專利名稱：有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法及鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，尤其是涉及一種有效抑制錳酸鋰正極材 料容量損失的方法及用此方法的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
在全球面臨日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和未來(lái)石油等能源將要枯竭的情況 下，尋求可再生能源已成為人類(lèi)緊迫的任務(wù)。鋰離子電池作為新一代的綠 色高能電池，具有高電壓、高比能量、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、質(zhì)輕等眾多
優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、移動(dòng)通訊、筆記本電腦、UPS等
行業(yè)，被認(rèn)為是在二十一世紀(jì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活具有重要意義的高新 技術(shù)產(chǎn)品。
正極材料是鋰離子電池的重要組成部分。目前，研究最多的正極材料 有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等。鈷酸鋰是大規(guī)模商品化的正極材料，研究 較成熟，綜合性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴、毒性較大，安全性較差，尤其是在 電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)存在很大的安全隱患。 尖晶石錳酸鋰由于其原料豐富、價(jià)格低廉、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，業(yè)已成為 鋰離子動(dòng)力電池最具前景的正極材料之一。但由于尖晶石錳酸鋰高溫循環(huán) 性能及存儲(chǔ)性能不夠理想，抑制了其在商業(yè)化的大規(guī)模應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外 通過(guò)摻雜、包覆及電解液改性等方法有效改善了錳酸鋰的高溫循環(huán)性能及 存儲(chǔ)性能。
本發(fā)明的目的在于提高電池的高溫循環(huán)性能和存儲(chǔ)性能，通過(guò)控制電 池的荷電狀態(tài)和存儲(chǔ)電壓，有效抑制了電池在存儲(chǔ)時(shí)的容量損失，大大提
高了其常溫存儲(chǔ)、高溫存儲(chǔ)性能和存儲(chǔ)后循環(huán)性能。
有部分技術(shù)為，利用對(duì)鋰離子電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，或者制造材料的改進(jìn) 來(lái)提高電池的容量，但是還的達(dá)不到抑制容量損失的目的，而且采用結(jié)構(gòu)
或材料改進(jìn)的辦法，成本大大提高。例如一種國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?zhí)枮?0117478.9的 一種提高鋰離子電池容量的方法，其內(nèi)容為通過(guò)改進(jìn)鋰離子電池充放電工 藝及封口方法提高其容量，步驟為a、按重量百分比計(jì)，將78-94%的正極 活性物質(zhì)，如鈷酸鋰、鎳酸鋰、猛酸鋰等與4-10%的導(dǎo)電劑，如乙炔黑、 石墨等，2-12%的粘結(jié)劑，如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚合類(lèi)樹(shù)脂、改 性淀粉類(lèi)、改性纖維素等，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺、二甲基乙 酰胺作溶劑，調(diào)成膏體，以20pm厚的鋁箔作集流體，將膏料涂布到鋁箔 上，并經(jīng)干燥、軋制等，制成厚度為80-200um的正極片；b、將83-95 %的負(fù)極活性質(zhì)碳一石墨材料，如MCMB、 MPG、 CMS、 P15B-HG等與2-10 %導(dǎo)電劑、3-10%的粘結(jié)劑，以N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基 乙酰胺等作溶劑，調(diào)成膏狀；以lOum厚的銅箔做集流體，將膏料涂到銅 箔上，并經(jīng)干燥、軋制制成厚度為80-200um的負(fù)極片；c、本發(fā)明所用 的隔膜材料是由聚丙烯樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂，經(jīng)表面處理及層壓而成的非編 織膜；d、本發(fā)明所用的電解液是有機(jī)非水電解液。