料的活性物質(zhì)為鄰苯二甲酸鹽。

所述R為Li、Na、K、Rb或Cs，x＝2。

所述R為Mg、Ca、Sr、Zn或Ni，x＝1。

所述R為Fe，x＝2/3或1。

所述R為Sn，x＝1或1/2。

所述R為Mn，x＝1/2，1，?2，2/5，1/3，2/7或2/3。

所述R為Cu，x＝1或2。

所述R為Al，x＝2/3。

所述鋰離子電池負(fù)極材料的反應(yīng)電位為0.8V。