专利名称：一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池正极片，特别是指一种降低锰酸锂电池储存后容量衰 减的正极材料，属电化学领域。
背景技术：
能源危机、资源短缺、环境污染是人类生存面临的严竣挑战，寻找干净、可 再生、资源节约型的二次能源是实现人类社会可持续发展亟待解决的任务。
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色 环保等优点，成为二次电池发展的趋势。已广泛应用于无线通讯、数码相机、笔 记本电脑等便携电器的电源，并在用作航空航天、国防军工、野外作业、潜艇等 特殊应用领域电源方面具有广阔的应用前景。
由于LiCo02资源短缺，价格昂贵，对环境有毒，安全性差；因此，人们正 在积极寻找替代LiCo02的正极材料。LiMri204由于资源丰富，价格便宜，对环 境友好，安全性能好；被人们认为是最有希望替代LiCo02的正极材料，特别是 在动力电池领域。但是LiMn204由于其循环性能不稳定，储存性能差，严重影响 了它的广泛应用。在锂离子电池,特别是锂离子动力电池的制造销售和使用领域， 不可避免的会碰到储存运输等问题。其储存后，容量恢复能力就直接关系它的使 用效果。
目前锰酸锂动力电池的产业化刚刚起步，其储存后不可恢复容量衰减严重， 一般储存一个月后，不可恢复容量达到4-5%。因此如何降低锰酸锂电池储存后 的不可恢复容量， 一直是锂离子电池领域研究工作者持续努力的重要方向。目前 国内外关于锰酸锂储存容量衰减的研究很少，美国的电化学会志(J.Electrochem Soc. 149(2002)1514和J. Electrochem Soc.l51(2004)A17)认为其衰减的主要原因 为锰的溶解和储存后电极极化的增大，但是没有提出明确的提高锰酸锂储存后容 量恢复率的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组分简单合理、生产成本低、可有效提高锰酸锂 电池循环性能的降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料。
本发明—_ 一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料，由下述组份组
成(质量百分比)
锰酸锂 94-98.5% Li2C03 1-2%
LiF或LiOH 0.5,2%
纳米碳纤维 0.1-2% 。
本发明--- 一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料，由下述组份组 成(质量百分比)
锰酸锂 95-97.5% Li2C03 1.3-1.7% LiF或LiOH 1.0-1.5% 纳米碳纤维 0.5-1.5% 。
本发明-一 一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料，由下述组份组 成(质量百分比)
锰酸锂 96.5% Li2C03 1.5% LiF或LiOH 1.3% 纳米碳纤维 1.0% 。
本发明采用上述组分，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导 电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切制作成锂离 子电池正极片。
本发明的工作原理及优点简述于下
本发明由于在锰酸锂中加入了 Li2C03、 LiF或LiOH及纳米碳纤维导电剂， 通过高速搅拌使这些添加剂和导电剂充分的分散到正极活性物质LiMn204中；一 方面，所添加的Li2C03, LiF以及LiOH等碱性物质能够有效的和锂电池电解液 产生的HF反应，降低电解液中HF的含量，从而，降低正极活性物质LiMn204 和HF的反应的几率,使LiMn204的尖晶石结构得以有效保持，进而减少LiMn204 活性物质的损失；另一方面，添加纳米碳纤维作为导电剂，可有效提高极片的电 导率，从而提高LiMri204的克容量，进而提高锰酸锂电池的能量密度。同时，可 降低锰酸锂电池储存后引起的极化，有利于提高锰酸锂电池储存后的容量恢复 率。综上所述，本发明--- 一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料，具 有组分简单合理、生产成本低、可有效提高锰酸锂电池的循环性能，提高锰酸锂 电池储存后的容量恢复率，提高锰酸锂电池的能量密度和克容量；可实现工业化 大生产，可与各种型号的锂电池配套，替代现有锰酸锂电池正极。
附图l为本普通LiMn204正极克容量曲线图。
附图2为本发明LiMn204电池正极克容量曲线。
附图3为普通LiMn204电池储存28天后的克容量曲线图。
