提高镍锰酸锂电池容量的正极片及其应用的镍锰酸锂电池的制作方法

文档序号:13253010阅读:169来源:国知局
【技术领域】本发明涉及锂离子电池技术领域,具体的,其提供一种提高镍锰酸锂电池容量的正极片,同时其还提供一种应用该提高镍锰酸锂电池容量的正极片的镍锰酸锂电池。

背景技术:
电池是日常生活中必不可少的物品,其中,使用最广泛的为锂离子电池。在锂离子电池技术领域中,充放电的过程对应于锂离子在正负极材料间的往复插入脱出反应;电池的容量与可重复插入脱出的活性锂离子量直接相关;热力学上电池容量的降低主要有两方面原因:一方面是正负极材料失去活性,如晶体结构的塌陷、锂离子通道的堵塞和活性材料与导电剂接触不良等;另一方面是活性锂离子的消耗,如用于形成SEI膜以及无法从正负极中完全取出的锂离子。如高电压镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)电池,其充放电在4.5V以上的高压下,充放电时,除了负极表面形成SEI膜,电解液在镍锰酸锂正极也会发生氧化分解,形成束缚锂离子移动的氧化膜;随着电解液的不断分解,氧化膜不断生长,进而消耗更多的活性锂离子,导致电池容量的快速降低。因此有必要提供一种提高镍锰酸锂电池容量的正极片及其应用的镍锰酸锂电池来解决上述问题。

技术实现要素:
本发明的主要目的在于提供一种提高镍锰酸锂电池容量的正极片及其应用的镍锰酸锂电池,其正极片中含有含活性锂离子的化合物,其在首次充电过程中贡献出活性锂离子,并在之后镍锰酸锂电池的放电过程中不再继续吸收锂离子,进而提高镍锰酸锂电池的电池容量。本发明通过如下技术方案实现上述目的:一种提高镍锰酸锂电池容量的正极片,按质量百分比,其包含如下组分:0.1%-10%的化合物、1%~20%的导电剂、2%~10%的粘结剂、以及占据余下比重的且由镍锰酸锂构成的正极活性材料;所述化合物为钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂。进一步的,所述导电剂为乙炔黑、炭黑或石墨。进一步的,所述粘结剂为聚偏氟乙烯。其中:所述化合物为钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂;钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂可在较低电压下实现锂离子脱出的材料,因此其在高电压镍锰酸锂电池的充放电电压区间,在首次充电过程中贡献出活性锂离子,并在之后镍锰酸锂电池的放电过程中不再继续吸收锂离子,进而提高镍锰酸锂电池的电池容量。本发明还提供一种镍锰酸锂电池,包括电池主体、设置于所述电池主体上的且由石墨构成的负极、设置于所述电池主体上的且与所述负极相对应的正极片、以及灌充于所述电池主体内的电解液;按质量百分比,所述正极片包含如下组分:0.1%-10%的化合物、1%~20%的导电剂、2%~10%的粘结剂、以及占据余下比重的且由镍锰酸锂构成的正极活性材料;所述化合物为钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂。进一步的,所述导电剂为乙炔黑、炭黑或石墨。进一步的,所述粘结剂为聚偏氟乙烯。进一步的,所述电解液为由1MLiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)混合而成,且其质量比为3:7。其中:所述正极片中所述化合物为钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂;钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂可在较低电压下实现锂离子脱出的材料,因此其在高电压镍锰酸锂电池的充放电电压区间,在首次充电过程中贡献出活性锂离子,并在之后镍锰酸锂电池的放电过程中不再继续吸收锂离子,进而提高镍锰酸锂电池的电池容量。与现有技术相比,本发明的一种提高镍锰酸锂电池容量的正极片及其应用的镍锰酸锂电池的有益效果在于:通过于正极片添加由钛酸锂、磷酸铁锂、钒酸锂或过氧化锂构成的化合物,钛酸锂、磷酸铁锂为、钒酸锂或过氧化锂可在较低电压下实现锂离子脱出的材料,因此其在高电压镍锰酸锂电池的充放电电压区间,在首次充电过程中贡献出活性锂离子,并在之后镍锰酸锂电池的放电过程中不再继续吸收锂离子,进而提高镍锰酸锂电池的电池容量。【附图说明】图1为本发明的实施例1、实施例2、以及实施例3在以C/3的充放电速率于3.5V电压下运行时其相应的镍锰酸锂的比容量的示意图;【具体实施方式】实施例1:本实施例提供一种镍锰酸锂电池,包括电池主体、设置于电池主体上的且由石墨构成的负极、设置于电池主体上的且与负极相对应的正极片、以及灌充于电池主体内的电解液;按质量百分比,正极片包含如下组分:3wt%的化合物、5wt%的导电剂、3wt%的粘结剂、以及占据余下比重的且由镍锰酸锂构成的正极活性材料;化合物为磷酸铁锂;相应的,钛酸锂、钒酸锂或过氧化锂均与磷酸铁锂相同,可在较低电压下实现锂离子脱出的材料;在需要时可进行相互替代;导电剂为炭黑;粘结剂为聚偏氟乙烯;电解液为由1MLiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)混合而成,且其质量比为3:7。与现有技术相比,本实施例的一种镍锰酸锂电池的有益效果在于:通过于正极片添加由磷酸铁锂构成的化合物,磷酸铁锂为可在较低电压下实现锂离子脱出的材料,因此其在高电压镍锰酸锂电池的充放电电压区间,在首次充电过程中贡献出活性锂离子,并在之后镍锰酸锂电池的放电过程中不再继续吸收锂离子,进而提高镍锰酸锂电池的电池容量。实施例2:实施例2与实施例1基本相同,唯一区别在于:化合物的含量为5wt%。实施例3:实施例3与实施例2基本相同,唯一区别在于:化合物含量为8wt%。参照图1,并结合实施例1、实施例2、以及实施例3并同时加入现阶段使用的镍锰酸锂电池在以C/3的充放电速率在3.5电压区间运行;并得出现阶段使用的电池、施例1、实施例2、以及实施例3其相应的镍锰酸锂的比容量;此时,磷酸铁锂完全氧化为磷酸铁且不参与电化学反应,因此电池容量完全来自于镍锰酸锂,同时,随着正极片中磷酸铁锂量的增加,镍锰酸锂的比容量会随之增加;镍锰酸锂为镍锰酸锂电池正极的活性材料,其用于提供活性锂离子,进而影响镍锰酸锂电池的电池容量;从图1中可知,施例1、实施例2、以及实施例3其镍锰酸锂的比容量大于现阶段使用的镍锰酸锂电池;且在磷酸铁锂在正极片中含量为8wt%时镍锰酸锂电池的电池容量提高最为明显。以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
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