一种锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池，包括正极、负极、以及电解液，所述电解液包括锂盐及溶剂，其特征在于，正极的活性材料为富锂锰基固溶体；负极的活性材料为钛酸锂；所述溶剂包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基环丁砜或其衍生物、氟代甲基亚硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一种或几种的添加剂；所述富锂锰基固溶体的通式为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2，其中1.2<x<1.5，M＝Ni、Co、Mn、Cr、Ni0.5Mn0.5、Ni1/3Mn1/3Co1/3中的任意一种；所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiCF3SO3中的一种或几种；可逆容量大于250mAh/g，能量密度高于其它传统正极材料，且高温性能优异。
【专利说明】一种锂离子电池
【技术领域】
[0001]一种本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]能源和环境是二十一世纪人类面临的两个主要问题。在我国，随着工业化和城市化进程的加速，对石油的需求不断增大，而我国石油供不应求，因此对外依存不断提高。随着越来越多的石油和煤碳被开采和燃烧，大气中C02等温室气体不断增加，中国将面临着越来越大的碳减排压力。推广新能源汽车和开发利用新能源是国家构建节能社会，减轻依赖传统能源的战略举措，是在碳减排压力下经济转型的必然选择。动力电池是新能源汽车的核心，动力电池的性能对新能源汽车的发展起着至关重要的作用。风能、太阳能等可再生能源受自然环境的影响，其电力输出具有不连续性和不稳定性，解决风能、太阳能等新能源问题需要寻求高效的储能电池。
[0003]锂离子电池因其具有高能量密度，工作电压高、输出功率大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境友好等优点，广泛应用于便携消费电子终端领域。目前能源交通领域开始使用锂离子电池，如动力汽车、备用电源、储能电站等，这对锂离子电池的能量密度、循环寿命、安全性能等方面提出了更高的要求。
[0004]目前已商品化的锂离子电池负极材料大多是石墨材料，然而当石墨嵌锂后，碳电极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充时，碳电极表面易析出金属锂，给电池带来安全隐患。国内已发生数起装配锂离子电池的电动汽车出现安全事故。同时传统的如钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂等锂离子电池的正极材料很大程度上不能满足新能源领域对电池能量密度、安全性、成本等方面的要求。因此,需要开发新型的高安全性、高能量密度的锂离子电池体系。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种锂离子电池，其电池安全性能高。
[0006]本发明的锂离子电池，包括正极、负极、以及电解液，所述电解液包括锂盐及溶剂，其特征在于，正极的活性材料为富锂锰基固溶体；
[0007]负极的活性材料为钛酸锂；
[0008]所述溶剂包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基环丁砜或其衍生物、氟代甲基亚硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一种或几种的添加剂；
[0009]所述富锂锰基固溶体的通式为xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中1.2<χ<1.5，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3 中的任意一种。
[0010]所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiB0B、LiCF3S03 中的一种或几种。
[0011]本发明具有如下有益效果:
[0012](I)本发明的 xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中 1.2〈χ〈1.5，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5Mn0.5、Nil/3Mnl/3Col/3中的任意一种。该正极材料成本低廉，在高电压下具有可观的可逆容量，充电至5V (相对于Li/Li+电极)，可逆容量大于250mAh/g，能量密度高于其它传统正极材料，且高温性能优异。
[0013](2)本发明采用尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5012作为负极材料，钛酸锂Li4Ti5012脱嵌锂离子的电位为1.54V(相对于Li/Li+电极)，较高电位避免了锂枝晶的形成，从而提高了电池的安全性能，同时钛酸锂电池还具有寿命长、快速充放电、优良的抗过充性能及热稳定性、可靠性高等优点。
[0014](3)本发明采用氟代碳酸酯和所述添加剂的耐高压电解液体系，该添加剂在钛酸锂负极材料表面形成良好的覆盖膜，抑制气体产生并提高电池的循环稳定性使得电解液和电极界面能够在高电压下保持良好的化学稳定性。
【具体实施方式】
[0015]本发明的锂离子电池，包括正极、负极、以及电解液，所述电解液包括锂盐及溶剂，其特征在于，正极的活性材料为富锂锰基固溶体；
[0016]负极的活性材料为钛酸锂；
[0017]所述溶剂包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基环丁砜或其衍生物、氟代甲基亚硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一种或几种的添加剂；
[0018]所述富锂锰基固溶体的通式为xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中1.2<χ<1.5，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3 中的任意一种。
[0019]所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiB0B、LiCF3S03 中的一种或几种。
[0020]本发明的xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中 1.2〈χ〈1.5，Μ = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3中的任意一种。该正极材料成本低廉，在高电压下具有可观的可逆容量，充电至5V(相对于Li/Li+电极)，可逆容量大于250mAh/g，能量密度高于其它传统正极材料，且高温性能优异。
[0021]本发明采用尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5012作为负极材料，钛酸锂Li4Ti5012脱嵌锂离子的电位为1.54V(相对于Li/Li+电极)，较高电位避免了锂枝晶的形成，从而提高了电池的安全性能，同时钛酸锂电池还具有寿命长、快速充放电、优良的抗过充性能及热稳定性、可靠性高等优点。
[0022]本发明采用氟代碳酸酯和所述添加剂的耐高压电解液体系，该添加剂在钛酸锂负极材料表面形成良好的覆盖膜，抑制气体产生并提高电池的循环稳定性使得电解液和电极界面能够在高电压下保持良好的化学稳定性。
【权利要求】
1.一种锂离子电池，包括正极、负极、以及电解液，所述电解液包括锂盐及溶剂，其特征在于，正极的活性材料为富锂锰基固溶体； 负极的活性材料为钛酸锂； 所述溶剂包括氟代碳酸酯以及包括氟代甲基环丁砜或其衍生物、氟代甲基亚硫酸乙烯酯或其衍生物、氟代甲基硫酸乙烯酯或其衍生物中的一种或几种的添加剂； 所述富锂锰基固溶体的通式为xLi2Mn03.(l_x)LiM02，其中1.2〈χ〈1.5，M = N1、Co、Mn、Cr、N1.5ΜηΟ.5、Nil/3Mnl/3Col/3 中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiB0B、LiCF3S03 中的一种或几种。
【文档编号】H01M4/505GK104300172SQ201410483973
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】孙琦, 李岩, 孙慧英 申请人:青岛乾运高科新材料股份有限公司