[發(fā)明專利]鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680052267.2
• 申請日: 2016-08-11
• 公開（公告）號: CN108028354B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: H·海因;B·什蒂奧斯尼;T·韋爾勒
• 申請（專利權(quán)）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/058;H01M4/58
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 宓霞

鋰離子電池，其中正電極包括部分地鋰化的材料作為活性材料，并且負電極包括部分地鋰化的材料作為活性材料。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池以及一種用于制備鋰離子電池的方法。

背景技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，參見例如T.在R.Korthauser,Handbuch Lithium-Ionen-Batterien，第9章，Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013關(guān)于(二次)鋰離子電池的內(nèi)容或者參見例如文獻EP0017400A1，用完全脫鋰的陽極(典型地為不含鋰的石墨陽極)和100％鋰化的陰極(例如在作為LiCoO₂的晶格中具有最大鋰含量的所謂鋰鈷氧化物(LCO)陰極)來制備鋰離子電池(LIZ)。

在制備中當閉合LIZ的殼體之后，所述電池首先處于未充電的狀態(tài)，也就是說，負電極(也被稱為陽極)的石墨首先沒有負載鋰(Li)。可循環(huán)的鋰首先完全存在于正電極(也被稱為陰極)中。

為了使LIZ準備好進行應用，一開始需要將LIZ充電，即所謂的化成(Formation/Formierung)。在此首次將LIZ充電直至允許的充電結(jié)束電壓，然后任選地首次放電至允許的放電結(jié)束電壓。在第一次充電過程中，在負電極的石墨表面周圍形成保護層，所述保護層被稱為電極-電解質(zhì)界面(固態(tài)電解質(zhì)界面，縮寫為SEI)。SEI是鋰離子導體并且包含永久的含鋰化合物，使得因此結(jié)合的Li的量永久無法用于循環(huán)。這些反映Li損失的化合物通常為Li₂CO₃，其典型地作為電解質(zhì)分解產(chǎn)物結(jié)合在SEI中并且不再參與其它電化學反應。

例如，根據(jù)T.在R.Korthauser,Handbuch Lithium-Ionen-Batterien，Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013中，在智能手機中應用時主要使用包含LiCoO₂和石墨的軟包電池作為鋰離子電池。在第一次充電時充電至最高4.2V，其中在這個邊界條件下約50摩爾％的Li離子從LiCoO₂中脫出。在這些Li離子第一次嵌入到石墨陽極時，導致電解質(zhì)在陽極上的分解，其中分解產(chǎn)物如Li₂CO₃包含鋰離子，因此不能插入陽極中。電解質(zhì)分解產(chǎn)物的形成是不可逆的，并且不再將由此結(jié)合的鋰提供給其它電化學反應或循環(huán)。在第一次放電和進一步的充電-放電過程時，相應地將更少的Li離子提供給循環(huán)。即，第一次放電容量小于第一次充電容量。這種損失也被稱為化成損失。所述化成損失尤其與所使用的陽極類型和電解質(zhì)定量地相關(guān)。

在化成時存在如下反應

[陰極：2.4LiCoO₂]+[陽極：C₆(石墨)]→[陰極：2.4Li_0.5CoO₂]+[陽極：LiC₆]+0.1Li₂Co₃(SEI)。

在以下放電反應中，呈Li_0.5CoO₂形式的過量的脫鋰的陰極材料作為損失材料保留，所述損失材料在不參與循環(huán)過程的情況下被過量地夾帶在LIZ中。在由天然石墨制成的負電極與正LCO電極組合的情況下，損失材料為活性LCO的約10％，也就是說，在制備時以相對于標稱容量10％的過量來提供材料LCO。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于描述一種改進的鋰離子電池和一種改進的用于制備鋰離子電池的方法。

該目的通過根據(jù)本發(fā)明的鋰離子電池以及根據(jù)本發(fā)明的用于制備鋰離子電池的方法來實現(xiàn)。

具體地，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

項目1.鋰離子電池，

其特征在于，

-正電極包括部分地鋰化的材料作為活性材料，并且