專利名稱：：一種通過改善極片物性來提高錳酸鋰鋰離子動力電池性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋰離子動力電池領(lǐng)域的制造方法，尤其是通過改善極片物性來提高鋰離子動力電池性能的方法。
背景技術(shù)：
：為了緩解石油危機和汽車數(shù)量的增加給人類帶來的環(huán)保壓力，人們做出了不懈的努力，進行了不同方式的有效嘗試。發(fā)展電動汽車被人們認為是緩解此問題最有效的方法之一。作為電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)一電池技術(shù)的發(fā)展成為電動汽車實用化進展的主要瓶頸。目前，鋰離子二次電池因其在能量密度、電壓以及無記憶效應(yīng)等方面的優(yōu)勢而倍受研究人員的青睞，同時也受到各國政府、財團的大力支持，而具有尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料因其良好的熱穩(wěn)定性、安全性和資源豐富價格^t宜成為電動車用鋰離子動力電池最有應(yīng)用前景的正極材料之一。在目前使用的錳酸鋰鋰離子動力電池體系中廣泛使用的電解質(zhì)是六氟磷酸鋰(LiPF6)。由于LiPF6容易分解產(chǎn)生HF、PF5，而HF會溶解錳酸鋰材料，并在負極發(fā)生沉積和產(chǎn)生化學(xué)作用，從而改變負極固體電解質(zhì)界面膜(SEI)的組成和結(jié)構(gòu)，增加SEI膜的阻抗，影響了電池的性能。為了解決上述問題，中國專利CN101154751A公開了一種抑制錳酸鋰正極材料容量損失的方法，通過這種方法可以改善錳酸鋰鋰離子電池的循環(huán)性能；GnanarajJS等(Improvingthehigh-temperatureperformanceofLiMn204spinelelectrodesbycoatingtheactivemasswithMgOviaasonochemicalmethod.ElectrochemistryCommunications,2003，5:940~945)對正極材料進行MgO包覆，明顯改善了電池的循環(huán)性能。然而無論是摻雜、包覆還是從材料制備工藝的改進上，都主要是從以下幾個方面起到了增強電極材料循環(huán)穩(wěn)定性和形成的SEI膜的穩(wěn)定性(1)減少Mn3+含量,抑制Jahn-Teller畸變；(2)抑制電解液因痕量水引起分解生成的HF作用；(3)減少循環(huán)過程中晶格體積變化。
發(fā)明內(nèi)容在綜合考慮了SEI膜的形成條件及其主要組分等因素，以及在生產(chǎn)現(xiàn)實中的可操作性后，本發(fā)明提出了一種能明顯改善錳酸鋰鋰離子動力電池綜合性能(主要是循環(huán)性能)的方法，即在電池極片制備過程中加入金屬氧化物MO,改善電池極片的基本物性，從而提高鋰離子動力電池的性能。這為提高鋰離子動力電池在未來的廣泛應(yīng)用增添了必須的竟爭優(yōu)勢。發(fā)明的目的是提出一種通過改善電池極片物性來提高鋰離子動力電池性能的方法。一種通過改善電池極片物性來提高錳酸鋰鋰離子動力電池性能的方法。該方法包括在極片的制備過程中加入金屬氧化物MO(M為Al、Zn、Mg、Sn、Zr等金屬)的一種或幾種，其中金屬氧化物MO為能溶解于酸的、粒徑為10^10^m的顆粒，其中金屬氧化物MO占極片上化學(xué)物質(zhì)總質(zhì)量比的0.5%~6%。然后經(jīng)過涂片、烘干、輥壓和制片得到物性改善后的電池極片，用此極片與相應(yīng)的負(正)極片制備成具有較好的循環(huán)性能的電池。以此方法制備的電池與沒有進行過極片改善的電池進行循環(huán)性能的比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過極片改善后電池的循環(huán)性能得到明顯的改善。具體實施例方式以錳酸鋰鋰離子動力電池為例，以在正極中加入金屬氧化物MO進行此方法的具體實施說明。首先進行錳酸鋰鋰離子電池的制作①正極極片的制作選用活性物質(zhì)、金屬氧化物MO、導(dǎo)電劑乙炔黑和粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PVDF),且上述材料的比例為(90-x):x:5:5(其中0.5《x《6)。將金屬氧化物MO提前在有機溶劑中進行均勻分散，再加入到于油性溶液曱基吡咯烷酮(NMP)中攪拌成充分混合的漿料(其中有機溶劑不占整體的質(zhì)量比)。