专利名称：一种锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种高安全性能和优异循环 性能的锂离子电池。
背景技术：
无论是锰酸锂还是磷酸亚铁锂作为锂离子二次动力电池正极材料已 经有数年甚至十数年的历史了，世界上作为代表的锂离子二次动力电池生
产商有Moli公司(以锰酸锂作为正极材料)，Valence和A123 (以磷酸铁 亚铁锂作为正极材料)。
上述锂离子二次动力电池均是采用石墨作为锂离子在充电过程中插 入的宿主。由于石墨在插入Li+后形成的LiC6结构具有相对于Li+/Li较低 电位(约0.5V左右)，因此在与上述正极材料相对时能够组成较高开路电 压的电池。然而，问题同样来源于LiC6结构的低电位，即在负极石墨不足 或者是正极材料过充情况下，Li将会以金属的形式沉积在负极石墨表面从 而形成锂枝晶，穿透隔膜导致电池内部短路而弓1发安全问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的高安全长寿命 的锂离子电池。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案
本发明公开了一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解质， 所述锂离子电池以尖晶石型钛酸锂为负极材料。
优选的，所述尖晶石型钛酸锂为Li4+xTi5012， 0&￡3。
更优选的，所述锂离子电池以锰酸锂或磷酸亚铁锂作为正极材料。
所述电解质为非水电解质。
所述电解质优选为在选自PC， EC， DMC， EMC， DEC， GBL， MA， MF， DME， DEE， MPC中的两种或两种以上组成的混合溶剂中，添加锂 盐形成的非水溶解电解质。
进一步优选的，所述锂盐为LiPF6， LiBF4， LiBOB， LiAsF6， LiC104 中的至少一种。所述锂盐的浓度为1.0 1.5mol/L。由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于 根据本发明的锂离子电池，由于采用尖晶石型钛酸锂作为锂离子电池 负极材料，具有相对于Lr/Li较高的电位，在充放电过程中不存在金属锂 析出的问题，可大大提高电池的安全性能；同时尖晶石型钛酸锂还是一种 零应变材料，因而具有优异的循环性能。本发明的锂离子电池以8C倍率
放电时容量可达到1C的90%以上；以2C放电时循环1000次容量可保持 在初始容量的88%以上。
图1为锰酸锂和钛酸锂组装18650电池的首次充放电循环图。
图2为锰酸锂和钛酸锂组装18650电池以2C和4C循环1000次的容
量保持率图。
图3为锰酸锂和钛酸锂组装18650电池的倍率性能图。
图4为磷酸亚铁锂和钛酸锂组装18650电池以1C以及4C循环1000
次的容量保持率图。
具体实施例方式
本发明提供了一种可快速充放电，高安全的锂离子电池。该锂离子电 池特点在于，具有含有高安全性尖晶石型钛酸锂负极、正极和非水电解质； 该锂离子二次电池特点还在于正极采用锰酸锂，磷酸亚铁锂时以8C倍率 放电时容量可达到1C的90%以上；该锂离子二次电池在以2C放电时循 环1000次容量可保持在初始容量的88%以上。
尖晶石型钛酸锂作为锂离子电池负极材料，具有相对于LiVLi较高的 电位，在充放电过程中不存在金属锂析出的问题，可大大提高电池的安全 性能；同时尖晶石型钛酸锂还是一种零应变材料，因而具有优异的循环性
能。本发明采用的尖晶石钛酸锂的分子式为Li4+xTi50,2(0^^3)，其理论比
容量为175mAh/g，实际应用中能够发挥至166mAh/g左右。本发明提供的 即是一种以Li4+xTisOu(0^^3)为负极材料，尖晶石锰酸锂LiMn204或者 LiFeP04为正极材料的锂离子二次电池，该电池具有优异的循环性能和安 全性能。
在本发明一个优选的实施方式中，以锰酸锂作为正极材料，尖晶石钛 酸锂作为负极材料时，电解质采用由PC， EC， DMC， EMC， DEC， GBL， MA， MF， DME， DEE， MPC中的两种或两种以上组成的混合溶剂，添 加有LiPF6， LiBF4， LiBOB， LiAsF6， LiC104等锂盐的非水溶解电解质，以2C倍率进行充放电循环时，该电池循环1000次容量仍然保持在初始容
量的87%以上。
