專利名稱：一種鋰離子電池及其正極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種能夠提高以磷酸鐵鋰為主要正極材料的鋰離子電池的高溫性能和倍率性能的鋰離子電池及其正扱。
背景技術(shù)：
隨著低碳經(jīng)濟(jì)的興起，鋰離子電池也正積極地朝著動カ汽車和電網(wǎng)儲能等方向發(fā)展，開發(fā)可快速充放電和適用于動カ汽車的苛刻使用條件的鋰離子電池成為了研究的重點。鋰離子電池正極材料是決定鋰離子電池發(fā)展的瓶頸，它是鋰離子電池的性能和價格的決定因素。因此，研究和開發(fā)高性能的鋰離子電池正極材料已成為鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵所在。1997 年 Goodenough 研究小組[A. K. Padhi, K. S. Nanjundaswarmy, B. Goodenough, J. electrochem. SOC, 144(1997)]首次合成了磷酸鐵鋰,并發(fā)現(xiàn)該材料作為鋰離子電池正極材料具有較高的理論比容量(170mAh/g)，在低倍率下充放電，其嵌脫鋰效率幾乎可以達(dá)到100%。與鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等正極材料相比，該材料具有最好的熱穩(wěn)定性(350°C仍可保持結(jié)構(gòu)不變)，在電解液中具有最小的溶解度(溶解度不隨溫度的變化而變化)。此外，磷酸鐵鋰中不含貴重金屬，無毒，環(huán)境友好，原料來源廣泛，價格低廉?；谝陨系膬?yōu)勢，近年來該材料作為新型儲能鋰離子電池電極材料備受關(guān)注，尤其是在動カ型電池領(lǐng)域得到了較廣泛的研究和應(yīng)用。目前制約磷酸鐵鋰(LiFePO4)在大電池中應(yīng)用的主要因素是較差的倍率性能，這主要是由其低的電子導(dǎo)電率所決定的。另外，高溫條件下(尤其是在大于或等于60°C吋)該材料表現(xiàn)出了較差的循環(huán)穩(wěn)定性。LiFePO4的高電子電阻的缺陷通過表面包覆和元素?fù)诫s的方式已得到了很好的解決，(S. L. Bewlay, K. Konstantinov, G. X. Wang, S. X. Dou,
H.K. Liu, Mater. Lett. 58，2004，1788)。如該非專利文獻(xiàn)所述，采用濺射高溫分解技術(shù)在磷酸鐵鋰表面進(jìn)行碳包覆可以使其電子導(dǎo)電率提高近7個數(shù)量級。但是表面包覆和元素?fù)诫s的方式操作比較復(fù)雜，需要采用昂貴的設(shè)備，成本較高，不利于鋰離子電池制造商生產(chǎn)成本的降低。橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰中的一維鋰離子遷移通道使得該材料的電化學(xué)性能受顆粒尺寸影響較大，而且對可能造成通道堵塞的雜質(zhì)和晶格堆垛缺陷很敏感。(K. Zaghi,N. Ravetj M. Gauthier, F. Gendronj A. Maugerj J. B. Goodenougnj C. M. JulienjJournal of Power Sources 163，2006，560 - 566)。如該非專利文獻(xiàn)所述，在憐酸鐵鋰撤欖石結(jié)構(gòu)中檢測到了各種含鐵雜質(zhì)，如Y-Fe2O3, Fe3O4, Fe2P2O7, Fe2P, Fe3P和Fe75P15Cltl等。最近的研究表明，在電池的高溫(尤其是60°C以上)循環(huán)過程中，作為正極活性物質(zhì)的磷酸鐵鋰會發(fā)生鐵的溶出，溶出的鐵沉積到負(fù)極表面，影響負(fù)極固體電解質(zhì)(SEI)膜中的鋰離子遷移，從而造成較大的容量衰減。這是因為，電解液中含氟導(dǎo)電鋰鹽水解產(chǎn)生的HF和磷酸鐵鋰合成過程中引入的含鐵雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得磷酸鐵鋰在循環(huán)過程中發(fā)生鐵的溶出，溶出的鐵在負(fù)極被還原，造成鐵的沉積，影響了負(fù)極SEI膜中鋰離子的遷移，從而導(dǎo)致了容量的衰減。有鑒于此，確有必要提供ー種エ藝簡單、成本低，并且能夠提高以磷酸鐵鋰為主要正極材料的鋰離子電池的高溫性能和倍率性能的鋰離子電池及其正扱，以減少高溫下電池的容量衰減。