可再充電鋰電池的制作方法
【專利摘要】提供了一種可再充電鋰電池，所述可再充電鋰電池包括：包括正極活性物質(zhì)的正極、包括負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極和包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑的電解質(zhì)，其中，正極活性物質(zhì)包括由下面的化學(xué)式1表示的鎳基復(fù)合氧化物，非水有機(jī)溶劑含有碳酸亞乙酯，基于非水有機(jī)溶劑的總量，含有7.5體積%到27.5體積%的量的碳酸亞乙酯。[化學(xué)式1]LiNixCoyMnzO2；在上面的化學(xué)式1中，x，y，z均與在說明書中所限定的相同。
【專利說明】可再充電鋰電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)、一種制備該正極活性物質(zhì) 的方法及一種包括該正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 近來，鋰可再充電電池作為用于小型便攜式電子裝置的電源已經(jīng)引起了關(guān)注。鋰 可再充電電池使用有機(jī)電解質(zhì)溶液，從而與使用堿性水溶液的傳統(tǒng)電池相比具有較高的放 電電壓(例如，是傳統(tǒng)電池的放電電壓的兩倍高)，因此，鋰可再充電電池具有較高的能量密 度。
[0003] 通過將電解質(zhì)注入到包括正極和負(fù)極的電池單元中來使用這些可再充電鋰電池， 其中，正極包括能夠嵌入和脫嵌鋰的正極活性物質(zhì)，負(fù)極包括能夠嵌入和脫嵌鋰的負(fù)極活 性物質(zhì)。
[0004] 對于正極活性物質(zhì)，已經(jīng)廣泛地使用LiC〇02，但是LiC 〇02存在容量限制和安全性 的問題。因此，正在積極地研究替代物質(zhì)的開發(fā)。
[0005] 由于LiC〇02具有穩(wěn)定的電化學(xué)特性，LiNi0 2具有高容量，而LiMn02具有良好的熱 穩(wěn)定性并且成本低廉，因此為了組合這些特征，對Co-Ni-Mn三元基鋰金屬復(fù)合氧化物(這 里還被稱為"NCM"或"NCM復(fù)合氧化物"）作了研究。
[0006] NCM根據(jù)Co、Ni和Μη之間的組分比具有不同的特性。例如，當(dāng)含有較高比率的Μη 時(shí)，安全性提高，當(dāng)含有較高比率的Co時(shí)，輸出特性得到改善，當(dāng)含有較高比率的Ni時(shí)，容 量特性得到改善。
[0007] 近來，在用于xEv的可再充電鋰電池中具有高的比容量的用于增加每單位重量的 能量密度并因此增加里程的正極活性物質(zhì)已經(jīng)引起關(guān)注。
[0008] 因此，已經(jīng)積極研究了通過在NCM中含有較高含量的Ni而制備的富Ni正極活性 物質(zhì)，例如，具有比容量為150mAh/g的NCM111 (含30%的Ni)、具有比容量為160mAh/g的 NCM523 (含50%的Ni)、具有比容量為170mAh/g的NCM622 (含60原子％的Ni)、具有比容 量為180mAh/g的NCM75105 (含75原子％的Ni)以及具有比容量為190mAh/g的NCM85105 (含85原子％的Ni)。換言之，可以看出的是，隨著NCM含有較高比率的Ni，活性物質(zhì)的比 容量增加。然而，當(dāng)活性物質(zhì)含有較高含量的Ni時(shí)，應(yīng)該控制燃燒(熱處理)氣氛下的空氣， 這帶來了制造成本增加的問題并且會導(dǎo)致諸如Li 2C03等的殘留的鋰的含量。這種殘留的鋰 會產(chǎn)生氣體，而產(chǎn)生的氣體會使電池的電阻增加且劣化電池的循環(huán)壽命。另外，當(dāng)含有較高 含量的Ni時(shí)，在活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)方面發(fā)生陽離子混合并導(dǎo)致電池的增加的容量劣化。在這 種劣化的電池單元中的負(fù)極和電解質(zhì)的ICP分析展示出嚴(yán)重的Ni洗脫。因此，期望一種能 夠減少氣體產(chǎn)生并且能夠控制因富Ni的高容量正極活性物質(zhì)引起的循環(huán)壽命的劣化的電 解質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的實(shí)施例的方面涉及于一種當(dāng)具有高容量且含有高含量的鎳的NCM正極 活性物質(zhì)用于正極時(shí)，具有在高溫下期望的循環(huán)壽命特性的可再充電鋰電池。