，然后將漿料在涂布機上均勻的涂覆在鋁箔上，并將涂好的極片進行烘烤、輥壓、裁片，最終得到正極極片；②負極極片的制作將石墨、炭黑、LA-132、羧曱基纖維素(CMC)按照一定比例混合、攪拌，然后將漿料在涂布機上均勻的涂覆在銅箔上，并將涂好的極片進行烘烤、輥壓、裁片，最終得到負極極片；③將①、②得到的正負極極片經(jīng)過配組、疊片、封裝工藝，制備好電池芯；④注液工藝，注入1.0mol/LLiPF6(EC:DEC:DMC=l:1:l)型的電解液；1.0mol/LLiPF6(EC:DEC:DM01:l:l)指LiPF6溶解于體積比為1:1:1的》灰酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶液中形成濃度為lmol/L的電解液；⑤進行預(yù)充工藝；◎在室溫下，進行1C循環(huán)性能等測試。注在負極極片中加入金屬氧化物MO的具體實施方式與正極相似，主要區(qū)別是將上述②步驟相應(yīng)的按①步驟進行對照改變即可。在此不再進行贅述。主要實施方式如以下幾個方案實施例實施例一將正極配料的比例定為錳酸鋰金屬氧化物ZnO:導(dǎo)電劑乙炔黑粘結(jié)劑PVDF-89:1:5:5,制備得到的電池性能如下.'<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例二將正極配料的比例定為錳酸鋰金屬氧化物ZnO:導(dǎo)電劑乙炔黑粘結(jié)劑PVDF-87.5:2.5:5:5,制備得到的電池性能如下循環(huán)性能(1C)循環(huán)次數(shù)衰減率無ZnO1500.62%。改善后1500.56%o實施例三將正極配料的比例定為錳酸鋰金屬氧化物ZnO:導(dǎo)電劑乙炔黑粘結(jié)劑PVDF=86:4:5:5，制備得到的電池性能如下循環(huán)性能(1C)循環(huán)次數(shù)衰減率無ZnO1500.62%o改善后1500.17%o實施例四將正極配料的比例定為錳酸鋰金屬氧化物ZnO:導(dǎo)電劑乙炔黑粘結(jié)劑PVDF二85:5:5:5，制備得到的電池性能如下循環(huán)性能(1C)循環(huán)次數(shù)衰減率無ZnO1500.62%0改善后1500.43%。由此可以看出實施例1、2、3、4制備的電池的循環(huán)性能明顯優(yōu)于未加入金屬氧化物ZnO的普通電池。附圖為不同比例ZnO的電池與未加入金屬氧化物ZnO電池的循環(huán)性能比較結(jié)果圖。權(quán)利要求1.一種通過改善極片物性來提高錳酸鋰鋰離子動力電池性能的方法，其特征在于在極片制作過程中加入金屬氧化物MO，其中M為Al、Zn、Mg、Sn、Zr金屬中的一種或多種。。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述金屬氧化物MO是能溶解于酸，粒徑為10_6~10—9111的顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬氧化物MO質(zhì)量占極片上化學(xué)物質(zhì)總質(zhì)量的0.5%-6%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在正極極片中加入所述金屬氧化物MO,和/或在負極極片中加入所述金屬氧化物MO。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為了保證所述金屬氧化物MO的均勻混合，在加入之前先在有機溶劑中將所述金屬氧化物MO分散均勻，然后再加入到漿料中進行攪拌。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法用于六氟磷酸鋰(LiPF6)型電解液的任何鋰離子動力電池體系。全文摘要一種通過在錳酸鋰鋰離子電池極片制作過程中加入金屬氧化物MO(M為Al、Zn、Mg、Sn、Zr等金屬)來改善極片的物性，從而提高鋰離子動力電池性能的方法，其中金屬氧化物MO占極片上化學(xué)物質(zhì)總質(zhì)量比的0.5％～6％。通過這種改善極片物性的方法可以明顯提高錳酸鋰鋰離子動力電池的性能。文檔編號H01M10/36GK101533906SQ20091008210公開日2009年9月16日申請日期2009年4月14日優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日發(fā)明者魯其,劉曙光,吳寧寧,安富強,徐金龍,雷向利申請人:中信國安盟固利新能源科技有限公司