鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池，包括正極、負極、以及電解液，所述電解液包括鋰鹽及溶劑，其特征在于，正極的活性材料為富鋰錳基固溶體；負極的活性材料為鈦酸鋰；所述溶劑包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基環(huán)丁砜或其衍生物、氟代甲基亞硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一種或幾種的添加劑；所述富鋰錳基固溶體的通式為xLi2MnO3·(1-x)LiMO2，其中1.6<x<1.8，M＝Ni、Co、Mn、Cr、Ni0.5Mn0.5、Ni1/3Mn1/3Co1/3中的任意一種；所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiCF3SO3中的一種或幾種；可逆容量大于250mAh/g，能量密度高于其它傳統(tǒng)正極材料，且高溫性能優(yōu)異。
【專利說明】鋰離子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]能源和環(huán)境是二十一世紀人類面臨的兩個主要問題。在我國，隨著工業(yè)化和城市化進程的加速，對石油的需求不斷增大，而我國石油供不應(yīng)求，因此對外依存不斷提高。隨著越來越多的石油和煤碳被開采和燃燒，大氣中C02等溫室氣體不斷增加，中國將面臨著越來越大的碳減排壓力。推廣新能源汽車和開發(fā)利用新能源是國家構(gòu)建節(jié)能社會，減輕依賴傳統(tǒng)能源的戰(zhàn)略舉措，是在碳減排壓力下經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的必然選擇。動力電池是新能源汽車的核心，動力電池的性能對新能源汽車的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。風能、太陽能等可再生能源受自然環(huán)境的影響，其電力輸出具有不連續(xù)性和不穩(wěn)定性，解決風能、太陽能等新能源問題需要尋求高效的儲能電池。
[0003]鋰離子電池因其具有高能量密度，工作電壓高、輸出功率大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、對環(huán)境友好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于便攜消費電子終端領(lǐng)域。目前能源交通領(lǐng)域開始使用鋰離子電池，如動力汽車、備用電源、儲能電站等，這對鋰離子電池的能量密度、循環(huán)壽命、安全性能等方面提出了更高的要求。
[0004]目前已商品化的鋰離子電池負極材料大多是石墨材料，然而當石墨嵌鋰后，碳電極的電位與金屬鋰的電位很接近，當電池過充時，碳電極表面易析出金屬鋰，給電池帶來安全隱患。國內(nèi)已發(fā)生數(shù)起裝配鋰離子電池的電動汽車出現(xiàn)安全事故。同時傳統(tǒng)的如鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等鋰離子電池的正極材料很大程度上不能滿足新能源領(lǐng)域?qū)﹄姵啬芰棵芏取踩?、成本等方面的要求。因?需要開發(fā)新型的高安全性、高能量密度的鋰離子電池體系。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種鋰離子電池，其電池安全性能高。
[0006]本發(fā)明的鋰離子電池，包括正極、負極、以及電解液，所述電解液包括鋰鹽及溶劑，其特征在于，正極的活性材料為富鋰錳基固溶體；
[0007]負極的活性材料為鈦酸鋰；
[0008]所述溶劑包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基環(huán)丁砜或其衍生物、氟代甲基亞硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一種或幾種的添加劑；
[0009]所述富鋰錳基固溶體的通式為xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中1.6<χ<1.8，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3 中的任意一種。
[0010]所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiB0B、LiCF3S03 中的一種或幾種。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0012](I)本發(fā)明的 xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中 1.6〈χ〈1.8，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5Mn0.5、Nil/3Mnl/3Col/3中的任意一種。該正極材料成本低廉，在高電壓下具有可觀的可逆容量，充電至5V (相對于Li/Li+電極)，可逆容量大于250mAh/g，能量密度高于其它傳統(tǒng)正極材料，且高溫性能優(yōu)異。
[0013](2)本發(fā)明采用尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰Li4Ti5012作為負極材料，鈦酸鋰Li4Ti5012脫嵌鋰離子的電位為1.54V(相對于Li/Li+電極)，較高電位避免了鋰枝晶的形成，從而提高了電池的安全性能，同時鈦酸鋰電池還具有壽命長、快速充放電、優(yōu)良的抗過充性能及熱穩(wěn)定性、可靠性高等優(yōu)點。
[0014](3)本發(fā)明采用氟代碳酸酯和所述添加劑的耐高壓電解液體系，該添加劑在鈦酸鋰負極材料表面形成良好的覆蓋膜，抑制氣體產(chǎn)生并提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性使得電解液和電極界面能夠在高電壓下保持良好的化學穩(wěn)定性。

【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的鋰離子電池，包括正極、負極、以及電解液，所述電解液包括鋰鹽及溶劑，其特征在于，正極的活性材料為富鋰錳基固溶體；
[0016]負極的活性材料為鈦酸鋰；
[0017]所述溶劑包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基環(huán)丁砜或其衍生物、氟代甲基亞硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一種或幾種的添加劑；
[0018]所述富鋰錳基固溶體的通式為xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中1.2<χ<1.5，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3 中的任意一種。
[0019]所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiB0B、LiCF3S03 中的一種或幾種。
[0020]本發(fā)明的xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中 1.6〈χ〈1.8，Μ = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3中的任意一種。該正極材料成本低廉，在高電壓下具有可觀的可逆容量，充電至5V(相對于Li/Li+電極)，可逆容量大于250mAh/g，能量密度高于其它傳統(tǒng)正極材料，且高溫性能優(yōu)異。
[0021]本發(fā)明采用尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰Li4Ti5012作為負極材料，鈦酸鋰Li4Ti5012脫嵌鋰離子的電位為1.54V(相對于Li/Li+電極)，較高電位避免了鋰枝晶的形成，從而提高了電池的安全性能，同時鈦酸鋰電池還具有壽命長、快速充放電、優(yōu)良的抗過充性能及熱穩(wěn)定性、可靠性高等優(yōu)點。
[0022]本發(fā)明采用氟代碳酸酯和所述添加劑的耐高壓電解液體系，該添加劑在鈦酸鋰負極材料表面形成良好的覆蓋膜，抑制氣體產(chǎn)生并提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性使得電解液和電極界面能夠在高電壓下保持良好的化學穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池，包括正極、負極、以及電解液，所述電解液包括鋰鹽及溶劑，其特征在于，正極的活性材料為富鋰錳基固溶體； 負極的活性材料為鈦酸鋰； 所述溶劑包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基環(huán)丁砜或其衍生物、氟代甲基亞硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一種或幾種的添加劑； 所述富鋰錳基固溶體的通式為xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中1.6〈χ〈1.8，Μ = N1、Co、Mn、Cr、N1.5Mn0.5、Nil/3Mnl/3Col/3 中的任意一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiB0B、LiCF3S03 中的一種或幾種。
【文檔編號】H01M4/485GK104362368SQ201410484339
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】孫琦, 李巖, 孫慧英 申請人:青島乾運高科新材料股份有限公司