[0010] 在實(shí)施例中，提供了一種可再充電鋰電池。所述可再充電鋰電池包括：正極，正極 包括正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)包括鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物?；阪団掑i（NCM)復(fù)合氧 化物中的鎳鈷及錳的總量，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物含有大于或等于63原子％的量的鎳。 可再充電鋰電池包括電解質(zhì)，電解質(zhì)包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑?；诜撬袡C(jī)溶劑的總量， 非水有機(jī)溶劑含有在7. 5體積％到27. 5體積％之間的量的碳酸亞乙酯。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，基于鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物中的鎳鈷及錳的總量，鎳鈷錳 (NCM)復(fù)合氧化物含有大于或等于63原子％且小于或等于85原子％的量的鎳。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物由下面的化學(xué)式1表示，
[0013] [化學(xué)式1]
[0014] LiNixCoyMnz02 ；
[0015] 其中，在化學(xué)式 1 中，0· 63 彡 X 彡 0· 85,0· 05 < y < 0· 25,0· 03 < z < 0· 2,并且 x+y+z=l〇
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中，x:y:z為0· 65:0. 20:0. 15。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中，x:y:z為0· 75:0. 10:0. 15。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中，x:y:z為0· 85:0. 10:0. 05。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物由下面的化學(xué)式1表示，
[0020] [化學(xué)式1]
[0021] LiNixCoyMnz02 ；
[0022] 其中，0· 65 彡 X 彡 0· 85,0· 1 彡 y 彡 0· 2,0· 05 彡 z 彡 0· 15,并且 x+y+z=l。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，基于非水有機(jī)溶劑的總量，碳酸亞乙酯的量大于或等于10體 積％到小于或等于25體積％。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施例中，非水有機(jī)溶劑包括碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸 二丙酯（DPC)、碳酸甲丙酯（MPC)、碳酸乙丙酯（EPC)、碳酸甲乙酯（MEC)、碳酸亞丙酯（PC)和 碳酸亞丁酯（BC)中的至少一種。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施例中，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物具有170mAh/g或更高的比容量。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物具有180mAh/g或更高的比容量。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物具有190mAh/g或更高的比容量。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方面，具有高容量且含有高含量的鎳(富Ni)的NCM正極活 性物質(zhì)被用于正極，因此，減少了包括該NCM正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電池中的氣體的 產(chǎn)生，并且提供了具有在高溫下改善的循環(huán)壽命特性的可再充電鋰電池。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 附圖與說明書一起說明了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起解釋了本發(fā)明的原 理。
[0030] 圖1是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池的示意圖。
[0031] 圖2是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的插電式混合電動車輛（Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)的棱柱形電池 （prismatic cell)的示意圖。
[0032] 圖3是示出了根據(jù)電解質(zhì)示例1到8及電解質(zhì)對比例1到5的電解質(zhì)的溶劑組分 的圖。
[0033] 圖4是示出了根據(jù)示例1到8及對比例1到5的分別包括各自具有根據(jù)電解質(zhì)示 例1到8及電解質(zhì)對比例1到5的溶劑組分的電解質(zhì)的可再充電鋰電池單元的45°C循環(huán)壽 命特性的等高線圖映射。