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之ー在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供ー種エ藝簡單、成本低，并且能夠提高以磷酸鐵鋰為主要正極材料的鋰離子電池的高溫性能和倍率性能的鋰離子電池正扱，以減少高溫下電池的容量衰減。從而克服現(xiàn)有技術(shù)中采用磷酸鐵鋰作為正極活性物質(zhì)的電池的高溫和倍率性能差的不足。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案ー種鋰離子電池正極，包括集流體和設(shè)置于所述集流體的正極膜片，所述正極膜片包括正極活性物質(zhì)、粘接劑和導(dǎo)電劑，所述正極活性物質(zhì)包括磷酸鐵鋰，所述正極膜片還包括鋰化分子篩，所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為O. fl0wt%。若鋰化分子篩的含量太高，會使得正極活性物質(zhì)的含量相對降低，導(dǎo)致電池能量密度的損失；而若鋰化分子篩的含量太低，又不能起到很好的吸水和離子交換的作用，不利于電池的高溫性能和倍率性能的提高。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為I飛Wt%，這是優(yōu)選的范圍。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2wt%，這是較佳的選擇。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述鋰化分子篩為3A分子篩或4A分子篩經(jīng)過鋰化處理制得。分子篩是ー種人工合成的、具有微孔型立方晶格的硅鋁酸鹽。其中，3A分子篩的孔徑是3A，不吸附直徑大于3A的分子，同樣的，4A分子篩的孔徑是4A，不吸附直徑大于4A的分子。分子篩具有良好的吸附性能，可以吸附電解液中的水分，但是未經(jīng)鋰化的分子篩中含有較多的鈉離子，鈉離子與鋰離子之間會發(fā)生離子交換，導(dǎo)致分子篩無法對電解液體系進(jìn)行整體除水，除水エ藝較為復(fù)雜。而且鈉離子會比鋰離子先行析出，析出的鈉將占據(jù)鋰的可嵌入位置，使鋰的可嵌入量大大減少，導(dǎo)致鋰離子電池的可你容量下降。而且鈉的析出還可能導(dǎo)致石墨負(fù)極表面無法形成有效的鈍化層，導(dǎo)致電池的循環(huán)性能變差。因此需要對其進(jìn)行鋰化處理，用鋰離子代替鈉離子，從而大大降低除水過程中鈉離子和鋰離子之間的交換，簡化除水エ藝，保證鋰離子電池的循環(huán)性能。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述鋰化處理包括如下步驟
第一歩，將3A分子篩或4A分子篩加入到濃度大于或等于O. 5mol/L的鋰鹽的こ醇溶液
中，攪拌24 72h，以加快溶液中的離子擴散，然后過濾清洗；
第二步，將清洗后的分子篩置于60 100°C的干燥箱中干燥l 2h,以充分除去分子篩表面的こ醇，再將其置于15(T200°C的干燥箱中焙燒f2h，使分子篩中位于棱柱和方鈉石籠中的陽離子重新排布，使未交換的鈉離子轉(zhuǎn)移到容易交換的位置；
第三步，將第二步得到的分子篩在30(T40(TC下減壓活化2 3h，使分子篩脫去吸附的極性分子，如水分子等，得到鋰化分子篩。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述3A分子篩和4A分子篩的顆粒均可通過目數(shù)大于或等于100目的網(wǎng)篩。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述鋰鹽包括氫氧化鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰和高氯酸鋰中的至少ー種。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，所述鋰鹽的こ醇溶液的濃度為
O.5 2mol/L。鋰鹽的濃度太小，不利于分子篩中鈉與鋰的交換。作為本發(fā)明鋰離子電池正極的ー種改進(jìn)，第二步結(jié)束后，再重復(fù)進(jìn)行第一歩和第ニ步的操作，重復(fù)次數(shù)大于或等于3次，以使分子篩得到較充分的鋰化，使分子篩中的鈉充分地與鋰交換，，然后再進(jìn)行第三步操作。