專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種高能量密度的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于具有能量密度高、循環(huán)性能好、工作電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，成為應(yīng)用最為廣范的二次電池之一。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)鋰離子電池提出了更高的能量密度及更長(zhǎng)的循環(huán)性能等要求。因此，開(kāi)發(fā)高性能的正極材料對(duì)于鋰離子電池的發(fā)展顯得尤為重要。 在目前商品化的鋰離子電池正極材料中，應(yīng)用最廣泛、最為成熟的正極材料為鈷酸鋰(LiCoO2)，其在4. 2V工作截止電壓下的可逆克容量?jī)H為140mAh/g左右，相對(duì)較低。提高電池的工作電壓，可使得正極材料發(fā)揮出更高的容量，從而提高電池的能量密度，如將LiCoO2的工作電壓從目前的4. 2V提高到4. 3V，克容量可以提高10%，而能量密度可以提高5%。但是隨著工作電壓的提高，電解液更易被氧化、循環(huán)衰減加速、安全性能降低、實(shí)際使用的風(fēng)險(xiǎn)增加。近來(lái)，鎳鈷錳系三元材料Li (NixCoyMni_x_y) O2 (O. 3彡x彡O. 8，O. I彡y彡O. 4)得到迅速發(fā)展，其成本較低，安全性能好，且在容量發(fā)揮上已經(jīng)超過(guò)LiCoO2,越來(lái)越吸引研究者的關(guān)注。將鎳鈷錳系三元材料與鈷酸鋰正極材料混合使用，可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到降低材料成本，改善電池的電化學(xué)性能與安全性能的目的。此外，改變LiCoO2的形貌，使其具有與三元材料相似的二次顆粒形貌，也能極大提高其性能。此外，通過(guò)一定手段將少量持定元素或其氧化物均勻地?fù)诫s進(jìn)入正極材料體相內(nèi)或沉積在正極材料表面，可以有效的改善材料表面與電解液的副反應(yīng)，從而改善鋰離子電池的高溫存儲(chǔ)性能與安全性能，使材料能應(yīng)用到更高的充電截止電壓下時(shí)也具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而顯著提升電池容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供ー種適用于高充電截止電壓條件且具有高能量密度的鋰離子電池。本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片、隔離膜以及電解液，正極極片與負(fù)極極片均由活性材料、導(dǎo)電添加剤、粘結(jié)劑與集流體所組成，導(dǎo)電添加劑為由零維、一維和ニ維碳材料混合所成的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。片狀的導(dǎo)電碳材料能夠形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)框架，而線狀的導(dǎo)電碳則能夠穿插在ニ維片狀導(dǎo)電碳層面間，或者ニ維片狀導(dǎo)電碳外部形成線狀交聯(lián)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一歩的，零維導(dǎo)電碳顆粒能夠在ー維線狀與ニ維片狀導(dǎo)電碳間搭建成導(dǎo)電點(diǎn)，補(bǔ)償懸空于線狀或者面狀的網(wǎng)絡(luò)中的微小的正極材料顆粒的導(dǎo)電性能，從而形成有效的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，極大程度的改善正、負(fù)極極片的導(dǎo)電性能，顯著提高電池的倍率性能與低溫性能。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn),活性材料由A、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，A為L(zhǎng)iCoO2, B為L(zhǎng)iCo02。A與B均經(jīng)元素M摻雜包覆處理，摻雜元素M為Mg、Ti、Al、Zr、F中的任意ー種或兩種；包覆物為元素Mg、Ti、Al、Zr等中任意ー種或兩種元素的氧化物，或磷酸鹽，或氟化物，或氧化物、磷酸鹽與氟化物的混合物。其中，A所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40 %_90%，更優(yōu)選的范圍為60%-90%。通過(guò)有效手段將少量特定元素均勻地?fù)诫s進(jìn)入正極材料體相內(nèi)，或?qū)⑵溲趸锘蛄姿猁}或氟化物均勻沉積在正極材料表面，可以有效的改善材料表面與電解液的副反應(yīng)，從而改善鋰離子電池的高溫存儲(chǔ)性能與安全性能，使材料能應(yīng)用到更高的充電截止電壓下時(shí)也具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而顯著提升電池容量。