[發明專利]一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池

在審

• 申請號: 201811377044.0
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109546115A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 劉劍;陳飛;李兵;王冉;余瑩瑩
• 申請（專利權）人: 安徽安凱汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池，其特征在于，包括正極、負極、電解液和隔膜；

所述正極的主要材料為高鎳富鋰錳基固溶體，高鎳富鋰錳基固溶體的主要成分為aLi[Ni_xCo_yAl_(1-x-y)]O₂·(1-a)Li₂MnO₃，0<a<1；aLi[Ni_xCo_yAl_(1-x-y)]O₂·(1-a)Li₂MnO₃為LiMO₂和Li₂MnO₃按比例形成的固溶體化合物，LiMO₂中M是一種過渡金屬元素或幾種過渡金屬元素，M包括Cr、Mn、Co、Ni、Ni-Co、Ni-Mn、Ni-Co-Mn、Ni-Co-Al、Fe和Ru，Li₂MnO₃的含量占高鎳富鋰錳基固溶體總重量不小于10％；

所述負極包括基板和附在所述基板上的負極碳材料，所述負極碳材料為硅基、錫基、石墨烯組成的新型復合碳材料，以石墨烯基酚醛樹脂為碳源，采用水合肼作為還原劑，在氬氣環境下高溫裂解制備得到的硅基-石墨烯復合材料；

所述電解液包括高純度有機溶劑、電解質鋰鹽和添加劑；

所述高純度有機溶劑由碳酸乙烯酯和一種或幾種鏈狀碳酸酯混合而成；

所述電解質鋰鹽為以C、B為中心原子的鋰鹽；

所述添加劑采用腈類溶劑；

所述隔膜采用聚酰亞胺隔膜，聚酰亞胺隔膜用靜電紡絲法制備得到。

2.根據權利要求1所述的一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池，其特征在于，M為Ni-Co-Al三種元素，aLi[Ni_xCo_yAl_(1-x-y)]O₂·(1-a)Li₂MnO₃歸屬于空間群R-3m型的α-NaFeO₂型層狀結構，Li₂MnO₃、LiMO₂、LiCoO₂均歸屬于空間群R-3m型的α-NaFeO₂型層狀結構。

3.根據權利要求1所述的一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池，其特征在于，aLi[Ni_xCo_yAl_(1-x-y)]O₂中的Ni的比例x＝1/3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.85或0.9。

4.根據權利要求1所述的一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池，其特征在于，所述高鎳富鋰錳基固溶體含有的金屬合金粉末M的重量百分比為50％-85％。

5.根據權利要求1所述的一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池，其特征在于，所述鏈狀碳酸酯與碳酸乙烯酯以任意比例互溶。

6.根據權利要求1所述的一種高鎳富鋰錳基固溶體正極材料的NCA三元電池，其特征在于，所述電解質鋰鹽為LiC(CF₃SO₂)₃和LiCH(CF₃SO₂)₂混合液或者LiFNFSI與LiBOB形成的固溶體。