[0034] 圖5是示出了包括于根據(jù)電解質(zhì)示例1到8及電解質(zhì)對比例1到5的電解質(zhì)中的 每個(gè)溶劑組分與在根據(jù)示例1到8及對比例1到5的相應(yīng)的可再充電鋰電池單元中的循環(huán) 壽命特性之間的相互關(guān)系的曲線圖。
[0035] 圖6是示出了在根據(jù)示例1到8及對比例1到5的可再充電鋰電池單元中的45°C 循環(huán)壽命特性與EC含量之間的相互關(guān)系的曲線圖。
[0036] 圖7是示出了根據(jù)某些實(shí)施例的針對包括具有含有75原子％的Ni的NCM組分的 正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電池的溶劑組分的電解質(zhì)溶液設(shè)計(jì)的圖。
[0037] 圖8是示出了取決于分別根據(jù)電解質(zhì)示例9到18及電解質(zhì)對比例7和8的包括 于其中的電解質(zhì)的溶劑組分的根據(jù)示例9到18及對比例7和8的可再充電鋰電池單元的 45 °C循環(huán)壽命特性的等高線圖映射。
[0038] 圖9是示出了根據(jù)示例9到18及對比例7到9的可再充電鋰電池單元的45°C循 環(huán)壽命特性與EC含量之間的相互關(guān)系的曲線圖。
[0039] 圖10是示出了根據(jù)對比例10到12的可再充電鋰電池單元的45°C循環(huán)壽命特性 與EC含量之間的相互關(guān)系的曲線圖。
[0040] 圖11是示出了根據(jù)EC含量的根據(jù)示例1到19及對比例1到12的可再充電鋰電 池單元的45°C循環(huán)壽命特性與NCM組分之間的相互關(guān)系的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 在下面的詳細(xì)描述中，通過示例的方式僅示出并描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例。本 領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的是，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)被解釋為限制于 在此闡述的實(shí)施例。另外，在本申請的上下文中，當(dāng)?shù)谝辉环Q作為"在"第二元件"上" 時(shí)，它可以是直接位于第二元件上，或者可以在第一元件和第二元件之間設(shè)置一個(gè)或更多 個(gè)中間元件而間接地位于第二元件上。當(dāng)描述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)，使用的"一些"指的是"本 發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施例"。當(dāng)諸如"……中的至少一個(gè)(種)"的表述在一系列元件之后時(shí) 修飾整個(gè)系列的元件而不是修飾系列中的個(gè)別元件。在整個(gè)說明書中，相同的標(biāo)號指示相 同的元件。
[0042] 通過參照圖1和圖2描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池。
[0043] 圖1是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池的示意圖。
[0044] 參照圖1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池100包括：電極組件，包括正極114、 位于正極114上的負(fù)極112、位于正極114和負(fù)極112之間的隔板113以及浸漬正極114、 負(fù)極112和隔板113的電解質(zhì)；電池殼體120,容納電極組件；密封構(gòu)件140,密封電池殼體 120。
[0045] 在一個(gè)實(shí)施例中，正極114包括集流體和形成在集流體上的正極活性物質(zhì)層。在 一個(gè)實(shí)施例中，正極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)和粘結(jié)劑。在一個(gè)實(shí)施例中，正極活性物 質(zhì)層還包括導(dǎo)電材料。
[0046] 集流體可以由A1制成，但是不限于此。
[0047] 圖2是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的PHEV棱柱形電池單元的示意圖。
[0048] 可再充電電池101是具有矩形形狀或棱柱形狀的鋰離子可再充電電池。
[0049] 殼體30限定了可再充電電池的外觀并且為安裝電極組件提供了空間。例如，殼體 30可以具有一側(cè)打開的長方體形狀，以將長方體形狀的電極組件容納于其中。
[0050] 正極端子21以插入的方式安裝在蓋板25上。在蓋板25和正極端子21之間，位 于蓋板25的上側(cè)且在正極端子21下方的第一襯墊24使蓋板25與正極端子21絕緣。
[0051] 正極端子21具有圓柱形形狀，螺帽29安裝在正極端子21上，以在上側(cè)支撐正極 端子21，而螺紋形成在正極端子21的外周面上，以允許螺帽29緊固到正極端子21。