其溶劑可以是碳酸亞 丙基酯、碳酸亞乙基酯、碳酸二乙酯、二甲氧基乙烷、a-丁內(nèi)酯等非水有 機(jī)溶液或其混合物。電解質(zhì)可以選LiPF6、 LiBF4及LiAsF6等組成二元或 二元以上的電解液；e、根據(jù)不同型號(hào)的電池，將正、負(fù)極片裁成適當(dāng)?shù)?尺寸，與隔膜一起巻繞成電芯，點(diǎn)焊極耳再放入電池殼內(nèi)，將殼與蓋板激 光密封，然后注入電解液，放置在惰性氣氛中陳化；f、己注電解液并經(jīng) 陳化的電池，用膠紙將注液孔封住，放到充放電柜上，先進(jìn)行小電流恒流 充電，電流為0.001C 0.9C，充電時(shí)間為0.5 15小時(shí)之后，再以大電流 恒流充電，電流為0.9C 5C，充電至電池電壓為3V 5V，即停止充電，將 電池取下，放入溫度為1(TC 8(TC的惰性氣體或低壓環(huán)境中，陳化0.5 120小時(shí)，以使電池內(nèi)的氣體更多地逸出，然后將注液孔永久地封死，制成 高容量的鋰離子電池?？梢钥闯?，此種工藝只是對(duì)于鋰離子電池的容量做 了改進(jìn)，并未解決存儲(chǔ)時(shí)的容量損失大的問(wèn)題，就算容量再大，使用時(shí)間 長(zhǎng)久之后，仍然會(huì)導(dǎo)致容量變小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的電池在常溫或高溫存儲(chǔ)時(shí)的容量 損失大等的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種設(shè)計(jì)合理，常溫或高溫存儲(chǔ)時(shí)的容量損 失小的鋰離子電池以及有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的電池存
儲(chǔ)時(shí)荷電狀態(tài)和存儲(chǔ)電壓不同對(duì)容量恢復(fù)率有較大的影響，電池在合適的
荷電狀態(tài)和存儲(chǔ)電壓下存儲(chǔ)，可以有效的抑制其容量損失；荷電狀態(tài)(SOC) 在30-100%之間較佳；存儲(chǔ)電壓在3. 8-4. 2V較佳。
作為優(yōu)選，所述的荷電狀態(tài)(SOC)最優(yōu)為45-90%，其包括充電態(tài)和放 電態(tài)兩種。
作為優(yōu)選，所述的存儲(chǔ)電壓在3. 9-4. 1V之間最佳。 常溫或高溫存儲(chǔ)時(shí)，保持較高的荷電狀態(tài)有利于電池容量的恢復(fù)與發(fā)
揮，抑制容量的損失。
有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法是將鋰離子電池的荷電狀態(tài)
保持在30-100%之間；存儲(chǔ)電壓保持在3.8-4.2V。
作為優(yōu)選，所述鋰離子電池的的荷電狀態(tài)最優(yōu)為45-90%。
作為優(yōu)選，所述鋰離子電池的的存儲(chǔ)電壓在3.9-4. 1V之間。
因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)提高電池的高溫循環(huán)性能和存儲(chǔ)性能，
通過(guò)控制電池的荷電狀態(tài)和存儲(chǔ)電壓，有效抑制了電池在存儲(chǔ)時(shí)的容量損 失，大大提高了其常溫存儲(chǔ)、高溫存儲(chǔ)性能和存儲(chǔ)后循環(huán)性能。


附圖1是本發(fā)明的不同荷電狀態(tài)和存儲(chǔ)電壓下高溫存儲(chǔ)后的循環(huán)曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的 說(shuō)明。實(shí)施例1 :將兩批鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行二次抽空后，0. 3C恒流放電至3. 0V。之后 以0.3C恒流恒壓充電至4.2V，并以0.3C恒流放電至3.0V，放電容量定義 為D1。之后分別將該兩批電池以0.3C恒流恒壓充電至3.8V和4.0V。電池 分別在常溫下存儲(chǔ)30天，在高溫(45°C)下存儲(chǔ)15天后，以0.3C恒流放 電至3. OV。之后以0. 3C恒流恒壓充電至4. 2V，并以0. 3C恒流放電至3. 0V， 放電容量定義為D2。電池的不可逆容量損失定義為1一D2/D1。電池經(jīng)過(guò)常溫存儲(chǔ)后，電壓為3. 8V和電壓為4. 0V的電池不可逆容量 損失分別為8.5%和1.2%;高溫存儲(chǔ)后，電壓為3.8V和電壓為4.0V的電池 不可逆容量損失分別為16%和5. 