具有优异寿命特性的锂钴类复合氧化物和包含其的二次电池用正极活性材料的制作方法_2

文档序号:9673191阅读:来源:国知局
可W 由不诱钢,侣,儀,铁,烧结炭,利用碳、儀、铁或银进行表面处理的侣或不诱钢等制成。正极 集电器可在其表面具有微细的不规则处W增加正极活性材料与正极集电器之间的粘合。另 夕F,正极集电器可WW包括膜、片、锥、网、多孔结构、泡沫和无纺布的多种形式中的任意一 种使用。
[0039] 本发明还提供裡二次电池,其包含正极、负极、隔膜和含裡盐的非水电解质。
[0040] 负极可W通过例如如下制造:在负极集电器上涂覆包含负极活性材料的负极混合 物,并且对被涂覆的负极集电器进行干燥。根据需要,负极混合物可W进一步包含上述组 分。
[0041] 负极活性材料的实例包括:碳如硬碳和石墨类碳;金属复合氧化物如LixFe2〇3,其 中 0《X《l,LixW〇2,其中 0《X《LSrixMeixMe'y〇z,其中Me:Mn、Fe、Pb或Ge;Me' :A1、B、 P、Si、第I、II和III族元素或面素;0<x《l;l《y《3;且l《z《8;裡金属;裡合金; 娃类合金;锡类合金;金属氧化物如SnO、Sn〇2、化0、化〇2、化2〇3、化3〇4、訊2〇3、訊2〇4、訊2〇5、 GeO、Ge〇2、Bi2〇3、Bi2〇4和Bi2〇5;导电聚合物如聚乙烘讯Li-Co-Ni类材料。
[0042] 通常将负极集电器制造为3~500ym的厚度。负极集电器没有特别限制,只要其 不导致在所制造的裡二次电池中的化学变化并且具有高导电性即可。例如,负极集电器可 W由铜,不诱钢,侣,儀,铁,烧结炭,利用碳、儀、铁或银进行表面处理的铜或不诱钢,或侣儒 合金制成。与正极集电器相似,负极集电器也可在其表面具有微细的不规则处W增加在负 极集电器与负极活性材料之间的粘合,并且W包括膜、片、锥、网、多孔结构、泡沫和无纺布 的不同形式使用。
[0043] 隔膜置于正极和负极之间,作为隔膜,使用具有高离子渗透性和高机械强度的薄 绝缘膜。隔膜通常具有0.Ol~10ym的孔径和5~300ym的厚度。作为隔膜,使用例如 由締控类聚合物如聚丙締制成的片或无纺布;或玻璃纤维或聚乙締,其具有耐化学性和疏 水性。当将固体电解质如聚合物等用作电解质时,该固体电解质也可W用作隔膜。
[0044] 含裡盐的非水电解质由电解质和裡盐组成。电解质可W为非水有机溶剂、有机固 体电解质、无机固体电解质等。
[0045] 非水有机溶剂的实例包括非质子有机溶剂如N-甲基-2-化咯烧酬、碳酸亚丙醋、 碳酸亚乙醋、碳酸亚下醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、丫-下内醋、1,2-二甲氧基乙烧、四氨 巧喃、2-甲基四氨巧喃、二甲亚讽、1,3-二氧戊环、甲酯胺、二甲基甲酯胺、二氧戊环、乙腊、 硝基甲烧、甲酸甲醋、乙酸甲醋、憐酸S醋、S甲氧基甲烧、二氧戊环衍生物、环下讽、甲基环 下讽、1,3-二甲基-2-咪挫烧酬、碳酸亚丙醋衍生物、四氨巧喃衍生物、酸、丙酸甲醋和丙酸 乙醋。
[0046] 有机固体电解质的实例包括聚乙締衍生物、聚环氧乙烧衍生物、聚环氧丙烷衍生 物、憐酸醋聚合物、聚海藻酸盐-赖氨酸、聚醋硫酸、聚乙締醇、聚偏二氣乙締和含有离子解 离基团的聚合物。
[0047] 无机固体电解质的实例包括但不限于裡化i)的氮化物、面化物和硫酸盐,如LijN、 Lil、LisNIz、LisN-Lil-LiOH、LiSi〇4、LiSi〇4-LiI-LiOH、LizSiSs、Li4Si〇4、Li4Si〇4-LiI-LiOH 和Li3P〇4-Li2S-SiS2。
[0048] 裡盐是在非水电解质中易溶的材料,其实例包括但不限于LiCl、LiBr、Lil、 LiCl〇4、LiBF*、LiBioClio、LiPFe、LiCFsSOs、LiCFsCOz、LiAsFe、LiSbFe、LiAlCl*、CHsSOsLi、 CFjSOsLi、(CF3SO2)2化i、氯棚烧裡、低级脂族簇酸裡、四苯基棚酸裡和酷亚胺裡。 W例另外,为了提高充放电特性和阻燃性,可W向电解质中添加例如化晚、亚憐酸立乙 醋、=乙醇胺、环酸、乙二胺、正乙二醇二甲酸、六甲基憐酷=胺、硝基苯衍生物、硫、酿亚胺 染料、N-取代的喔挫烧酬、N,N-取代的咪挫烧、乙二醇二烷基酸、锭盐、化咯、2-甲氧基乙 醇、=氯化侣等。根据需要,为了赋予不燃性,电解质还可W包括含面素溶剂如四氯化碳和 =氣乙締。此外,为了提高高溫储存特性,非水电解质还可W包括二氧化碳气体、氣代碳酸 亚乙醋(FEC)、丙締横酸内醋(PRS)、氣代碳酸亚丙醋(FPC)等。
[0050] 本发明的二次电池可W用于电池单元中,所述电池单元用作小型装置如无线装 置、移动电话、平板电脑、笔记本电脑、收音机等的电源,本发明的二次电池也可W用作包括 多个电池单元的电池模块的单元电池。