[0052] 負(fù)極端子22以插入的方式安裝在蓋板25上。在蓋板25和負(fù)極端子22之間，位 于蓋板25的上側(cè)且在負(fù)極端子22下方的第二襯墊24使蓋板25與負(fù)極端子22絕緣。
[0053] 負(fù)極端子22具有圓柱形形狀，螺帽29安裝在負(fù)極端子22上，以在上側(cè)支撐負(fù)極 端子22,而螺紋形成在負(fù)極端子22的外周面上，以允許螺帽29緊固到負(fù)極端子22。
[0054] 蓋板25可以是板狀的，并且可以適配到殼體30的開口。密封塞23可以設(shè)置在蓋 板25的電解質(zhì)注入孔中。具有凹口 27a的通風(fēng)板27可以設(shè)置在蓋板25的通風(fēng)孔中，從而 通風(fēng)板27可以在預(yù)定的壓力下打開。
[0055] 正極端子21和負(fù)極端子22可以電連接到電極組件，并且可以突出到殼體30的外 部。正極端子21和負(fù)極端子22可以穿過蓋板25,并且位于正極端子21和負(fù)極端子22下 方的凸緣可以支撐蓋板25的底部。正極端子21和負(fù)極端子22的外部從頂側(cè)支撐正極端 子21和負(fù)極端子22。第一襯墊和第二襯墊24可以安裝在蓋板25與例如正極端子21和負(fù) 極端子22之間，以密封正極端子21和負(fù)極端子22中的每個(gè)，并且使正極端子21和負(fù)極端 子22中的每個(gè)與蓋板25絕緣。
[0056] 在一個(gè)實(shí)施例中，正極活性物質(zhì)包括鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物，基于鎳鈷錳（NCM) 復(fù)合氧化物中的鎳鈷及錳的總量，鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物包括大于或等于63原子％的量 的鎳。在一個(gè)實(shí)施例中，基于鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物中的鎳鈷及錳的總量，鎳鈷錳（NCM) 復(fù)合氧化物包括大于或等于63原子％且小于或等于85原子％的量的鎳。在一個(gè)實(shí)施例中， 正極活性物質(zhì)包括由下面的化學(xué)式1表示的鎳鈷錳（NCM)復(fù)合氧化物：
[0057] [化學(xué)式1]
[0058] LiNixCoyMnz02〇
[0059] 在一個(gè)實(shí)施例中，在上面的化學(xué)式1中，0· 63彡X彡0· 85,0· 05 < y < 0· 25,0· 03 < ζ < 0. 2,并且x+y+z=l。在一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中，x:y:z為0. 65:0. 20:0. 15。在 一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中，x:y:z為0. 75:0. 10:0. 15。在一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中， x:y:z為0.85:0. 10:0. 05。在一個(gè)實(shí)施例中，在化學(xué)式1中，0.65彡X彡0.85。在一個(gè)實(shí) 施例中，在化學(xué)式1中，〇· 65彡X彡0· 85,0· 1彡y彡0· 2,0· 05彡ζ彡0· 15,并且x+y+z=l。
[0060] 當(dāng)包含這些范圍內(nèi)的鎳時(shí)，活性物質(zhì)可以具有大于或等于170mAh/g的比容量。可 以使用具有這樣高的比容量的活性物質(zhì)制造具有低電流密度的電池，從而可以獲得改善的 循環(huán)壽命特性、輸出特性、倍率能力（rate capability)等。當(dāng)含有在這些范圍之外的量(例 如，少于63原子％)的鎳時(shí)，活性物質(zhì)可以具有小于170mAh/g的比容量，從而可以具有減小 的循環(huán)壽命特性、輸出特性、倍率能力等。另外，當(dāng)NCM包含大于或等于85原子％的量的鎳 時(shí)，殘留在電池中的鋰的量會增加，從而會產(chǎn)生更多氣體并劣化電池的熱穩(wěn)定性。
[0061] 根據(jù)一些實(shí)施例，隨著在包括于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)中的鎳基NCM復(fù) 合氧化物中含有更多的鎳，可以提高電池的容量。例如，含有63原子％的Ni的Co-Ni-Mn 三元基氧化物可以提供大于或等于170mAh/g的容量，含有70原子％的Ni的Co-Ni-Mn三 元基氧化物可以提供大于或等于180mAh/g的容量，含有80原子％的Ni的Co-Ni-Mn三元 基氧化物可以提供大于或等于190mAh/g的容量。
[0062] 在上面的化學(xué)式1中，X大于0. 63的Co-Ni-Mn三元基氧化物可以提供容量甚至 比含有63原子％的Ni的可再充電鋰電池的容量大的可再充電鋰電池。根據(jù)一些實(shí)施例的 高容量鎳基 NCM 復(fù)合氧化物的示例包括 LiNi65C02(lMn15、LiNi75C0 1(lMn15 和 LiNi85C01(lMn5。