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，活性材料由A、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，A為L(zhǎng)iCoO2, B為L(zhǎng)i (NixCoyMn1H)O2，其中O. 3彡x彡O. 8，O. I ^ y ^ O. 4, O. 6彡x+y彡O. 9。A與B均經(jīng)元素M摻雜包覆處理，摻雜元素M為Mg、Ti、Al、Zr、F中的任意ー種或兩種；包覆物為元素Mg、Ti、Al、Zr等中任意ー種或兩種元素的氧化物，或磷酸鹽，或氟化物，或氧化物、磷酸鹽與氟化物的混合物。其中，A所占的質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)為40 %_90%，更優(yōu)選的范圍為60%-90%。LiCoO2-料的電化學(xué)性能相對(duì)較為穩(wěn)定，循環(huán)性能好，但在高于4. 2V充電截止電壓下其結(jié)構(gòu)易發(fā)生破壞，熱穩(wěn)定性變差。鎳鈷錳系三元材料Li (NixCoyMnny) O2成本較低，安全性能好，實(shí)際容量可高達(dá)180-190 mAh/g,但其高溫下與電解液相容性較差。將鎳鈷錳系三元材料與鈷酸鋰正極材料混合使用，可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，以改善電池的電化學(xué)性能與安全性能。此外，改變LiCoO2的形貌，使其具有與三元材料相似的二次顆粒形貌，將顯著改善鋰離子在正極材料中可逆脫嵌的動(dòng)力學(xué)行為，并降低LiCoO2結(jié)構(gòu)坍塌的可能，顯著提高材料在高截止電壓條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，電解液中含有潤(rùn)濕劑、鋰鹽穩(wěn)定劑、陽(yáng)極成膜添加劑與陰極成膜保護(hù)劑。其中，潤(rùn)濕劑為環(huán)己烷或甲基癸，鋰鹽穩(wěn)定劑是LiPF6或LiBF4,陰極成膜保護(hù)劑為BP (聯(lián)苯)。使用潤(rùn)濕劑可以提高電解液在正、負(fù)極極片中的潤(rùn)濕性能，尤其是低溫下電解液對(duì)正、負(fù)極極片的浸潤(rùn)；使用陽(yáng)極成膜添加剤，和陰極成膜保護(hù)劑，能夠在電池活性材料表面形成優(yōu)異的SEI (固體電解質(zhì))膜或其他鈍化膜，從而改善電池活性材料與電解液界面，抑制電解液的副反應(yīng)，顯著改善電池在高電壓下的循環(huán)性能；而加入少量鋰鹽穩(wěn)定劑，可以抑制電解液鋰鹽的分解產(chǎn)氣，從而改善電池循環(huán)性能，并保證電池具有較低的高溫鼓脹。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，零維碳材料為顆粒為50-200nm的導(dǎo)電碳黑(SP)，或こ炔黑，或石墨導(dǎo)電劑；ー維碳材料為納米碳纖維(VGCF)或碳納米管(CNT) ;ニ維碳材料為石墨烯。且零維顆粒占全部導(dǎo)電添加劑的重量百分比為10%-40%;—維碳材料占全部導(dǎo)電添加劑的重量百分比為10%-50% ;ニ維碳材料占全部導(dǎo)電添加劑的重量百分比為20%-60%。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，Li(NixCoyMrwy)O2 為 Li (Nia8CoaiMnai)O2,或Li (Nia6Coa2Mna2) O2,或 Li (Nia5Coa2Mna 3) O2,或 Li (Ni1/3Co1/3Mn1/3) 02。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，A的粒徑D50為16-22 um。D50為ー個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%，D50也叫中位徑或中值粒徑。D50常用來(lái)表示粉體的平均粒度。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，B的一次顆粒粒徑D50為O. 5-3. O um, 二次顆粒粒徑D50 為 10-16um。
作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，陽(yáng)極成膜添加劑為FEC (氟化碳酸こ烯酷)、VA (こ酸こ烯酷)、VEC (碳酸こ烯亞こ酷)、VC (碳酸亞こ烯酷)、ES (亞硫酸こ烯酷)、AN (丙烯腈)和SN(丁ニ腈)中的ー種或幾種的混合物。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，工作充電截止電壓為4. 3V- 4. 5 V。