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在以磷酸鐵鋰為主要正極活性物質(zhì)的正極中添加鋰化分子篩，其強的吸水性可以減少鋰離子電池電解液中含氟鋰鹽與水雜質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，減少HF的生成，從而抑制電解液的分解和鐵的溶出；同時鋰化分子篩具有陽離子交換劑的作用，其中的鋰離子可與鐵離子進(jìn)行離子交換，使得溶出的鐵被束縛在鋰化分子篩內(nèi)，進(jìn)ー步抑制鐵元素的溶出，減少鐵在負(fù)極表面的沉積，解決高溫下磷酸鐵鋰中鐵溶出而導(dǎo)致的容量和循環(huán)性能的衰減，提高電池的高溫循環(huán)穩(wěn)定性和高溫存儲性能；另外，鋰化分子篩具有的分子籠結(jié)構(gòu)提供了鋰離子遷移通道，可有效地提高正極的鋰離子電導(dǎo)率，改善其倍率性能。因此，通過在以磷酸鐵鋰為主要正極活性物質(zhì)的正極中添加鋰化分子篩，不但提高了電池的高溫性能，保持了電池高的可逆電化學(xué)容量和良好的循環(huán)性能，而且提高了正極的離子電導(dǎo)，改善了電池的高倍率性能，使電池表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫性能和倍率性能。此外，本發(fā)明中的鋰化分子篩的制備エ藝簡單，且正極本身的制備也很簡單，只需要在漿料中加入鋰化分子篩即可，不需要別的昂貴的設(shè)備和繁復(fù)的操作，成本低，而且分子篩和磷酸鐵鋰的原料來源廣泛，安全性高、適用于エ業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的另ー個目的在于提供ー種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、設(shè)置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜，以及電解液，所述正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正扱。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明由于在正極中加入了鋰化分子篩，鋰化分子篩的吸水性、離子交換作用和分子籠結(jié)構(gòu)使得鋰離子電池具有較好的高溫性能和倍率性能。


圖I為比較例I和實施例4和實施例6中所制備電池在60°C下的循環(huán)曲線圖。圖2為比較例I和實施例6中制備的電池常溫下的倍率放電曲線圖。圖3為比較例I和實施例6制備的電池經(jīng)HPPC測試得到的電池在不同放電深度下對應(yīng)的功率密度圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)ー步的說明，但本發(fā)明的方法不限于以下實施例。實施例I :稱取4A分子篩(其顆?？赏ㄟ^目數(shù)150目的網(wǎng)篩)100g，加入到300mL濃度為2mol/L的LiCl的こ醇溶液中，容器保持密閉，常溫磁力攪拌48h，過濾，用こ醇清洗濾出物，將所得白色粉末在真空干燥箱中80°C恒溫干燥2h，而后將其置于180°C的真空干燥箱中恒溫真空焙燒I. 5h，最后將得到的粉料在300°C下減壓真空活化2h，即制備得到了鋰化次數(shù)為I次的鋰化分子篩。取少量粉末，通過ICP (電感耦合等離子體)測試其鋰含量。將磷酸鐵鋰、粘接劑聚偏氟こ烯(PVDF)、導(dǎo)電碳和上述鋰化分子篩按照質(zhì)量比91:2:2:5 (即鋰化分子篩占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量比為5%)加入溶劑N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻后，涂布在集流體上，干燥后得到設(shè)置在集流體上的正極膜片、冷壓、裁片和焊接極耳等エ藝制備得到正扱。將制備好的正極、負(fù)極和隔膜卷繞呈電芯，將電芯放置在包裝殼內(nèi)，注入電解液，經(jīng)過靜置、化成和容量等エ序，制得18650型圓柱鋼殼鋰離子電池。實施例2 :與實施例I不同的是稱取3A分子篩(其顆粒可通過目數(shù)200目的網(wǎng)篩)100g，加入到300mL濃度為I. 5mol/L的LiNO3的こ醇溶液中，容器保持密閉，常溫磁力攪拌24h，過濾，用こ醇清洗濾出物，將所得白色粉末在真空干燥箱中90°C恒溫干燥2h，而后將其置于150°C的真空干燥箱中恒溫真空焙燒lh，冷卻后再將得到的分子篩加入到上述