8%。高溫存儲(chǔ)后循環(huán)測(cè)試(圖l)表明，4. 0V 存儲(chǔ)后其容量為14. 2Ah，比存儲(chǔ)電壓為3. 8V時(shí)容量發(fā)揮高約1. 5Ah?？梢?jiàn) 與電壓為3.8V的電池相比，存儲(chǔ)電壓為4.0V的電池存儲(chǔ)性能和循環(huán)性能 均較佳。即荷電狀態(tài)較高的電池經(jīng)常溫/高溫存儲(chǔ)后，其不可逆容量損失 相對(duì)較小，容量恢復(fù)率高，高溫存儲(chǔ)后容量發(fā)揮較高，循環(huán)性能也較好。 圖1為上述兩種電池高溫存儲(chǔ)后循環(huán)測(cè)試曲線。實(shí)施例2
將兩批鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行二次抽空后，0.3C恒流放電至3.0V。之后 以0.3C恒流恒壓充電至4.2V，并以0.3C恒流放電至3.0V，放電容量定義 為Dl。之后分別將該兩批電池以0. 3C恒流恒壓充電至4. 2V，然后再以0. 3C 恒流放電分別至3.8V和4. IV。電池在常溫下存儲(chǔ)30天，以0.3C恒流放電 至3.0V。之后以0.3C恒流恒壓充電至4.2V，并以0.3C恒流放電至3.0V， 放電容量定義為D2。電池的不可逆容量損失定義為1_D2/D1。電池經(jīng)過(guò)常溫存儲(chǔ)后，存儲(chǔ)電壓為3.8V時(shí)，不可逆容量損失為7. 5%; 存儲(chǔ)電壓為4. IV時(shí)，其不可逆容量損失為1. 3%。 4. IV存儲(chǔ)時(shí)其容量損失 相對(duì)較小。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或 補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán) 利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池，包括錳酸鋰正極材料，荷電狀態(tài)包括充電態(tài)和放電態(tài)兩種，其特征在于荷電狀態(tài)在30-100％之間；存儲(chǔ)電壓在3.8-4.2V。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述的荷電狀態(tài) 最優(yōu)為45-90%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述的存儲(chǔ)電壓 在3.9-4. 1V之間。
4. 一種有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法，其特征在于將鋰離 子電池的荷電狀態(tài)保持在30-100%之間；存儲(chǔ)電壓保持在3. 8-4. 2V。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法， 其特征在于所述的鋰離子電池的荷電狀態(tài)最優(yōu)為45-90%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法， 其特征在于所述的鋰離子電池的存儲(chǔ)電壓在3. 9-4. IV之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種縫紉機(jī)領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝及其模具，尤其是涉及一種砂底工藝及其模具。本發(fā)明主要是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的電池在常溫或高溫存儲(chǔ)時(shí)的容量損失大等的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種設(shè)計(jì)合理，常溫或高溫存儲(chǔ)時(shí)的容量損失小的鋰離子電池以及有效抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法。本發(fā)明主要技術(shù)方案為電池在合適的荷電狀態(tài)和存儲(chǔ)電壓下存儲(chǔ)，可以有效的抑制其容量損失；荷電狀態(tài)(SOC)在30-100％之間較佳；存儲(chǔ)電壓在3.8-4.2V較佳。
文檔編號(hào)H01M10/40GK101154751SQ20061005376
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者峰 何, 琴 俞, 偉 唐, 張克儉, 張興國(guó), 鄧龍征, 鄭利峰 申請(qǐng)人:萬(wàn)向電動(dòng)汽車(chē)有限公司