在本发明另一个优选的实施方式中，以磷酸亚铁锂作为正极材料，尖 晶石型钛酸锂作为负极材料时，电解质采用由PC， EC， DMC， EMC， DEC， GBL， MA， MF， DME， DEE， MPC中的两种或两种以上组成的混合溶 剂，添加有LiPF6， LiBF4， LiBOB， LiAsF6， LiC104等锂盐的非水溶解电 解质，以2C倍率进行充放电循环时，该电池循环1000次容量仍然保持在 初始容量的98%以上。
本发明中，电解质优选为由PC、 DMC及EMC组成的混合溶剂中添 加上述锂盐形成的非水溶解电解质，其中PC在混合溶剂中的质量比为10 % 50%， DMC质量比为10% 30%， EMC质量比为30% 70%。所添 加锂盐的浓度优选为1.0 1.5mol/L，锂盐优选为LiPF6。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步详细的描述。 实施例1
以锰酸锂作为正极材料，尖晶石钛酸锂作为负极材料时，其分子式为 Li4Ti5012，电解质采用由PC， DMC， EMC组成的混合溶剂，添加有LiPF'6 锂盐的非水溶解电解质，混合溶剂中，PC质量比为30X， DMC质量比为20 %， EMC质量比为50X， LiPF6锂盐浓度在1.2mol/L。其余按照常规技术， 组装成18650HP电池，容量960mAh，电压平台在2.5V左右。以2C和4C倍率 进行充放电循环时，电压范围为1.5V 2.7V。该电池循环1000次容量仍然保 持在初始容量的88%以上。在高温(60°C)以1C循环300次容量保持率在75 %以上。
实施例2
以橄榄石磷酸亚铁锂作为正极材料，尖晶石钛酸锂作为负极材料时， 其分子式为Li4+xTi5O12(x=0.5)，电解质采用由PC， DMC， EMC组成的 混合溶剂，添加有LiPF，6锂盐的非水溶解电解质，混合溶剂中，PC质量比 为35%， DMC质量比为25%， EMC质量比为40%， LiPF6锂盐浓度在 1.1mol/L。其余按照常规技术，组装成18650HP电池，容量660mAh，电 压平台在1.9V左右。以2C倍率进行充放电循环时，电压范围为0.5V 2.3V，
5该电池循环1000次容量仍然保持在初始容量的99%以上。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解质，其特征在于所述锂离子电池以尖晶石型钛酸锂为负极材料。
2、 根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于所述尖晶石型钛酸锂为Li4+xTi5012， 0$x￡3。
3、 根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池，其特征在于所述锂离子电池以锰酸锂或磷酸亚铁锂作为正极材料。
4、 根据权利要求3所述的一种锂离子电池，其特征在于所述电解质为非水电解质。
5、 根据权利要求4所述的一种锂离子电池，其特征在于所述电解质 为在选自PC， EC， DMC， EMC， DEC, GBL， MA， MF， DME， DEE，MPC中的两种或两种以上组成的混合溶剂中，添加锂盐形成的非水溶解电 解质。
6、 根据权利要求5所述的一种锂离子电池，其特征在于所述电解质 为由PC、 DMC及EMC组成的混合溶剂中，添加锂盐形成的非水溶解电 解质，其中PC在混合溶剂中的质量比为10% 50%， DMC质量比为IO % 30%， EMC质量比为30% 70%。
7、 根据权利要求5或6所述的一种锂离子电池，其特征在于所述锂 盐为LiPFs， LiBF4， LiBOB， LiAsF6， LiC104中的至少一种。
8、 根据权利要求7所述的一种锂离子电池，其特征在于所述锂盐的 浓度为1.0 1.5mol/L。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料及电解质，所述锂离子电池以尖晶石型钛酸锂为负极材料。根据本发明的锂离子电池，具有较高的安全性能以及优异的循环性能，8C倍率放电时容量可达到1C的90％以上；以2C放电时循环1000次容量可保持在初始容量的88％以上。
文档编号H01M4/58GK101685877SQ20081021650
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者吴凤兰, 唐红辉, 唐联兴, 瑞 孔, 曹明元, 王驰伟 申请人:深圳市比克电池有限公司