[發(fā)明專利]一種鋰電池正極結(jié)構(gòu)組合及其制備方法、鋰電池電芯在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711371023.3 | 申請日: | 2017-12-19 |
| 公開(公告)號: | CN108336302A | 公開(公告)日: | 2018-07-27 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 張曉琨;宋世湃 | 申請(專利權(quán))人: | 成都英諾科技咨詢有限公司 |
| 主分類號: | H01M4/131 | 分類號: | H01M4/131;H01M4/1391 |
| 代理公司: | 成都帝鵬知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 51265 | 代理人: | 黎照西 |
| 地址: | 611731 四川省*** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 正極結(jié)構(gòu) 緩沖層 正極層 正極集流體 鋰電池正極 結(jié)構(gòu)組合 鋰離子化合物 電解質(zhì) 鋰電池電芯 制備 不可逆反應 高壓充電 可逆容量 循環(huán)性 鋰電池 緩沖 塌陷 電池 | ||
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種鋰電池正極結(jié)構(gòu)組合及其制備方法、鋰電池電芯。一種鋰電池正極結(jié)構(gòu)組合,包括正極結(jié)構(gòu)和形成在所述正極結(jié)構(gòu)上的緩沖層,所述正極結(jié)構(gòu)包括正極集流體和形成在所述正極集流體上的正極層。所述緩沖層形成在所述正極層之上,且所述正極集流體、正極層和緩沖層疊加設(shè)置。所述正極層包括鋰離子化合物,所述緩沖層包括鋰離子化合物。所述緩沖層能有效阻止電解質(zhì)和正極結(jié)構(gòu)直接接觸,避免電解質(zhì)中的微量HF與正極結(jié)構(gòu)的不可逆反應,同時抑制高壓充電下正極結(jié)構(gòu)的塌陷,從而使得該正極結(jié)構(gòu)制成的電池的可逆容量和循環(huán)性得到提升。
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種鋰電池正極結(jié)構(gòu)組合及其制備方法、鋰電池電芯。
【背景技術(shù)】
上世紀90年代SONY公司開發(fā)第一代商用鋰電池以來,由于鋰電池具有高能量密度和輸出工作電壓的優(yōu)點,被廣泛用于數(shù)碼電子產(chǎn)品、電動汽車及大規(guī)模儲能等方面。正極材料是鋰電池的重要組成部分,直接影響著鋰電池的容量、循環(huán)性能等參數(shù)。常見的正極材料有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料等。在各種正極材料中,鈷酸鋰(LiCoO2)由于其周期穩(wěn)定性好、可逆性好、能量密度高、制備方便,被廣泛用于各個領(lǐng)域。許多研究者發(fā)現(xiàn)通過提高截止電位能夠顯著提升LiCoO2電池的容量,但是在高電壓下,LiCoO2正極材料結(jié)構(gòu)會發(fā)生不可逆的塌陷,從而導致容量快速衰減。目前有文獻報道正極材料LiCoO2表面進行金屬氧化物包覆能改善這一問題。例如現(xiàn)有技術(shù)中揭示當LiCoO2極片表面濺射一層厚度為200nm摻有2%Al2O3的ZnO薄膜時,在3.0V–4.5V之間進行充放電150圈之后其容量保有率為90%,而未作處理的LiCoO2電池容量保有率只有46%。氧化物涂層有效阻止電極材料與電解質(zhì)直接接觸,抑制電極材料充放電過程中的相變,增強了高電壓下LiCoO2材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,使電池的可逆容量和循環(huán)性能得到提升。但是金屬氧化物本身的鋰離子傳導性較差,將降低LiCoO2材料與電解質(zhì)之間的鋰離子傳輸速率,從而影響電池的倍率性能。此外,鋰電池充放電過程中,電極表面會生成一層固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜),其主要成分為鋰的化合物,穩(wěn)定的SEI膜能有效阻止有機大分子進入電極材料結(jié)構(gòu)中增強電極穩(wěn)定性,從而有效提高電池的循環(huán)性能,但同時也會造成一部分鋰損失,因此,如何生成穩(wěn)定的SEI膜將是解決LiCoO2電池高容量、高電壓、高能量等高性能的關(guān)鍵問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
為克服目前鋰電池正極結(jié)構(gòu)容易發(fā)生不可逆的塌陷,導致鋰電池結(jié)構(gòu)電能容量變低,充放電循環(huán)效果變差的問題,本發(fā)明提供一種鋰電池正極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,比容量高、充放電循環(huán)效果好的鋰電池正極結(jié)構(gòu)組合及其制備方法、鋰電池電芯。
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題,提供一技術(shù)方案:
一種鋰電池正極結(jié)構(gòu)組合,包括正極結(jié)構(gòu)和形成在所述正極結(jié)構(gòu)上的緩沖層,所述正極結(jié)構(gòu)包括正極集流體和形成在所述正極集流體上的正極層。所述緩沖層形成在所述正極層之上,且所述正極集流體、正極層和緩沖層疊加設(shè)置。所述正極層包括鋰離子化合物,所述緩沖層包括鋰離子化合物。
優(yōu)選地,所述緩沖層的鋰離子化合物包括快離子導體,所述快離子導體具體為Li1+yAyTi2-x-yMx(PO4)3(0≤x≤2,0≤y≤2和0≤x+y≤2,A=Al、Ga、In、Sc、Y,M=Ge、Zr、Hf等)、La2/3-xLi3xTiO3(0.05<x<0.167)、LiNbO3、LiPON、Li2CO3中的任一種。
優(yōu)選地,所述緩沖層的厚度為5-20nm。
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