CN1061474C - 一种锂离子电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是涉及到非水电解液或固体电解质的锂离子电池及其制造方法，该电池的正极材料为锂和过渡金属的复合氧化物与导电碳黑及粘合剂的均匀混合物，负极材料为无定形碳材料，导电碳黑，粘合剂的混合物，隔膜为多孔性材料，电解质为固体电解质或非水的电解液，本发明的电池可以是圆筒形、方形或扣形，具有可逆容量高和易于产业化。
Description
本发明是涉及到非水电解液或固体电解质的锂离子电池及其制造方法。
通常用锂离子电池的碳负极材料包括人造石墨、天然石墨、化学气相沉积炭、石油焦、乙炔黑等(可参见《化学通报》1994年第10期第1页)，但是它们作为锂离子电池碳负极材料，其可逆储锂容量比较低，均未超过经典的石墨插入化合物LiC6的理论容量372mAh／g；而且其热处理温度很高，大多数高于2000℃。由上述碳负极材料制成的锂离子电池的可逆容量低，产业化比较困难。
中国发明专利申请号9614133．6 公开了一种锂二次电池碳负极材料。制备该碳负极材料的热处理温度低(＜1500℃)，更易产业化；另外其可逆储锂容量较传统的方法高，并且在含氮的碳负极材料的可逆储锂容量超过了传统石墨的理论容量。
本发明的目的是克服已有技术中锂离子电池的可逆容量低、产业化困难的缺点，提供一种高可逆容量、容易产业化的锂离子电池。
本发明的锂离子电池包括正极材料、负极材料、隔膜和电解质以及包装材料等部分。
上述锂离子电池的正极材料为锂和过渡金属的复合氧化物与导电碳黑及粘合剂的均匀混合物经过压片、干燥而成的片材。
上述锂离子电池的负极材料为无定形碳材料、导电碳黑和粘合剂的混合物。
上述锂离子电池的隔膜材料可以是无纺布、聚丙烯微孔膜等多孔性的并能快速传导锂离子的材料。
上述锂离子电池的电解质为固体电解质或非水的电解液。
在本发明中所述的百分比除非另有说明，均为重量百分比。
锂离子电池按如下顺序制得：
1、按照中国发明专利申请号96114133．6 所公开的锂二次电池的碳负极材料的制备方法制备锂二次电池碳负极材料，所得的碳负极材料可为锂离子电池的负极材料。
2、将锂和过渡金属的复合氧化物与2％-10％导电碳黑以及1％-8％(以该复合氧化物计)的粘合剂混合均匀，在集电极上挤压成片。在100-250℃的温度下真空干燥，干燥以后所得的材料可作为锂离子电池的正极材料。
3、在无水无氧的氩气箱或无水的手套箱中将上述所得的锂离子电池负极材料作为锂离子电池的负极，在其上面放一层如上所述的无纺布、多孔聚丙烯等多孔性的并能快速传导锂离子的材料组成的隔膜。然后放上如上所述的正极材料，其比例以负极的重量计其重量比为1∶1．5-6．0。加入适量的电解液或固体电解质，密封而成锂离子电池。该电池的电解质为非水液体电解质或固体电解质。
上述操作中所述的锂和过渡金属的复合氧化物可为如LiCoO2，LiNiO2，LiV2O5，LiV3O8，LiMn2O4，LiCoxNi1-xO2，(0＜X＜1)，Li6CoO4等无机含锂氧化物。
上述操作中所述的固体电解质可以为如乙二醇碳酸酯、丙二醇碳酸酯等掺杂的PAN电解质、PEO的LiClO4固体电解质等；上述操作中所述的非水液体电解质可以为如7二醇碳酸酯、1，2-丙二醇碳酸酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、r-丁内酯、四氢呋喃、环氧醚等其中一种或几种溶剂中溶解了锂盐如LiClO4，LiBF4，LiAsF6，LiPF6等的电解液。
本发明组成的电池可以是圆筒形的，也可以是方形的，也可以是扣式的。在外形方面的变化均在本发明的范围之内。
这样所得的锂离子电池提高了其可逆容量，同时也易于产业化。
为了更好地理解本发明，给出下述实施例。该实施例的给出决不是限制本发明。
实施例1、
按照中国发明专利申请号96114133．6所公开的方法中所述的实施例3制备锂二次电池碳负极材料，将该材料0．50g作为锂离子电池的负极。锂离子电池的正极材料为1．50g锂钴氧化物LiCoO2与10％的导电乙炔黑与5％的聚四氟乙烯粘合剂的混合物(以该复合氧化物LiCoO2计)，并在集电极上挤压成片，于120℃真空干燥而成。
在无水无氧的氩气箱中将上述所得的锂离子电池负极材料作为锂离子电池的负极，在其上面放一层多孔聚丙烯隔膜。然后放上如上所述的正极材料。加入适量的每升体积比7∶3的乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯混合物中溶有1摩尔LiClO4的电解液，密封而成锂离子电池。