本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)構(gòu)造ー種包括正極極片、負(fù)極極片、隔離膜以及電解液，且導(dǎo)電添加劑為由零維、一維和ニ維碳材料混合所成的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的鋰離子電池，零維導(dǎo)電碳顆粒能夠在ー維線狀與ニ維片狀導(dǎo)電碳間搭建成導(dǎo)電點(diǎn)，補(bǔ)償懸空于線狀或者面狀的網(wǎng)絡(luò)中的微小的正極材料顆粒的導(dǎo)電性能，從而形成有效的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，極大程度的改善正、負(fù)極極片的導(dǎo)電性能，顯著提高電池的 倍率性能與低溫性能。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I與比較例I中電池在3. 0-4. 35V的循環(huán)測(cè)試曲線。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I與比較例I中電池在_20°C下的放電容量與25°C常溫放電容量的比率曲線(4. 35V-3. 0V, O. 5C放電)。圖3為本發(fā)明實(shí)施例I與比較例I中電池在4. 35-3. OV的放電倍率曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :ー種鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片、隔離膜以及電解液，正極極片與負(fù)極極片均由活性材料、導(dǎo)電添加剤、粘結(jié)劑與集流體所組成，導(dǎo)電添加劑為由零維、ー維和ニ維碳材料混合所成的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。片狀的導(dǎo)電碳材料能夠形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)框架，而線狀的導(dǎo)電碳則能夠穿插在ニ維片狀導(dǎo)電碳層面間，或者ニ維片狀導(dǎo)電碳外部形成線狀交聯(lián)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一歩的，零維導(dǎo)電碳顆粒能夠在ー維線狀與ニ維片狀導(dǎo)電碳間搭建成導(dǎo)電點(diǎn)，補(bǔ)償懸空于線狀或者面狀的網(wǎng)絡(luò)中的微小的正極材料顆粒的導(dǎo)電性能，從而形成有效的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，極大程度的改善正、負(fù)極極片的導(dǎo)電性能，顯著提高電池的倍率性能與低溫性能?；钚圆牧嫌葾、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，A為L(zhǎng)iCoO2, B為L(zhǎng)iCoO2。A與B均經(jīng)元素M摻雜包覆處理，摻雜元素M為Mg、Ti、Al、Zr、F中的任意ー種或兩種；包覆物為元素Mg、Ti、Al、Zr等中任意ー種或兩種元素的氧化物，或磷酸鹽，或氟化物，或氧化物、磷酸鹽與氟化物的混合物。其中，A所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40%-90%，更優(yōu)選的范圍為60%-90%。通過(guò)有效手段將少量特定元素均勻地?fù)诫s進(jìn)入正極材料體相內(nèi)，或?qū)⑵溲趸锘蛄姿猁}或氟化物均勻沉積在正極材料表面，可以有效的改善材料表面與電解液的副反應(yīng)，從而改善鋰離子電池的高溫存儲(chǔ)性能與安全性能，使材料能應(yīng)用到更高的充電截止電壓下時(shí)也具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而顯著提升電池容量?；钚圆牧嫌葾、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，A 為 LiCoO2，B 為 Li (NixCoyMn1^y) O2，其中 0.3彡 x彡0.8，0.1 彡 y<0. 4，0.6 彡 x+y 彡 0.9。A與B均經(jīng)元素M摻雜包覆處理,摻雜元素M為Mg、Ti、Al、Zr、F中的任意ー種或兩種；包覆物為元素Mg、Ti、Al、Zr等中任意ー種或兩種元素的氧化物，或磷酸鹽，或氟化物，或氧化物、磷酸鹽與氟化物的混合物。其中，A所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40 %_90%，更優(yōu)選的范圍為60%-90%。LiCoO2材料的電化學(xué)性能相對(duì)較為穩(wěn)定，循環(huán)性能好，但在高于4. 2V充電截止電壓下其結(jié)構(gòu)易發(fā)生破壞，熱穩(wěn)定性變差。鎳鈷錳系三元材料Li (NixCoyMn1^y) O2成本較低，安全性能好，實(shí)際容量可高達(dá)180-190 mAh/g，但其高溫下與電解液相容性較差。將鎳鈷錳系三元材料與鈷酸鋰正極材料混合使用，可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，以改善電池的電化學(xué)性能與安全性能。此外，改變LiCoO2的形貌，使其具有與三元材料相似的二次顆粒形貌，將顯著改善鋰離子在正極材料中可逆脫嵌的動(dòng)力學(xué)行為，并降低LiCoO2結(jié)構(gòu)坍塌的可能，顯著提高材料在高截止電壓條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。