[0063] 在一些實(shí)施例中，粘結(jié)劑改善正極活性物質(zhì)顆粒彼此間的粘結(jié)性能以及正極活性 物質(zhì)顆粒與集流體的粘結(jié)性能。粘結(jié)劑的示例包括聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維 素、二乙?；w維素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含環(huán)氧乙烷的聚合物、聚乙烯 吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸(酯）化的 丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂、尼龍等，但不限于此。
[0064] 在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料改善負(fù)極的導(dǎo)電率?？梢允褂貌灰鸹瘜W(xué)變化的任何 合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料的示例包括下列中的一個(gè)或多個(gè)：天然石墨；人造石墨；炭黑； 乙炔黑；科琴黑；碳纖維；銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉末或金屬纖維；聚亞苯基衍生物；等等。 [0065] 電解質(zhì)可以包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。
[0066] 非水有機(jī)溶劑傳輸參與可再充電鋰電池的電化學(xué)反應(yīng)的離子。非水有機(jī)溶劑可以 包括碳酸酯類溶劑、酯類溶劑、醚類溶劑、酮類溶劑、醇類溶劑或非質(zhì)子溶劑。
[0067] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的非水有機(jī)溶劑包括碳酸亞乙酯。
[0068] 在一個(gè)實(shí)施例中，基于非水有機(jī)溶劑的總量，包括在7. 5體積％到27. 5體積％之 間的量的碳酸亞乙酯。在一個(gè)實(shí)施例中，基于非水有機(jī)溶劑的總量，包括大于或等于10體 積％到小于或等于25體積％的量的碳酸亞乙酯。在一些實(shí)施例中，基于非水有機(jī)溶劑的總 量，包括10體積％、15體積％、20體積％或25體積％的量的碳酸亞乙酯。
[0069] 當(dāng)包含這些范圍內(nèi)的碳酸亞乙酯時(shí)，可以減小電池的劣化，由此可以提高電池的 穩(wěn)定性。
[0070] 非水有機(jī)溶劑還可以包括碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸二丙酯 (DPC)、碳酸甲丙酯（MPC)、碳酸乙丙酯（EPC)、碳酸甲乙酯（MEC)、碳酸亞丙酯（PC)、碳酸亞 丁酯（BC)或它們的組合。包括有機(jī)溶劑的混合物的電解質(zhì)可以為包括該電解質(zhì)的可再充 電鋰電池提供改善的熱安全性、改善的高溫循環(huán)壽命特性以及高容量。
[0071] 酯類溶劑可以是例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、醋酸二甲酯、丙酸甲酯、丙 酸乙酯、Y 丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、甲瓦龍酸內(nèi)酯、己內(nèi)酯等。醚類溶劑可以是例如二丁醚、 四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氫呋喃、四氫呋喃等。酮類溶劑可以 是環(huán)己酮等。醇類溶劑可以是乙醇、異丙醇等。
[0072] 可以單獨(dú)地使用非水有機(jī)溶劑或以混合物使用非水有機(jī)溶劑。當(dāng)以混合物使用非 水有機(jī)溶劑時(shí)，可以根據(jù)電池的期望性能選擇混合物的混合比。
[0073] 根據(jù)一些實(shí)施例，鋰鹽溶解在非水有機(jī)溶劑中，并提供鋰離子，以使可再充電鋰電 池工作并改善正極和負(fù)極之間的鋰離子傳輸。
[0074] 鋰鹽的示例包括 LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(S0 3C2F5)2、LiC4F 9S03、LiC104、 LiA102、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1S0 2) (CyF2y+1S02)(其中，x 和 y 是非零的自然數(shù))、LiCl、Lil、 LiB(C204) 2 (二（草酸）硼酸鋰LiBOB)和它們的組合。
[0075] 可以使用濃度為大約0. 1M至大約2. 0M的鋰鹽。當(dāng)包含上述濃度范圍內(nèi)的鋰鹽時(shí)， 可以提供適于改善電解質(zhì)性能和鋰離子遷移率的電解質(zhì)導(dǎo)電率和粘度。
