[發(fā)明專利]基于含Li2 有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110641360.X | 申請日： | 2021-06-09 |
| 公開（公告）號： | CN113363490B | 公開（公告）日： | 2022-06-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周豪慎;喬羽;楊慧軍;何平 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/62 | 分類號： | H01M4/62;H01M4/13;H01M4/131;H01M4/66;H01M10/0567;H01M10/052;H01M10/058 |
| 代理公司： | 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200 | 代理人： | 余俊杰 |
| 地址： | 210093 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 li base sub | ||
本發(fā)明公開了基于含Li2O正極和無活性物質(zhì)負(fù)極的鋰二次電池及其制備方法，所述鋰二次電池的正極材料包括重量含量1?30wt％的氧化鋰，負(fù)極材料為銅箔集流體，電解液包括體積含量1?20％的HFE。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：(1)本發(fā)明所述基于負(fù)極無活性物質(zhì)的鋰二次電池利用銅基集流體直接作負(fù)極消除了電池生產(chǎn)過程金屬鋰帶來的許多安全隱患，同時大大降低了負(fù)極成本；(2)正極材料中引入適量的Li2O材料，電解液中引入適量的HFE，可向負(fù)極提供部分鋰離子，同時在正極材料表面形成穩(wěn)定的包覆膜，延長電池的壽命；(3)因Li2O分解成鋰離子和超氧離子的電化學(xué)容量高(1350mAh/g)，因此本發(fā)明在正極材料中少量添加氧化鋰就能實現(xiàn)電池的大容量和高比能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的鋰二次電池，具體為基于含Li2O正極和無活性物質(zhì)負(fù)極的鋰二次電池及其制備方法。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)鋰二次電池受限于電極材料本身，其能量密度在近年來的發(fā)展中逐漸遇到了瓶頸。鋰金屬電池是近年來新興的一種電池系統(tǒng)，得益于它在負(fù)極使用了大容量的金屬鋰(3828 mAh/g)，被認(rèn)為有望驅(qū)動電動汽車的電源系統(tǒng)。然而，由于鋰金屬活潑的化學(xué)特性，鋰金屬電池在生產(chǎn)制備過程和使用過程中存在許多安全隱患，這一方面制約了鋰金屬電池的生產(chǎn)制備，另一方面也阻礙了鋰金屬電池的有效利用，使其實用化變得困難。
現(xiàn)有技術(shù)中，鋰二次電池的正極材料種類繁多、合成方法及技術(shù)也較為豐富?，F(xiàn)有正極材料主要包括三大類，分別是：(1)Co、Ni、Mn基化合物及其摻雜改性型化合物，(2)磷酸、釩酸基化合物及其摻雜改性型化合物，(3)其他元素基型化合物及其摻雜改性型化合物。在鋰二次電池的制造成本中，正極材料所占的成本約40％。鋰二次電池的綜合電化學(xué)性能受到正極材料的限制，如鋰二次電池電池容量、循環(huán)性能、倍率性能及安全性能等核心指標(biāo)，可見正極材料的合成、新材料的開發(fā)十分重要。
發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，開發(fā)一種基于含氧化鋰的新型正極材料，從而在負(fù)極不使用任何活性物質(zhì)(僅為銅箔集流體)的前提下，仍能最大限度的開發(fā)出更高比能量的鋰二次電池，且采用負(fù)極不使用任何活性物質(zhì)安全的電池結(jié)構(gòu)保證穩(wěn)定的電池的制備環(huán)境的安全和長壽命。鑒于此，本發(fā)明提供了基于含Li2O正極和無活性物質(zhì)負(fù)極的鋰二次電池及制備方法。
技術(shù)方案：基于含Li2O正極和無活性物質(zhì)負(fù)極的鋰二次電池，所述鋰二次電池的正極材料中包括重量含量1-30wt％的氧化鋰，負(fù)極材料為銅箔集流體，電解液包括體積含量1-20％的氫氟醚(HFE)。
優(yōu)選的，所述含Li2O正極材料還包括三元材料，三元材料為Li(Ni0.33Co0.33Mn0.33)O2，或Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2，或Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2，或Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2，或 Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2，或Li(Ni0.9Co0.05Mn0.05)O2，或其他鎳含量大于0.8的三元材料。
優(yōu)選的，電解液還包括鋰鹽和溶劑，其中溶劑為醚類溶劑或酯類溶劑。
優(yōu)選的，鋰鹽為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiFSI)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiClO4)中的至少一種。
優(yōu)選的，醚類溶劑為二乙二醇二甲醚(DME)、三乙二醇二甲醚(G3)、四乙二醇二甲醚 (G4)、1,3-二氧環(huán)戊烷(DOL)中的至少一種。
優(yōu)選的，酯類溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)中的至少一種。
以上任一所述基于含Li2O正極和無活性物質(zhì)負(fù)極的鋰二次電池的制備方法，所述方法包括以下步驟：
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