電解液中含有潤(rùn)濕劑、鋰鹽穩(wěn)定劑、陽(yáng)極成膜添加劑與陰極成膜保護(hù)劑。其中，潤(rùn)濕劑為環(huán)己烷或甲基癸，鋰鹽穩(wěn)定劑是LiPF6或LiBF4，陰極成膜保護(hù)劑為BP (聯(lián)苯)。使用潤(rùn)濕劑可以提高電解液在正、負(fù)極極片中的潤(rùn)濕性能，尤其是低溫下電解液對(duì)正、負(fù)極極片的浸潤(rùn)；使用陽(yáng)極成膜添加劑，和陰極成膜保護(hù)劑，能夠在電池活性材料表面形成優(yōu)異的SEI (固體電解質(zhì))膜或其他鈍化膜，從而改善電池活性材料與電解液界面，抑制電解液的副反應(yīng)，顯著改善電池在高電壓下的循環(huán)性能；而加入少量鋰鹽穩(wěn)定劑，可以抑制電解液鋰鹽的分解產(chǎn)氣，從而改善電池循環(huán)性能，并保證電池具有較低的高溫鼓脹。零維碳材料為顆粒為50_200nm的導(dǎo)電碳黑(SP)，或こ炔黑，或石墨導(dǎo)電劑；ー維 碳材料為納米碳纖維(VGCF)或碳納米管(CNT) ;ニ維碳材料為石墨烯。且零維顆粒占全部導(dǎo)電添加劑的重量百分比為10%_40%;—維碳材料占全部導(dǎo)電添加劑的重量百分比為10%-50% ;ニ維碳材料占全部導(dǎo)電添加劑的重量百分比為20%-60%。χη-χ_ 2 為 Li (Ni0 8Co01Mn01)O2,或 Li (Ni0 6Co0 2Mn0 2) 02，或 Li (Ni0 5Co0 2Mn0 3)O2,或Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)02。A的粒徑D50為16-22 um。D50為ー個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%，D50也叫中位徑或中值粒徑。D50常用來(lái)表示粉體的平均粒度。的一次顆粒粒徑D50為O. 5-3. O um, 二次顆粒粒徑D50為10_16um。陽(yáng)極成膜添加劑為FEC (氟化碳酸こ烯酷)、VA (こ酸こ烯酷)、VEC (碳酸こ烯亞こ酷)、VC (碳酸亞こ烯酷)、ES (亞硫酸こ烯酷)、AN (丙烯腈)和SN (丁ニ臆)中的ー種或幾種的混合物。工作充電截止電壓為4. 3V- 4. 5 V。為進(jìn)一歩了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所到達(dá)的具體目的、功能，下面結(jié)合具體實(shí)施例，下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說(shuō)明。正極采用NMP (N-甲基吡咯烷酮)作為溶剤，按活性物質(zhì)導(dǎo)電碳PVDF (聚偏氟こ烯)=95:2:3配制成固含量為70%的漿料均勻涂覆于Al箔上。負(fù)極采用去離子水作為溶劑，按石墨導(dǎo)電碳SBR (丁苯橡膠):CMC (羧甲基纖維素鈉)=94:2:2:2配制成固含量為45%的漿料均勻于Cu箔上。電解液為lmol/L的LiPF6溶液，溶劑為BP (聯(lián)苯)。將制成的正極、負(fù)極和隔離膜卷繞成電芯，經(jīng)過(guò)入殼、頂封、注液、化成、成型、檢測(cè)等エ序制成成品軟包裝電池。充放電循環(huán)測(cè)試倍率為O. 5C/0. 5C，測(cè)試溫度為45°C，充電截止電壓為4. 2V-4. 4V，放電截止電壓為3. 0V。本實(shí)施例所用的導(dǎo)電添加劑由導(dǎo)電碳黑(SP)、納米碳纖維(VGCF)與石墨烯三者混合而成，其中SP顆粒為50-200nm，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為20% ；VGCF的長(zhǎng)度為500nm-6um，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為30% ;石墨烯采用多層石墨烯，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為50%。本實(shí)施例中所使用的正極活性物質(zhì)，由具有不同形貌的A與B兩種LiCoO2所組成，其中A為一次顆粒，D50為18um ;B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，其一次顆粒粒徑1-2 um, 二次顆粒粒徑D50為14um ;且A所占正極活性物質(zhì)的重量百分比為60%。本實(shí)施例中所使用電解液的溶劑體系為EC:EMC:DEC，體積比為1:1:1，所使用的添加劑及其添加量為FEC 約 O. 2%-5%，VEC 約 O. 5%_2%，BP 約 O. 1%_0· 5%, SN 約 1%_3%。本實(shí)施例軟包裝電池，在3. 0-4. 35V電壓范圍內(nèi)循環(huán)1000周后的容量保持率為83%，循環(huán)曲線如圖I所示。電池在_20°C下的放電容量與25°C常溫放電容量的比率為58%(4. 35V-3. 0V, O. 5C放電)，其曲線如圖2所示。電池在4. 35-3. OV下，2C放電容量與O. 2C放電容量的比率為74%，其放電倍率曲線如圖3所示。