[0076] 在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)極112包括負(fù)極集流體和形成在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物 質(zhì)層。
[0077] 負(fù)極集流體可以是銅箔，但并不限于此。
[0078] 在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)極活性物質(zhì)層包括負(fù)極活性物質(zhì)和粘結(jié)劑。在一個(gè)實(shí)施例中， 負(fù)極活性物質(zhì)層還包括導(dǎo)電材料。
[0079] 在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)極活性物質(zhì)包括可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料、鋰金屬、鋰 金屬合金、能夠摻雜和脫摻雜鋰的材料或者過渡金屬氧化物。
[0080] 可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料包括碳材料。碳材料可以是適合用在鋰離子二次 電池中的任何碳基負(fù)極活性物質(zhì)。碳材料的示例包括結(jié)晶碳、非晶碳和它們的組合。結(jié)晶 碳可以是無定形的（non-shaped)、板形的、小薄片形的（flake)、球形的或纖維形的天然石 墨或人造石墨。非晶碳可以是軟碳(通過在低溫下燒結(jié)獲得的碳)、硬碳、中間相浙青碳化產(chǎn) 物、燒制焦炭等。
[0081] 鋰金屬合金可以包括鋰和從 Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、 Ba、Ra、Ge、Al和Sn中選擇的金屬。
[0082] 能夠摻雜和脫摻雜鋰的材料可以包括：Si、SiOx (0〈x〈2)、Si-C復(fù)合物、Si-Q合金 (其中，Q是堿金屬、堿土金屬、第13族至第16族元素(排除Si)、過渡元素、稀土元素或它們 的組合)、3]1、511〇 2、511-(：復(fù)合物、511-1?合金(其中，1?是堿金屬、堿土金屬、第13族至第16族 元素(排除Sn)、過渡元素、稀土元素或它們的組合)等。能夠摻雜和脫摻雜鋰的材料中的至 少一種可以與Si0 2混合。元素 Q和R可以選自于Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、 V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、 B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po 和它們的組合。
[0083] 過渡金屬氧化物可以包括氧化釩、氧化鋰釩等。
[0084] 在一些實(shí)施例中，粘結(jié)劑改善負(fù)極活性物質(zhì)顆粒彼此間的粘結(jié)性能以及負(fù)極活性 物質(zhì)顆粒與集流體的粘結(jié)性能。粘結(jié)劑的示例包括聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維 素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含環(huán)氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、 聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸(酯）化的丁苯橡膠、環(huán)氧樹 月旨、尼龍等，但是不限于此。
[0085] 在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料改善負(fù)極的導(dǎo)電率?？梢允褂貌灰鸹瘜W(xué)變化的任何 合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料的示例包括：諸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳 纖維等的碳基材料；包括銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉末或金屬纖維的金屬基材料；諸如聚亞 苯基衍生物的導(dǎo)電聚合物；以及它們的混合物。
[0086] 可以通過在溶劑中混合相應(yīng)的活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料及粘結(jié)劑并在相應(yīng)的集流體上 涂覆所得到的組合物來制造負(fù)極112和正極114。
[0087] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極制造方法包括任何適于制造用于可再充電鋰電池的電 極的方法，因而不在本說明書中進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。溶劑可以包括N-甲基吡咯烷酮等， 但是不限于此。