I.5mol/L的LiNO3的こ醇溶液中，重復(fù)上述攪拌、過濾、清晰、干燥、焙燒等過程一次，最后將 得到的粉料在350°C下減壓真空活化2. 5h，即制備得到了鋰化次數(shù)為2次的鋰化分子篩。取少量粉末，通過ICP測試測試其鋰含量。鋰化分子篩占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量比為3%。其余同實施例I，這里不再贅述。實施例3 :與實施例I不同的是稱取3A分子篩(其顆粒可通過目數(shù)180目的網(wǎng)篩)100g，加入到300mL濃度為lmol/L的LiClO4的こ醇溶液中，容器保持密閉，常溫磁力攪拌30h，過濾，用こ醇清洗濾出物，將所得白色粉末在真空干燥箱中85°C恒溫干燥lh，而后將其置于170°C的真空干燥箱中恒溫真空焙燒2h，冷卻后再將得到的分子篩加入到上述lmol/L的LiClO4的こ醇溶液中，重復(fù)上述攪拌、過濾、清晰、干燥、焙燒等過程兩次，最后將得到的粉料在370°C下減壓真空活化3h，即制備得到了鋰化次數(shù)為3次的鋰化分子篩。取少量粉末，通過ICP測試測試其鋰含量。正極中的活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰和鈷酸鋰的混合物(二者的質(zhì)量比為9:1)，鋰化分子篩占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量比為1%。其余同實施例1，這里不再贅述。實施例4 :與實施例I不同的是稱取4A分子篩(其顆?？赏ㄟ^目數(shù)120目的網(wǎng)篩)100g，加入到300mL濃度為0. 7mol/L的Li2SO4的こ醇溶液中，容器保持密閉，常溫磁力攪拌50h，過濾，用こ醇清洗濾出物，將所得白色粉末在真空干燥箱中100°C恒溫干燥I. 2h，而后將其置于190°C的真空干燥箱中恒溫真空焙燒I. 8h，冷卻后再將得到的分子篩加入到上述0. 7mol/L的Li2SO4的こ醇溶液中，重復(fù)上述攪拌、過濾、清晰、干燥、焙燒等過程三次，最后將得到的粉料在320°C下減壓真空活化3h，即制備得到了鋰化次數(shù)為4次的鋰化分子篩。取少量粉末，通過ICP測試測試其鋰含量。鋰化分子篩占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量比為7%。其余同實施例1，這里不再贅述。實施例5 :與實施例I不同的是稱取4A分子篩(其顆?？赏ㄟ^目數(shù)250目的網(wǎng)篩)100g，加入到300mL濃度為lmol/L的Li2SO4的こ醇溶液中，容器保持密閉，常溫磁力攪拌24h，過濾，用こ醇清洗濾出物，將所得白色粉末在真空干燥箱中75°C恒溫干燥2h，而后將其置于160°C的真空干燥箱中恒溫真空焙燒I. 5h，冷卻后再將得到的分子篩加入到上述lmol/L的Li2SO4的こ醇溶液中，重復(fù)上述攪拌、過濾、清晰、干燥、焙燒等過程四次，最后將得到的粉料在350°C下減壓真空活化3h，即制備得到了鋰化次數(shù)為5次的鋰化分子篩。取少量粉末，通過ICP測試測試其鋰含量。鋰化分子篩占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量比為10%。其余同實施例1，這里不再贅述。實施例6 :與實施例I不同的是稱取4A分子篩(其顆?？赏ㄟ^目數(shù)250目的網(wǎng)篩)100g，加入到300mL濃度為O. 5mol/L的LiOH的こ醇溶液中，容器保持密閉，常溫磁力攪拌24h，過濾，用こ醇清洗濾出物，將所得白色粉末在真空干燥箱中85°C恒溫干燥2h，而后將其置于185°C的真空干燥箱中恒溫真空焙燒2h，冷卻后再將得到的分子篩加入到上述
O.5mol/L的LiOH的こ醇溶液中，重復(fù)上述攪拌、過濾、清晰、干燥、焙燒等過程五次，最后將得到的粉料在350°C下減壓真空活化3h，即制備得到了鋰化次數(shù)為6次的鋰化分子篩。取少量粉末，通過ICP測試測試其鋰含量。鋰化分子篩占正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量比為O. 5%。其余同實施例1，這里不再贅述。比較例I :與實施例I不同的是，正極中未添加在鋰化分子篩，其余同實施例1，這 里不再贅述。鋰化分子篩的鋰化效率商用的4A/3A的分子篩其主要成分為硅鋁酸鈉，經(jīng)過鋰化處理過程，其中的鈉離子會與鋰離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，從而使得鋰進(jìn)入分子篩中。鋰化效率表征的是鋰化分子篩中鋰的含量，其計算公式如下
鋰化效率=鋰離子摩爾量/ (鋰離子摩爾量+鈉離子摩爾量)。表I中給出了實施例I至6中的鋰化分子篩通過ICP測試的結(jié)果得到不同鋰化次數(shù)的鋰化分子篩的鋰化效率。由表I可以看出，隨著鋰化次數(shù)的増加，鋰化效率有較大程度的提高。當(dāng)鋰化次數(shù)大于3次時，其鋰化效率高于50%，鋰化次數(shù)為6時其鋰化效率可達(dá)71%。表I :實施例I至6的鋰化分子篩的鋰化效率。