實(shí)施例2 :本實(shí)施例所用的導(dǎo)電添加劑由SP、CNT與石墨烯三者混合而成，其中SP顆粒為50-200nm，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為20% ；CNT的長(zhǎng)度為500nm_5um，所占導(dǎo) 電添加劑的重量百分比為30%;石墨烯采用多層石墨烯，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為50%。本實(shí)施例中所使用的正極活性物質(zhì)，由具有不同形貌的A與B兩種LiCoO2所組成，其中A為一次顆粒，D50為18um ;B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，其一次顆粒粒徑1-2 um, 二次顆粒粒徑D50為14um ;且A所占正極活性物質(zhì)的重量百分比為80%。本實(shí)施例中所使用電解液的溶劑體系為EC:EMC:DEC，體積比為1:1:1，所使用的添加劑及其添加量為VA 約 O. 2%-5%，VEC 約 O. 5%-2%，BP 約 O. 1%_0· 5%, AN 約 1%_3%。本實(shí)施例的軟包裝電池，在3. 0-4. 35V電壓范圍內(nèi)循環(huán)1000周后的容量保持率為80%。電池在_20°C下的放電容量與25°C常溫放電容量的比率為52% (4. 35V-3. 0V, O. 5C放電)。電池在4. 35-3. OV下，2C放電容量與O. 2C放電容量的比率為70%。實(shí)施例3 :本實(shí)施例所用的導(dǎo)電添加劑由SP、VGCF與石墨烯三者混合而成，其中SP顆粒為50-200nm，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為15% ；VGCF的長(zhǎng)度為500nm_4um，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為25% ;石墨烯采用多層石墨烯，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為60%。本實(shí)施例中所使用的正極活性物質(zhì)，由LiCoO2 —次顆粒和Li (Ni0.5Co0.2Mn0.3) O2混合而成，其中LiCoO2粒徑D50為19商um ；Li (Nia5Coa2Mna3)O2的一次顆粒粒徑為ト2 um,二次顆粒粒徑D50為Ilum ;且A所占正極活性物質(zhì)的重量百分比為60%。本實(shí)施例中所使用電解液的溶劑體系為EC:EMC:DEC，體積比為1:1:1，所使用的添加劑及其添加量為VC 約 O. 2%-5%，VEC 約 O. 5%-2%，BP 約 O. 1%_0· 5%, AN 約 1%_3%。本實(shí)施例的軟包裝電池，在3. 0-4. 35V電壓范圍內(nèi)循環(huán)1000周后的容量保持率為78%。電池在_20°C下的放電容量與25°C常溫放電容量的比率為46% (4. 35V-3. 0V, O. 5C放電)。電池在4. 35-3. OV下，2C放電容量與O. 2C放電容量的比率為68%。實(shí)施例4 :本實(shí)施例所用的導(dǎo)電添加劑由SP、CNT與石墨烯三者混合而成，其中SP顆粒為50-200nm，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為30% ；CNT的長(zhǎng)度為500nm_5um，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為40%;石墨烯采用多層石墨烯，所占導(dǎo)電添加劑的重量百分比為40%。本實(shí)施例中所使用的正極活性物質(zhì)，由LiCoO2 —次顆粒和Li (Ni0.6Co0.2Mn0.2) O2混合而成，其中LiCoO2粒徑D50為16商um ；Li (Nia6Coa2Mna2)O2的一次顆粒粒徑為ト2 um,二次顆粒粒徑D50為IOum ;且A所占正極活性物質(zhì)的重量百分比為70%。本實(shí)施例中所使用電解液的溶劑體系為EC:EMC:DEC，體積比為1:1:1，所使用的添加劑及其添加量為VA 約 O. 2%-5%，VEC 約 O. 5%-2%，BP 約 O. 1%_0· 5%, AN 約 1%_3%。本實(shí)施例的軟包裝電池，在3. 0-4. 35V電壓范圍內(nèi)循環(huán)1000周后的容量保持率為76%。電池在_20°C下的放電容量與25°C常溫放電容量的比率為45% (4. 35V-3. 0V, O. 5C放電)。電池在4. 35-3. OV下，2C放電容量與O. 2C放電容量的比率為65%。