附图4为本发明LiMn204电池储存28天后的克容量曲线。
附图5为不同LiMn204电池储存前及储存28天后的克容量表。
具体实施方式
实施例1
取94克锰酸锂、2克Li2C03、 2克LiOH以及2克的纳米碳纤维，高速搅 拌混合成100克锰酸锂电池正极材料，然后，按照常规的锂离子电池正极生产工 艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、 分切制作成锂离子电池正极片。其克容量为110.2mAh/g。按照常规锂离子动力 电池制作流程，制作成锰酸锂动力电池，其储存28天后的克容量为108.1mAh/g。 实施例2
取96克锰酸锂、1.5克Li2C03、 1克LiF以及1.5克的纳米碳纤维，髙速搅 拌混合成100克锰酸锂电池正极材料，然后，按照常规的锂离子电池正极生产工 艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、 分切制作成锂离子电池正极片。其克容量为109.8mAh/g。按照常规锂离子动力 电池制作流程，制作成锰酸锂动力电池，其储存28天后的克容量为107.9mAh/g。
实施例3
取97克锰酸锂、1克Li2C03、 1克LiF以及1克的纳米碳纤维，高速搅拌 混合成100克锰酸锂电池正极材料，然后，按照常规的锂离子电池正极生产工艺， 与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分 切制作成锂离子电池正极片。其克容量为110.6mAh/g。按照常规锂离子动力电 池制作流程，制作成锰酸锂动力电池，其储存28天后的克容量为108.4mAh/g。 实施例4
取97克锰酸锂、2克Li2C03、 0.5克LiOH以及0.5克的纳米碳纤维，高速 搅拌混合成100克锰酸锂电池正极材料，然后，按照常规的锂离子电池正极生产 工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧 膜、分切制作成锂离子电池正极片。其克容量为110.3mAh/g。按照常规锂离子 动力电池制作流程，制作成锰酸锂动力电池，其储存28天后的克容量为 108.0mAh/go
实施例5
取98.4克锰酸锂、1克Li2C03、 0.5克LiOH及0.1克的纳米碳纤维，高速
搅拌混合，然后，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添 加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切制作成锂离子电池正
极片。其克容量为109.4mAfe按照常规锂离子动力电池制作流程，制作成锰
酸锂动力电池，其储存28天后的克容量为107.5mAh/g。
从附图5所列表中可知，采用本发明…一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减 的正极材料制作的LiMn204电池，无论是储存前还是储存后的克容量都要高于普 通LiMii204电池。
权利要求
1.一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料，由下述组份组成(质量百分比)锰酸锂 94-98.5％Li2CO3 1-2％LiF或LiOH0.5-2％纳米碳纤维 0.1-2％。
2、 根据权利要求1所述的一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料， 由下述组份组成(质量百分比)锰酸锂Li2C03LiF或LiOH纳米碳纤维95-97.5% 1.3-1.7% 1.0-1.5% 0.5-1.5%
3、根据权利要求1所述的一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料， 由下述组份组成(质量百分比)锰酸锂 96.5% Li2C03 1.5% LiF或LiOH 1.3% 纳米碳纤维 1.0% 。
全文摘要
一种降低锰酸锂电池储存后容量衰减的正极材料，由下述组份组成锰酸锂、Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>、LiF或LiOH、纳米碳纤维；本发明具有组分简单合理、生产成本低、可有效提高锰酸锂电池的循环性能，提高锰酸锂电池储存后的容量恢复率，提高锰酸锂电池的能量密度和克容量；可实现工业化大生产，可与各种型号的锂电池配套，替代现有锰酸锂电池正极。
文档编号H01M4/36GK101373828SQ20081014317
公开日2009年2月25日 申请日期2008年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者刘云建, 张云河, 彭文杰, 李新海, 勇 杨, 王志兴, 胡启阳, 郭华军 申请人:中南大学