Ia別 I鋰化效f 實施例I 8%
實施例2 22%
實施例3 38%
實施例4 57%
實施例5 62%
實施例6~|71%鋰化分子篩的除水性鋰化分子篩具有比普通分子篩更為突出的吸水特性，采用由碳酸こ烯酯(EC)、碳酸ニこ酯(DEC)和LiPF6組成的電解液，其中LiPF6濃度為I. 2mol/L，ECiDEC (體積比)為3:7，水含量為35ppm。取上述電解液50mL，分別加入2wt% (占電解液的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比)的經(jīng)過6次鋰化的鋰化分子篩和2wt%未經(jīng)鋰化處理的分子篩，充分振蕩，靜置24h后分別測試其水含量。測試結(jié)果顯示采用鋰化分子篩處理后電解液水含量降至12ppm，而采用普通分子篩其電解液水含量為30ppm。由此可見，鋰化分子篩可更有效的降低電解液中微量水含量。鋰化分子篩對鐵溶出的抑制鋰化分子篩具有比普通分子篩更顯著的陽離子交換特性，其可與溶液中存在的鐵離子進(jìn)行陽離子交換，使其束縛在其分子籠中結(jié)構(gòu)中，可大大降低磷酸鐵鋰電池電解液中鐵的溶出。實驗中配制含鐵量為350ppm的こ醇溶液50mL，分別加入2wt%的經(jīng)過6次鋰化的鋰化分子篩和2wt%未經(jīng)鋰化處理的分子篩，常溫磁力攪拌48h后，過濾后取溶液進(jìn)行ICP測試。測試結(jié)果顯示，采用鋰化分子篩處理后的溶液中鐵含量降至15ppm，而采用普通分子篩其鐵含量為260ppm，從中可以看到鋰化分子篩對溶液中的鐵離子具有更強有效的去除功能。將比較例I和實施例6中的電池在60°C條件下進(jìn)行I. OC/1. OC (即充電倍率為
I.0C，放電倍率也為I. 0C)循環(huán)測試，電壓范圍為2. (Γ3. 65V，經(jīng)過500個循環(huán)后，將電池滿放至2. 0V，拆開電池取出負(fù)極，用碳酸ニ甲酯(DMC)清洗干燥后取負(fù)極粉料進(jìn)行ICP測試其中鐵在負(fù)極上的沉積量，結(jié)果表明，比較例I中的負(fù)極上鐵的沉積量為1190ppm，而實施例6中的負(fù)極上鐵的沉積量僅為298ppm。這表明加入鋰化分子篩后負(fù)極上鐵的沉積量大大降低了。下面對實施例I至6和比較例I的電池進(jìn)行電化學(xué)測試。I.高溫(60 °C )循環(huán)性能測試溫度為60±2 °C，以I. OC恒流充電至3. 65±0. 01V,然后使用恒壓充電，截至電流為O. 05C ;擱置5分鐘，然后以I. OC放電，截至電壓為3. OV ;充放電之間擱置5分鐘，如此往復(fù)循環(huán)。圖I給出了實施例4和6和比較例I的循環(huán)曲線，從圖I中可以看到，當(dāng)在正極中加入鋰化分子篩后，其高溫循環(huán)性能有明顯的 提聞。表2中給出了實施例1-6和比較例f 2在60°C下循環(huán)1000次后其對應(yīng)的容量保持率。其中，容量保持率=循環(huán)1000次后的容量/初始容量。從表2中可以看到,在正極中加入鋰化分子篩后，電池的高溫循環(huán)容量保持率有所提高，尤其是采用經(jīng)過6次鋰化過程制備的鋰化分子篩后，電池的1000次循環(huán)后的容量保持率從74. 2%提升至83. 1%。表2實施例I至6和比較例I的電池在60°C下1000次循環(huán)后的容量保持率。
組別 | 000次循環(huán)后容量保持率 實施例I 75. 0%
實施例2 75. 6%
實施例3 76. 0%
實施例4 81. 9%
實施例5 82. 5%
實施例6 83. 1%
比較例Iせ4. 2%2.放電倍率性能測試溫度為25±2 °C，以IC的充電倍率恒流充電至3. 65±0. 01V,然后使用恒壓充電，截至電流為O. 05C ;擱置5分鐘，然后分別以1C，3C，5C，6C，7C，8C倍率放電，截至電壓為2. 0V，記錄不同放電倍率下電池的容量。圖2給出了比較例I和實施例6的倍率放電曲線，從圖2中可以看到，加入鋰化分子篩后電池的倍率性能得到了明顯的提高，7C下容量保持率從35%提高到了 98%。對全電池進(jìn)行IOs的脈沖電流測試，得到不同放電深度(DOD)條件下電池的歸ー化面積阻抗(ASI)的變化情況。圖3給出了比較例I和實施例6中制備的電池經(jīng)HPPC(Hybrid pulse power characterization、脈沖充放電性能)測試得到電池在不同放電深度下所對應(yīng)的功率密度圖，從圖3中可以看到，加入鋰化分子篩后電池的功率密度有所提高，這和圖2中所示的倍率放電性能改善的結(jié)果相匹配。綜上所述，本發(fā)明由于在正極中加入了鋰化分子篩，鋰化分子篩的吸水性、離子交換作用和分子籠結(jié)構(gòu)使得鋰離子電池具有較好的高溫性能和倍率性能。根據(jù)上述說明書的掲示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面掲示和描述的具體實施方式