[0051] 本发明还提供包括二次电池或电池模块的装置。装置的实例包括但不限于电动车 辆巧V)、混合电动车辆化EV)和插电式混合电动车辆(P肥V);和用于储存电力的装置。
【附图说明】
[0052] 图1是根据本发明的实验例2在25°C下的容量保持率的比较图;
[0053] 图2是根据本发明的实验例2在45°C下的容量保持率的比较图;
[0054]图3是根据本发明的实验例2在25°C下的实施例1的每循环寿命特性的说明图; 阳化5] 图4是根据本发明的实验例2在25°C下的实施例2的每循环寿命特性的说明图;
[0056]图5是根据本发明的实验例2在25°C下的实施例3的每循环寿命特性的说明图;
[0057] 图6是根据本发明的实验例2在25°C下的比较例1的每循环寿命特性的说明图;
[0058]图7是根据本发明的实验例2在45°C下的实施例1的每循环寿命特性的说明图;
[0059] 图8是根据本发明的实验例2在45°C下的实施例2的每循环寿命特性的说明图;
[0060] 图9是根据本发明的实验例2在45°C下的实施例3的每循环寿命特性的说明图;
[0061] 图10是根据本发明的实验例2在25°C下的比较例1的每循环寿命特性的说明图;
[0062]图11是根据本发明的实验例2的倍率特性的比较图;W及
[0063] 图12是根据本发明的实验例3在45°C下的容量保持率的比较图。
【具体实施方式】
[0064] 现在,将参照W下实施例更详细地说明本发明。提供运些实施例仅用于阐述本发 明而不应解释为限制本发明的范围和精髓。 W65] <实施例1〉 W66] 使用干法将Co源、Mn源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9982:0. 0018:2的Li:Co:Mn: 0的混合物。将混合物在900~1200°C下塑化5~20 小时。将所得产物研磨并且分类。结果,获得了由Lii.u3C〇u.99S9M%wii〇2表示的裡钻类复合 氧化物。
[0067] <实施例2〉 W側使用干法将Co源、Mn源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9969:0. 0031:2的Li:Co:Mn: 0的混合物。将混合物在900~1200°C下塑化5~20 小时。将所得产物研磨并且分类。结果,获得了由Lii.u3C〇u.ws2M%wis〇2表示的裡钻类复合 氧化物。 W例 < 实施例3〉 W70] 使用干法将Co源、Mn源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9957:0. 0043:2的Li:Co:Mn:0的混合物。将混合物在900~1200°C下塑化5~20 小时。将所得产物研磨并且分类。结果,获得了由Lii.wC〇u.w75M%w2成2表示的裡钻类复合 氧化物。 阳〇7U <实施例4〉
[00巧使用干法将Co源、Mn源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9933:0. 0067:2的Li:Co:Mn: 0的混合物。将混合物在900~1200°C下塑化5~20 小时。将所得产物研磨并且分类。结果,获得了由Lii.u3C0u.wwM%w4a02表示的裡钻类复合 氧化物。 阳07引< 实施例5〉 W74] 使用干法将Co源、Mn源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9519:0. 0481:2的Li:Co:Mn: 0的混合物。将混合物在900~1200°C下塑化5~20 小时。将所得产物研磨并且分类。结果,获得了由Lii.u3C〇u.e5?Mnu.Mea〇2表示的裡钻类复合 氧化物。 阳〇7引< 实施例6〉 W76] 使用干法将Co源、Mn源、Mg源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9988:0. 0011:0. 0001:2 的Li:Co:Mn:Mg:0 的混合物。将混合物在 900 ~1200°C下 塑化5~20小时。将所得产物研磨并且分类。结果,获得了由Lii.wC〇e.wJK.wiiMge.wM〇2 表示的裡钻类复合氧化物。
[0077] <实施例7〉
[0078] 使用干法将Co源、Mn源、Mg源和Li源充分混合W获得包含摩尔比为 1. 03:0. 9986:0. 0011:0. 0003:2 的Li:Co:Mn:Mg:0 的混合物。将混合物在 900 ~1200°C下 塑化5~20小时。将所
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