专利名称：一种安全性能高的锂离子电池及其制备方法
技术领域：
本发明属电化学技术领域，具体涉及一种安全性能高的锂离子电池及其制备方法。
背景技术：
众所周知，目前锂离子电池存在一定的安全问题，如果制备工业或条件控制不严，就会产生安全事故。2006年最引人关注的就是日本索尼公司制造的、笔记本电脑用锂离子电池发生起火现象而大规模召回，造成很大的损失，其中召回的成本就达30亿美元。为了提高锂离子电池的安全性能，目前的主要方法是在电解液中加入阻燃性的添加剂(参见吴宇平等，《锂离子电池-应用与实践》第9章，“非水液体电解质”，2004年，北京，化学工业出版社出版)。
上述方法尽管可以提高锂离子电池的安全性能，但是加入阻燃性的添加剂后，电解液的离子导电率降低了，制备的锂离子电池的倍率充放电性能得到了劣化，有必要进行进一步的改进。
发明内容
为了克服锂离子电池的上述安全问题，本发明的发明人在对锂离子电池领域进行了广泛深入的研究，发现将常见的正极材料与三元正极材料以及磷酸亚铁锂混合，制备用于锂离子电池的正极材料，其它制备工艺和条件与常见锂离子电池相同，制备的锂离子电池具有良好的安全性能。
本发明的目的是提供一种安全性能高的锂离子电池及其制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种由本发明方法制备的安全性能高的锂离子电池的应用，该安全性能高的锂离子电池可作为各种小的电子器件和大的电动工具的动力电源。
本发明提出的安全性高的锂离子电池，其正极材料由常规锂离子电池的正极材料，三元正极材料和磷酸亚铁锂按一定质量比例混合组成。其他制备工艺同通常的锂离子电池。
本发明提出的安全性能高的锂离子电池制备方法，具体步骤如下1)将常见的正极材料与三元正极材料以及磷酸亚铁锂混合，得到正极材料；
2)将上述混合好的正极材料按照常规的锂离子电池正极极片制造工艺制备成锂离子电池的正极；3)将按照常规的锂离子电池负极极片制造工艺，制备成锂离子电池的负极；4)按常规的锂离子电池组装工艺、化成工艺制备成锂离子电池。
上述步骤1)中，常见的正极材料包括LiCoO2、LiMn2O4或者它们的掺杂物，或者它们任意比例的混合物。
上述步骤1)中，三元正极材料为Li[CoxNiyMn1-x-y](0＜x，y＜1)，或其掺杂物。
上述步骤1)中，磷酸亚铁锂除LiFePO4外，还包括它的掺杂物。
上述步骤1)中，常见正极材料、三元正极材料、LiFePO4的比例为0.1-100∶0.1-100∶0.1-100(质量比)。
上述步骤1)中，混合过程可以在各种常规的混合设备中进行，如球磨机、斜式磨、锥形混合机、三维混合机和V型混合机。
本发明方法中，通过将常见的正极材料与三元正极材料以及磷酸亚铁锂的混合作为正极材料，得到的锂离子电池具有明显的耐过充、过放性能，安全性能得到了明显的提高。
本发明的优点是(1)制备方法简单，安全；(2)所得到的产品具有优良的耐过充、过放性能。
本发明所涉及的安全性能高的锂离子电池具有广泛的应用，该锂离子电池可以作为各种小的电子器件和大的电动工具的动力电源。
本发明的这些目的和其他目的、特征和优点在结合附图
阅读完整个说明书后将变得更加清楚。
具体实施例方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
对比例1采用LiCoO2作为正极材料，按照常规的方法制备成锂离子电池。然后，在20V的过充电压下进行过充实验，结果示于表1中。发现，过充时，发生起火现象。
对比例2采用LiMn2O4作为正极材料，按照常规的方法制备成锂离子电池。然后，在20V的过充电压下进行过充实验，结果示于表1中。发现，过充时，发生起火现象。
实施例1将LiCoO2、Li[Co1/3Ni1/3Mn1/3]和LiZn0.01Fe0.99PO4以质量比0.1∶100∶20的比例在球磨机中均匀混合，作为正极材料。按照常规的方法制备成锂离子电池。然后，在20V的过充电压下进行过充实验，结果示于表1中。发现，过充时，不发生起火现象。
实施例2将实施例1中的材料的质量比变为50∶50∶10，其它条件与实施例1相同。按照常规的方法制备成锂离子电池。然后，在20V的过充电压下进行过充实验，结果示于表1中。发现，过充时，不发生起火现象。
实施例3将LiMn2O4、Li[Al1/12Co1/4Ni1/3Mn1/3]和LiFePO4以质量比100∶100∶10的比例在三维混合机中均匀混合，作为正极材料。按照常规的方法制备成锂离子电池。然后，在20V的过充电压下进行过充实验，结果示于表1中。发现，过充时，不发生起火现象。
实施例4除了质量比变为50∶50∶30以外，其它条件与实施例1相同。按照常规的方法制备成锂离子电池。然后，在20V的过充电压下进行过充实验，结果示于表1中。发现，过充时，不发生起火现象。
表1对比例和实施例制备的锂离子电池的耐过充测试结果
通过上述对比例与实施例之间的对比，可以明显看出，本发明制备方法工艺简单，制备的锂离子电池具有良好的安全性能。可以用于各种小的电子器件和大的电动工具的动力电源。
权利要求
1.一种安全性能高的锂离子电池，其特征在于正极材料由常规锂离子电池的正极材料，三元正极材料和磷酸亚铁锂混合组成，其中，所述常规正极材料为LiCoO2、LiMn2O4或它们的掺杂物，或者它们任意比例的混合物；所述的三元正极材料为Li[CoxNiyMn1-x-y](0＜x，y＜1)，或其掺杂物；常见正极材料、三元正极材料、磷酸亚铁锂的质量比例为0.1-100∶0.1-100∶0.1-100。
2.一种安全性能高的锂离子电池制备方法，具体步骤如下1)将常见的正极材料与三元正极材料以及磷酸亚铁锂混合，得到正极材料；2)将上述混合好的正极材料按照常规的锂离子电池正极极片制造工艺制备成锂离子电池的正极；3)将按照常规的锂离子电池负极极片制造工艺，制备成锂离子电池的负极；4)按常规的锂离子电池组装工艺、化成工艺制备成锂离子电池；其中所述常见的正极材料为LiCoO2、LiMn2O4或它们的掺杂物，或者它们任意比例的混合物；所述的三元正极材料为Li[CoxNiyMn1-x-y](0＜x，y＜1)，或其掺杂物；常见正极材料、三元正极材料、磷酸亚铁锂的质量比例为0.1-100∶0.1-100∶0.1-100。
3.根据权利要求1所述的制备方法，步骤1)中磷酸亚铁锂除LiFePO4外，还包括它的掺杂物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，步骤1)中混合过程使用的设备有球磨机、斜式磨、锥形混合机、三维混合机或V型混合机。
全文摘要
本发明属电化学技术领域，具体为一种安全性能高的锂离子电池及其制备方法。本发明中，锂离子电池的正极材料由常规正极材料、三元正极材料和磷酸亚铁锂混合组成，锂离子电池由常规工艺制备获得。本发明安全性能高的锂离子电池的制备方法简单，很容易实现，原料来源广，成本低。所得到的锂离子电池具有良好的耐过充性能等优点。该种锂离子电池可以作为各种小的电子器件和大的电动工具的动力电源。
文档编号H01M4/04GK1949563SQ20061011759
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者张汉平, 吴宇平, 吴浩青 申请人:复旦大学