專利名稱：一種可延長鋰電池存放時間的方法及鋰電池正極材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可延長鋰電池存放時間的方法及鋰電池正極材料。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池所用的正極材料大多為鈷酸鋰、錳酸鋰或三元材料等，其組分主要是活性材料加導(dǎo)電劑再加粘結(jié)劑，所述活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰或三元等；負(fù)極材料大多采用石墨為活性物質(zhì)，再添加一些導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；這樣的正負(fù)極材料組成的體系有個共同的特點(diǎn)就是放電后期(3. 3V以下)，尤其是在放電結(jié)束時(3. 0V)，電壓下降非?？?，也就是在這個電壓區(qū)間里面，鋰離子電池的容量幾乎沒有了。目前，由于鋰離子電池的安全問題，大多數(shù)鋰電包裝在組裝時都會加保護(hù)板；但是，由于保護(hù)板自身固有的缺陷，在裝上鋰電池后，會存在一定大小的漏電流，一般該漏電流在IOuA左右。由于有該漏電流的存在，鋰離子電池很容易因?yàn)樵撀╇娏鞫妷翰粩嘞陆担罱K導(dǎo)致鋰離子電池失效；尤其是在用戶使用完用電器后不及時充電，該漏電流會迅速使鋰電池失效。若以一個IOOOmAh的鋰離子電池為例，該電池保護(hù)板漏電流為10uA，用戶使用完后剩余容量為1%，那么該電池只需經(jīng)過時間t= (1000*1%)/ (10/1000) =1000h，也就是41天后該鋰電池就會失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡便、成本低廉，且可有效延長鋰電池存放時間的方法。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種采用上述方法的鋰電池正極材料。本發(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的
一種可延長鋰電池存放時間的方法，該方法是在不改變現(xiàn)有鋰電池負(fù)極的情況下，在鋰電池正極材料里添加磷酸鐵鋰，也就是在現(xiàn)有正極材料組分為“正極活性材料+導(dǎo)電劑+ 粘結(jié)劑”的基礎(chǔ)上，再添加磷酸鐵鋰，則正極材料組分為“正極活性材料+磷酸鐵鋰+導(dǎo)電劑+粘結(jié)劑”；因?yàn)?，磷酸鐵鋰的截止電壓為2. 0V，而一般的正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰或三元等)的截止電壓均為3. 0V，若根據(jù)鈷酸鋰的截止電壓3. OV計算，磷酸鐵鋰就會殘留15%的容量，隨著磷酸鐵鋰的添加量增加，鋰電池放完電后的殘余容量也隨著增加，則鋰電池的存放時間也隨著增加；因此，通過向正極材料中添加磷酸鐵鋰來改善鋰電池因?yàn)楸Ｗo(hù)板自放電而造成的失效，從而改善整個鋰電池的自放電，則最終可達(dá)到延長鋰電池存放時間的目的。本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)鋰電池放電的電壓是從4. 2V放到截止電壓，對于截止電壓為2. OV的磷酸鐵鋰體系來說，如果想把容量全部放完，其電壓需要放到2. 0V，而一般的用電器到3. OV就截止了，所以在這種情況下，磷酸鐵鋰只放出了約80% 85%的容量，余下的15%容量殘留在電池里面；因此，在上述可延長鋰電池存放時間的方法中，若磷酸鐵鋰的添加量太少，則起不到明顯的效果；若磷酸鐵鋰的添加量太多，則會影響能量密度；針對這種情況，本發(fā)明人對磷酸鐵鋰的加入量進(jìn)行了優(yōu)化，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析后，本發(fā)明人確定磷酸鐵鋰在鋰電池正極材料中的添加量為鋰電池正極材料總重量的5 10%，所述鋰電池正極材料總重量為(正極活性材料+磷酸鐵鋰+導(dǎo)電劑+粘結(jié)劑)的總重量。 本發(fā)明還提供一種鋰電池正極材料，該鋰電池正極材料是在現(xiàn)有鋰電池正極材料的組分中再加入磷酸鐵鋰，最終得到的鋰電池正極材料的組分為“正極活性材料+磷酸鐵鋰+導(dǎo)電劑+粘結(jié)劑”；所述正極活性材料和現(xiàn)有鋰電池正極材料的正極活性材料一樣為 (鈷酸鋰、錳酸鋰或三元等)；所述導(dǎo)電劑采用現(xiàn)有鋰電池正極材料中的導(dǎo)電劑，如石墨或乙炔碳黑等；所述粘結(jié)劑采用現(xiàn)有鋰電池正極材料中的粘結(jié)劑，如PVDF樹脂或聚偏氟乙烯。上述鋰電池正極材料中，按重量百分比計算，由正極活性材料80 93%、磷酸鐵鋰 5 10%、導(dǎo)電劑1 5%和粘結(jié)劑1 5%組成。