[發明專利]一種可充電鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201910190413.3
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN110010957A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 王春歌;王海帆;肖佩豪杰
• 申請（專利權）人: 深圳市深清新型材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0587;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/04
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本發明涉及一種可充電鋰離子電池及其制備方法，其中，鋰離子電池包括電池殼、電池芯和電解質，其中電池芯和電解液密封于電池殼內；所述電池芯包括正極、隔膜和負極；所述的電解質包括液態有機電解質、液態無機電解質和凝膠型聚合物電解質；所述正極由正極集流體及位于兩側表面的活性物質組成；負極由負極集流體及位于兩側表面的活性物質組成；隔膜位于正極與負極之間。本發明提供的可充電鋰離子電池，一方面可以克服鋅錳干電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等的使用壽命短、安全性差等缺點，另一方面能夠克服傳統鋰離子電池電壓平臺無法適配的缺點。

技術領域

本發明涉及化學儲能電池技術領域，特別涉及一種可充電鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

隨著人們生活水平的提升以及含遙控器家用電器、兒童玩具數量以及種類的豐富，人們對于高穩定性、高可靠性、高安全性高循環壽命以及可充電性電池的需求日益增加。1.5V電池作為該領域的主要能量存貯載體，目前市場上主要有以下幾種類型：1)鋅錳干電池，該電池為一次電池，電池能量密度低，使用壽命壽命短，無法二次利用，而且由于其鋅錳干電池的回收率只有不足3％，電池隨意拋棄會造成大量的資源浪費和環境污染，同時該電池由于采用強堿性的電解液，電池漏液容易引發安全事故；2)鎳鎘電池，該電池為可充電電池，經濟耐用，但由于該電池有嚴重的“記憶效應”，電池使用不當，容量會急劇衰減，造成電池使用壽命大打折扣；3)鎳氫電池，該電池為二次電池，能量密度相對較高，可重復使用，特殊制備的功率型電池可以進行大電流充放電，但該電池的缺點是電壓平臺較低(僅為1.2V)，高溫和低溫差，成本高昂。綜合來看，目前的三種主流電池普遍存在回收率低、使用壽命短、高低溫性能差、污染環境的缺點。

鋰離子電池和以上三種主流電池相比，擁有能量密度高、自放電小、循環性能優異、安全性好、高低溫性能好等優點。但是傳統的鋰離子電池的電壓平臺分別為2.4V、3.2V、3.6V-3.8V，如果用在現有的1.5V電池的使用場景上面，容易造成用電器燒毀等嚴重問題，存在較大的安全隱患，因此無法適配。

發明內容

本發明的目的在于，解決傳統傳統的鋰離子電池存在的上述問題。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種可充電鋰離子電池，包括電池殼、電池芯和電解質，其中電池芯和電解液密封于電池殼內；所述電池芯包括正極、隔膜和負極；所述的電解質包括液態有機電解質、液態無機電解質和凝膠型聚合物電解質；所述正極由正極集流體及位于兩側表面的活性物質組成；負極由負極集流體及位于兩側表面的活性物質組成；隔膜位于正極與負極之間。

在一個實施例中，所述正極集流體為鋁箔，厚度為6μm～50μm；所述正極活性物質層由預嵌鋰的鋰鈦氧化物材料、導電劑和粘結劑組成，厚度為1μm～300μm，鈦酸鋰∶導電劑∶粘結劑的質量比為50～95∶2～25∶2～25。

在一個實施例中，所述預嵌鋰的鋰鈦氧化物材料的分子式為Li4+xMdTi5+yO12+z，其中-0.2≤x≤7，-0.2≤y≤0.2，-0.2≤z≤0.2，0≤d≤0.3；M為Na、K、Ca、Mg、Al、V、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、Ti、Mn、Zr、Nb、B、Mo、Sr、Ba和Sn中的一種或多種元素，預嵌鋰的鋰鈦氧化物材料平均粒徑為0.01μm～50μm；所述導電劑為炭黑、導電石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯中的一種或多種；所述粘結劑選自聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、聚烯烴類、SBR橡膠、氟化橡膠、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯和聚乙烯中的一種或多種。

在一個實施例中，所述負極集流體為銅箔，厚度為4μm～50μm；所述負極活性物質層由預嵌鋰的錳基氧化物材料、導電劑和粘結劑組成，厚度為1μm～300μm，MnO2∶導電劑∶粘結劑的質量比為50～95∶2～25∶2～25。