，對本發(fā)明的ー些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了ー些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池正極，包括集流體和設(shè)置于所述集流體的正極膜片，所述正極膜片包括正極活性物質(zhì)、粘接劑和導(dǎo)電劑，其特征在于所述正極活性物質(zhì)包括磷酸鐵鋰，所述正極膜片還包括鋰化分子篩，所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0. riowt%0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為廣5被％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述鋰化分子篩為3A分子篩或4A分子篩經(jīng)過鋰化處理制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述鋰化處理包括如下步驟 第一步，將3A分子篩或4A分子篩加入到濃度大于或等于0. 5mol/L的鋰鹽的乙醇溶液中，攪拌24 72h后過濾清洗； 第二步，將清洗后的分子篩置于6(ri00°C的干燥箱中干燥f2h，再將其置于15(T200°C的干燥箱中焙燒I 2h ； 第三步，將第二步得到的分子篩在30(T40(TC下減壓活化2 3h，得到鋰化分子篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述3A分子篩的顆粒和4A分子篩的顆粒均可通過目數(shù)大于或等于100目的網(wǎng)篩。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述鋰鹽包括氫氧化鋰、氯化鋰、硫酸鋰、硝酸鋰和高氯酸鋰中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極，其特征在于所述鋰鹽的乙醇溶液的濃度為 0.5 2mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池正極，其特征在于第二步結(jié)束后，再重復(fù)進(jìn)行第一步和第二步的操作，重復(fù)次數(shù)大于或等于3次,然后再進(jìn)行第三步操作。
10.一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、設(shè)置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜，以及電解液，其特征在于所述正極為權(quán)利要求I至9任一項所述的鋰離子電池正極。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池正極，包括集流體和設(shè)置于集流體的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質(zhì)、粘接劑和導(dǎo)電劑，正極活性物質(zhì)包括磷酸鐵鋰，正極膜片還包括鋰化分子篩，所述鋰化分子篩占所述正極膜片總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1~10wt%。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在正極中添加鋰化分子篩，一方面可有效減少電解液和電池中微量水之間副反應(yīng)的發(fā)生，減少HF的產(chǎn)生，降低循環(huán)過程中鐵元素的溶出，提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性。同時鋰化分子篩的分子籠狀結(jié)構(gòu)提供了鋰離子遷移通道，提高了鋰離子電導(dǎo)，有助于提高鋰離子電池的高溫性能和倍率性能。此外，本發(fā)明還提供了一種包含該正極的鋰離子電池。
文檔編號H01M4/136GK102709521SQ201210192039
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者郎野 申請人:寧德新能源科技有限公司