采用上述鋰電池正極材料制備鋰電池時，先將上述鋰電池正極材料經(jīng)現(xiàn)有鋰電池正極的常規(guī)制備工藝制備得到鋰電池正極，然后將該鋰電池正極與現(xiàn)有的鋰電池負(fù)極再采用現(xiàn)有技術(shù)組裝為鋰電池，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，該鋰電池的存放時間明顯比現(xiàn)有鋰電池要長。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1.本發(fā)明不同于一般現(xiàn)有技術(shù)方案那樣僅僅把磷酸鐵鋰作為正極活性物質(zhì)，本發(fā)明是在以正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰、三元等)為活性物質(zhì)的正極體系中添加少量的磷酸鐵鋰來改變正極材料組分和配比，從而來改善鋰離子電池因?yàn)楸Ｗo(hù)板自放電而造成的鋰電池的失效；
2.本發(fā)明在不改變現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極的情況下，只是在現(xiàn)有鋰電池正極材料的組分中添加少量磷酸鐵鋰，來改善鋰離子電池因?yàn)楸Ｗo(hù)板自放電而造成的失效，從而改善整個電池組的自放電，實(shí)現(xiàn)延長鋰電池存放時間的目的，保證用戶使用完用電器而不充電的情況下可以儲存較長的時間，無需對鋰電池制造工藝進(jìn)行改動，方法簡單，成本低廉。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述，但具體實(shí)施例并不對本發(fā)明做任何限定。實(shí)施例1 5是以IOOOmAh鋰電池作為實(shí)驗(yàn)材料，該鋰電池的負(fù)極材料不變，只是向該鋰電池正極材料中分別添加不同含量的磷酸鐵鋰，然后采用現(xiàn)有的鋰電池制備工藝制備得到鋰電池，然后測試整個鋰電池放電平臺的效果。實(shí)施例6為未添加磷酸鐵鋰的對比實(shí)施例。實(shí)施例1
本實(shí)施例的鋰電池正極材料，其配方是由如下重量百分比的各組分組成正極活性物質(zhì)89%、磷酸鐵鋰1%、導(dǎo)電劑5%和粘結(jié)劑5% ；所述正極活性材料為鈷酸鋰，所述導(dǎo)電劑為石墨，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。由該正極材料制成的鋰電池，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，具有該電池的電器使用后，該電池可以存放的時間為 t= (1000X 1%+ΙΟΟΟΧ 1%X 15%) / (10/1000) =1150h，即 48 天，也就是 48 天后該鋰電池失效。實(shí)施例2
本實(shí)施例的鋰電池正極材料，其配方是由如下重量百分比的各組分組成正極活性物質(zhì)85%、磷酸鐵鋰5%、導(dǎo)電劑5%和粘結(jié)劑5% ；所述正極活性材料為鈷酸鋰，所述導(dǎo)電劑為石墨，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。由該正極材料制成的鋰電池，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，具有該電池的電器使用后，該電池可以存放的時間為 t= (1000X1%+1000X5%X15%) / (10/1000) =1750h，即 73 天，也就是 73 天后該鋰電池失效。實(shí)施例3
本實(shí)施例的鋰電池正極材料，其配方是由如下重量百分比的各組分組成正極活性物質(zhì)80%、磷酸鐵鋰10%、導(dǎo)電劑5%和粘結(jié)劑5% ；所述正極活性材料為鈷酸鋰，所述導(dǎo)電劑為石墨，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。由該正極材料制成的鋰電池，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，具有該電池的電器使用后，該電池可以存放的時間為 t= (1000X 1%+1000X 10%X 15%)/ (10/1000)=2500h，即 104 天，也就是 104 天后該鋰電池失效。實(shí)施例4
本實(shí)施例的鋰電池正極材料，其配方是由如下重量百分比的各組分組成正極活性物質(zhì)80%、磷酸鐵鋰10%、導(dǎo)電劑5%和粘結(jié)劑5% ；所述正極活性材料為三元，所述導(dǎo)電劑為石墨，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。由該正極材料制成的鋰電池，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，具有該電池的電器使用后，該電池可以存放的時間為 t= (1000X 1%+1000X 10%X 15%)/ (10/1000)=1750h，即 104 天，也就是 104 天后該鋰電池失效。實(shí)施例5