所组成的锂离子电池在4．2-2．5V的范围内充放电，充放电的电流为20mA／g。锂离子电池的可逆容量如表1中。
实施例2、
按照中国发明专利申请号96114133．6 所公开的方法中所述的实施例3制备锂二次电池碳负极材料，将该材料0．50g作为锂离子电池的负极。锂离子电池的正极材料为1．50g锂镍氧化物LiNiO2与10％的导电乙炔黑与5％的聚四氟乙烯粘合剂的混合物(以该复合氧化物LiNiO2计)，并在集电极上挤压成片，于120℃真空干燥而成。
在无水无氧的氩气箱中将上述所得的锂离子电池负极材料作为锂离子电池的负极，在其上面放一层多孔聚丙烯隔膜。然后放上如上所述的正极材料。加入适量的每升体积比6∶4的乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯混合物中溶有1摩尔LiClO4的电解液，密封而成锂离子电池。
所组成的锂离子二次电池在4．2-2．5V的范围内充放电，充放电的电流为20mA／g。锂离子电池的可逆容量如表1中。
实施例3、
按照中国发明专利申请号96114133．6 所公开的方法中所述的实施例3制备锂二次电池碳负极材料，将该材料0．50g作为锂离子电池的负极。锂离子电池的正极材料为1．50g锂镍钴氧化物LiNi0．5Co0．5O2与10％的导电乙炔黑与5％的聚四氟乙烯粘合剂的混合物(以该复合氧化物LiNiO2计)，并在集电极上挤压成片，于120℃真空干燥而成。
将如上制备锂离子电池的负极材料和锂离子电池的正极材料以多孔聚丙烯为隔膜、以体积比5∶5的乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯混合物的lMLiClO4溶液为电解液，在氩气箱或无水的手套箱中组装成锂离子电池。
所组成的锂离子二次电池在4．2-2．5V的范围内充放电，充放电的电流为20mA／g。锂离子电池的可逆容量如表1中。对比例、
以人造石墨0．50g与以人造石墨重量计的5％的聚四氟乙烯混合均匀，在集电极上挤压成片，于120℃真空干燥而成作为锂离子电池的负极。锂离子电池的正极材料为1．00g锂镍钴氧化物LiNi0．5Co0．5O2与10％的导电乙炔黑与5％的聚四氟乙烯粘合剂的混合物(以该复合氧化物LiNiO2计)，并在集电极上挤压成片，于120℃真空干燥而成。
将如上制备锂离子电池的负极材料和锂离子电池的正极材料以多孔聚丙烯为隔膜、以体积比7∶3的乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯混合物的lMLiClO4溶液为电解液，在氩气箱或无水的手套箱中组装成锂离子电池。
所组成的锂离子二次电池在4．2-2．5V的范围内充放电，充放电的电流为20mA／g。锂离子电池的可逆容量如表1中。表1、锂离子电池的可逆容量
| 例 名 | 可逆容量(mAh) |
| 实施例1 | 210 |
| 实施例2 | 220 |
| 实施例3 | 215 |
| 对比例 | 135 |
对于熟悉本工艺的人员来说容易进行改变或变化，而这些改变或变化均在本发明的精髓和所附的权利要求所述的范围内。
Claims (4)
1、一种锂离子电池包括正极材料、负极材料、隔膜和电解质，其特征在于所述的正极材料为LiCoO2，LiNiO2或LiNi0．5Co0．5O2，与10％导电乙炔黑和5％的聚四氟乙烯粘合剂的混合物压片，所述的负极材料与正极材料重量比为0．33，所述的隔膜为多孔性材料，所述的电解质为乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯的LiClO4的电解液。
2、根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于所述的乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯的体积比为5∶5～7∶3。
3、根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于所述的多孔性材料为无纺布或聚丙烯微孔膜。
4、根据权利要求1所述的一种锂离子电池的制造方法，其特征在于在负电极材料上放一层多孔聚丙烯隔膜和正极材料LiCoO2与10％导电乙炔黑和5％的聚四氟乙烯粘合剂的混合物压片，再加入按体积比5∶5～7∶3的乙二醇碳酸酯与二乙基碳酸酯混合物的LiClO4电解液，经密封制成锂离子电池，所述的负极材料与正极材料重量比为0．33。
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