比較例I :本實(shí)施例所用的導(dǎo)電添加劑為SP，其顆粒度為50_200nm。本實(shí)施例中所使用的正極活性物質(zhì)，由LiCoO2 —次顆粒所組成，其粒徑D50為18um。本實(shí)施例中所使用電解液的溶劑體系為EC:EMC:DEC，體積比為1:1:1。本實(shí)施例的軟包裝電池，在3. 0-4. 35V電壓范圍內(nèi)循環(huán)700周后的容量保持率為70%，循環(huán)曲線如圖I所示。電池在_20°C下的放電容量與25°C常溫放電容量的比率為15%(4. 35V-3. 0V, O. 5C放電)，其曲線如圖2所示。電池在4. 35-3. OV下，2C放電容量與O. 2C放電容量的比率為45%，其放電倍率曲線如圖3所示。上述具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對(duì)本發(fā)明的權(quán)カ要求進(jìn)行限定，任何利用本發(fā)明所掲示技術(shù)內(nèi)容下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效實(shí)施例，并且未脫離本發(fā)明的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片、隔離膜以及電解液，其特征在于，所述正極極片與負(fù)極極片分別包括活性材料、導(dǎo)電添加剤、粘結(jié)劑與集流體，所述導(dǎo)電添加劑為由零維碳材料、ー維碳材料和ニ維碳材料混合所成的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述鋰離子電池，其特征在于，所述活性材料由A、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，所述A為L(zhǎng)iCoO2, B為L(zhǎng)iCoO2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述鋰離子電池，其特征在于，所述活性材料由A、B組成，其中A為一次顆粒，B為由一次顆粒聚集所形成的二次顆粒，所述A為L(zhǎng)iCoO2, B為L(zhǎng)i (NixCoyMnny)O2，其中 O. 3 ≤ X 彡 O. 8，O. I 彡 y 彡 O. 4，O. 6 ^ x+y ^ O. 9。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述鋰離子電池，其特征在于，所述電解液中含有潤(rùn)濕劑、鋰鹽穩(wěn)定劑、陽(yáng)極成膜添加劑與陰極成膜保護(hù)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述鋰離子電池，其特征在于，所述零維碳材料為顆粒為50-200nm的導(dǎo)電碳黑(SP)，或こ炔黑，或石墨導(dǎo)電劑；所述ー維碳材料為納米碳纖維(VGCF)或碳納米管(CNT);所述ニ維碳材料為石墨烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述鋰離子電池，其特征在于，所述Li(NixCoyMn1^y) O2為L(zhǎng)i (Nia8CoaiMnai)O2' Li (Nia6Coa2Mna2)O2' Li (Nia5Coa2Mna3)O2 或者 Li (Ni1/3Co1/3Mn1/3) O2 中的任意ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述鋰離子電池，其特征在于，所述A的粒徑D50為16-22um。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述鋰離子電池，其特征在于，所述B的一次顆粒粒徑D50為O.5-3. O um, 二次顆粒粒徑 D50 為 10_16um。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋰離子電池，其特征在于，所述陽(yáng)極成膜添加劑為FEC(氟化碳酸こ烯酷)、VA (こ酸こ烯酷)、VEC (碳酸こ烯亞こ酷)、VC (碳酸亞こ烯酷)、ES (亞硫酸こ烯酷)、AN (丙烯腈)和SN (丁ニ臆)中的ー種或幾種的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述鋰離子電池，其特征在于，工作充電截止電壓為4.3V- 4.5 V。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池，包括正極極片、負(fù)極極片、隔離膜以及電解液，正極極片與負(fù)極極片均由活性材料、導(dǎo)電添加劑、粘結(jié)劑與集流體所組成，導(dǎo)電添加劑為由零維、一維和二維碳材料混合所成的三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明通過(guò)采用特定的正極活性物質(zhì)，及具有三維空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電碳材料，并在電解液中添加少量的潤(rùn)濕劑、鋰鹽穩(wěn)定劑、陽(yáng)極成膜添加劑與陰極成膜保護(hù)劑，使鋰離子電池能在更高的截止電壓下工作，顯著提高鋰離子電池的能量密度，且具有優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能、低溫性能，及較低的高溫鼓脹等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M4/505GK102694201SQ201210180329
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者姜玲燕 申請(qǐng)人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司