[0088] 隔板113可以包括在可再充電鋰電池中適于將負(fù)極112與正極114分隔并為鋰離 子提供傳輸通道的任何材料。換言之，隔板113可以由具有低的離子傳輸阻力和改善的電 解質(zhì)的浸漬的材料制成。例如，該材料可以選自于玻璃纖維、聚酯、TEFLON、聚乙烯、聚丙烯、 聚四氟乙烯（PTFE)和它們的組合。該材料可以具有無紡織物或紡織物的形式。例如，可以 使用聚烯烴類聚合物隔板，例如聚乙烯、聚丙烯等。為了提供適當(dāng)?shù)哪蜔嵝院?或機(jī)械強(qiáng) 度，可以使用包括陶瓷組分或聚合物材料的涂覆的隔板。隔板可具有單層或多層結(jié)構(gòu)。 [0089] 在下文中，參照下面的示例更加詳細(xì)地說明了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，下面為示 例，并不意在限制本發(fā)明的范圍。
[0090] 此外，在此未明確描述的內(nèi)容應(yīng)該被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解，并且對本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來說應(yīng)該是顯而易見的。
[0091] 電解質(zhì)的制各
[0092] 電解質(zhì)示例1到8和電解質(zhì)對比例1至I丨6
[0093] 根據(jù)電解質(zhì)示例1到8和電解質(zhì)對比例1到6中的每個(gè)電解質(zhì)具有如下表1中所 提供的溶劑組分。
[0094] [表 1]
[0095]

【權(quán)利要求】
1. 一種可再充電鋰電池，所述可再充電鋰電池包括： 正極，包括正極活性物質(zhì)，正極活性物質(zhì)包括鎳鈷猛復(fù)合氧化物，其中，基于鎳鈷猛復(fù) 合氧化物中的鎳鈷及錳的總量，鎳鈷錳復(fù)合氧化物包括大于或等于63原子％的量的鎳； 電解質(zhì)，包括鋰鹽和非水有機(jī)溶劑，其中，基于非水有機(jī)溶劑的總量，非水有機(jī)溶劑包 括在7. 5體積％到27. 5體積％之間的量的碳酸亞乙酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，基于鎳鈷錳復(fù)合氧化物中的鎳鈷及 錳的總量，鎳鈷錳復(fù)合氧化物包括大于或等于63原子％且小于或等于85原子％的量的鎳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，鎳鈷錳復(fù)合氧化物由下面的化學(xué)式1 表不， [化學(xué)式1] LiNixCoyMnz02 ； 其中，在化學(xué)式 1 中，〇· 63 彡 X 彡 0· 85,0· 05 < y < 0· 25,0· 03 < z < 0· 2,并且 x+y+z=l〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再充電鋰電池，其中，在化學(xué)式1中，X:y:z為 0. 65:0. 20:0. 15。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再充電鋰電池，其中，在化學(xué)式1中，X:y:z為 0. 75:0. 10:0. 15。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再充電鋰電池，其中，在化學(xué)式1中，X:y:z為 0. 85:0. 10:0. 05。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，鎳鈷錳復(fù)合氧化物由下面的化學(xué)式1 表不， [化學(xué)式1] LiNixCoyMnz02 ； 其中，0· 65 彡 X 彡 0· 85,0· 1 彡 y 彡 0· 2,0· 05 彡 z 彡 0· 15,并且 x+y+z=l。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，基于非水有機(jī)溶劑的總量，碳酸亞乙 酯的量大于或等于10體積％到小于或等于25體積％。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，非水有機(jī)溶劑還包括碳酸二甲酯、碳 酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丙酯和碳酸亞丁酯中 的至少一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，鎳鈷錳復(fù)合氧化物具有170mAh/g或 更高的比容量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，鎳鈷錳復(fù)合氧化物具有180mAh/g或 更高的比容量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電鋰電池，其中，鎳鈷錳復(fù)合氧化物具有190mAh/g或 更高的比容量。
【文檔編號】H01M4/525GK104157901SQ201410113729
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】金承模 申請人:三星Sdi株式會社