本實(shí)施例的鋰電池正極材料，其配方是由如下重量百分比的各組分組成正極活性物質(zhì)80%、磷酸鐵鋰10%、導(dǎo)電劑5%和粘結(jié)劑5% ；所述正極活性材料為錳酸鋰，所述導(dǎo)電劑為石墨，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。由該正極材料制成的鋰電池，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，具有該電池的電器使用后，該電池可以存放的時間為 t= (1000X 1%+1000X 10%X 15%)/ (10/1000)=1750h，即 104 天，也就是 104 天后該鋰電池失效。實(shí)施例6
本實(shí)施例為對比實(shí)施例。本實(shí)施例的鋰電池正極材料，其配方是由如下重量百分比的各組分組成正極活性物質(zhì)90%、導(dǎo)電劑5%和粘結(jié)劑5% ；所述正極活性材料為鈷酸鋰，所述導(dǎo)電劑為石墨，粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。由該正極材料制成的鋰電池，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，具有該電池的電器使用后，該電池可以存放的時間為t= (1000X1%)/ (10/1000)=1000h，即41天，也就是41天后該鋰電池失效。從實(shí)施例1 6可以看出，添加了磷酸鐵鋰的實(shí)施例1 5的鋰電池其存放時間均比未添加磷酸鐵鋰的實(shí)施例6的鋰電池要長，且隨著磷酸鐵鋰的添加量的增大，鋰電池的存放時間也更長。但是，由磷酸鐵鋰而殘留的容量對用電器是沒有貢獻(xiàn)的，因?yàn)榱姿徼F鋰放電截止電壓在2. 0V,而用電器的截止電壓一般都在3. 0V,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，磷酸鐵鋰的添加量少了起不到明顯效果，多了影響能量密度；因此，通過綜合考慮，本發(fā)明磷酸鐵鋰的最佳添加量應(yīng)該控制在5% 10%。
權(quán)利要求
1.一種可延長鋰電池存放時間的方法，其特征在于該方法是在不改變現(xiàn)有鋰電池負(fù)極的情況下，向現(xiàn)有鋰電池正極材料中再加入磷酸鐵鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可延長鋰電池存放時間的方法，其特征在于所述磷酸鐵鋰的添加量為鋰電池正極材料總重量的5 10%，所述鋰電池正極材料總重量為正極活性材料、磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的總重量。
3.—種鋰電池正極材料，其特征在于該鋰電池正極材料的配方，按重量百分比計算，由正極活性材料80 93%、磷酸鐵鋰5 10%、導(dǎo)電劑1 5%和粘結(jié)劑1 5%組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種鋰電池正極材料，其特征在于所述正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰或三元材料；所述導(dǎo)電劑為石墨或乙炔碳黑；所述粘結(jié)劑為PVDF樹脂或聚偏氟乙火布ο
全文摘要
本發(fā)明提供一種可延長鋰電池存放時間的方法及鋰電池正極材料，該方法是在不改變現(xiàn)有鋰電池負(fù)極的情況下，向現(xiàn)有鋰電池正極材料中再加入磷酸鐵鋰。本發(fā)明的鋰電池正極材料，按重量百分比計算，由正極活性材料80～93%、磷酸鐵鋰5～10%、導(dǎo)電劑1～5%和粘結(jié)劑1～5%組成。本發(fā)明在不改變現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極的情況下，只是在現(xiàn)有鋰電池正極材料的組分中添加少量磷酸鐵鋰，來改善鋰離子電池因?yàn)楸Ｗo(hù)板自放電而造成的失效，從而改善整個電池組的自放電，實(shí)現(xiàn)延長鋰電池存放時間的目的，保證用戶使用完用電器而不充電的情況下可以儲存較長的時間，無需對鋰電池制造工藝進(jìn)行改動，方法簡單，成本低廉。
文檔編號H01M10/42GK102157756SQ201110055999
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者侯桃麗, 吳路東, 袁卉軍 申請人:惠州市賽能電池有限公司