CN102427123B - 锂离子二次电池及其正极片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种具有较长使用寿命和高安全性能的锂离子二次电池及其正极片，该正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘接剂，所述正极活性物质为磷酸锰锂和镍钴锰酸锂的混合物，所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为80∶20～99∶1，本发明锂离子二次电池的正极片中含有镍钴锰酸锂和磷酸锰锂，采用混合正极活性材料的电池在恒流充电至4.14V时，磷酸锰锂在此电压可发挥一定的容量，可以减小电池过充的风险，提高电池的安全性能。同时由于混合材料中镍钴锰酸锂材料的一直处于较低电位，所以此类锂离子二次电池具有较长的使用寿命。

Description

锂离子二次电池及其正极片
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域领域，更具体地说，本发明涉及一种具有较长使用寿命和高安全性能的锂离子二次电池及其正极片。
背景技术
当前，与铅酸电池、镍氢电池相比，锂离子电池在3C消费品领域已占绝对优势地位。另一方面，适应节能环保要求，电动汽车具有广阔市场前景，而作为其动力源，锂离子电池具有非常大的竞争力。无论是3C产品还是电动汽车，由于其对能量的高要求使其要求电池必然要串联和并联成组使用。在这种使用前提下就要求电池必须具有良好的一致性。但是，由于目前电池制造工艺限制和原材料的差别，锂离子电池尤其是高容量电池的一致性有待改善。此外，即使电池在制造过程中的一致性能够得到保证，电池在成组使用时，往往会因为其放置的位置不同，散热环境不同等，使得电池的实际发挥的容量有所差别。这样电池在实际应用中就非常容易过充电。
新的正极材料镍钴锰，其低廉的价格以及良好的循环性能，使其成为3C产品和电动车用锂离子电池的有竞争力的材料。但是，当这类材料组成的电池在串联充电时，由于电池容量的差异，容量较低的电池就很容易过充，这样一方面会由于一个电池的问题导致整个电池组循环迅速衰减，同时也大大增加了电池的安全隐患。
有鉴于此，确有必要提供一种具有较长使用寿命和高安全性能的锂离子二次电池。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有较长使用寿命和高安全性的锂离子二次电池。
一种锂离子二次电池正极片，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘接剂，所述正极活性物质为磷酸锰锂和镍钴锰酸锂的混合物，所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为80∶20～99∶1。
相对于现有技术，本发明锂离子二次电池的正极片中含有镍钴锰酸锂和磷酸锰锂，采用该正极活性材料的电池在恒流充电至4.14V时，磷酸锰锂在此电压下可发挥一定的容量，因此即使电池包中单个电池发挥容量有所差别，但由于磷酸锰锂补充的发挥容量，单个电池的电压仍不会升高。这样可以减小电池过充的风险，提高电池的安全性能。此外，由于混合材料中镍钴锰酸锂材料的一直处于较低电位，所以此类锂离子二次电池具有较长的使用寿命。
如果镍钴锰酸锂和磷酸锰锂的重量比低于80∶20，会使得电池的容量减小；如果正极活性物质中不含有磷酸锰锂，则电池在恒流充电至4.14V时，由于没有磷酸锰锂的容量发挥，容易导致过充。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述镍钴锰酸锂的化学通式为LiaNibCocMndO2，其中0.97≤a≤1.07，0＜b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为85∶15～99∶1。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为95∶5。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述磷酸锰锂的表面还包括碳包覆层，磷酸锰锂表面的碳包覆层可以提高磷酸锰锂的电子电导，从而更好地保证其容量发挥。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述磷酸锰锂还掺杂有过渡金属元素。在磷酸锰锂掺杂过渡金属元素可以提高磷酸锰锂的电子电导，从而更好地保证其容量发挥。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，过度金属元素包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或者Zr中的至少一种。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述导电剂为碳黑、气相生长炭纤维、超导炭黑(Super-P)和石墨的至少一种。
作为本发明锂离子二次电池正极片的一种改进，所述粘接剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)。
本发明的又一目的在于提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正极和负极片之间的隔离膜，以及电解液，所述正极片为上述段落所述的正极片，由于该正极片中的正极材料使用的是磷酸锰锂和镍钴锰酸锂的混合物，使得该锂离子电池具有高的安全性和长的使用寿命。
附图说明
图1为比较例、实施例1和实施例2的电池在25℃下以0.1C充电至4.14V的恒流充电曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例详细描述本发明锂离子二次电池，但是，本发明的实施例并不局限于此。
比较例
正极片的制备：以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极活性材料，其重量含量(相对于粉料重量，以下同)为90％；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂，其重量含量为5％；以碳黑为导电剂，其重量含量为5％；将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干压实后经裁片、焊接正极极耳，制得正极片。
负极片的制备：以人造石墨为负极活性材料，其重量含量为95％；以丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC)为粘结剂和增稠剂，其重量含量分别为2.5％和2.5％；将上述材料加入到去离子水中搅拌均匀制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干压实后经裁片、焊接负极极耳，制得负极片。
隔离膜的制备：以聚乙烯微孔膜为隔离膜。
电解液的制备：以浓度1.0M的六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐，以碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物为溶剂，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的重量比为PC∶EC∶DMC＝1∶1∶1，再加入一定量的电解液添加剂。
锂离子电池的制备：将根据前述工艺制得的负极片、正极片、隔离膜依次叠加后，通过卷绕工艺制得电池芯，将电池芯装入电池包装壳中，向其内注入电解液，经化成等工序后制得比较例锂离子二次电池。
实施例1
正极片的制备：以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiMnPO4为正极活性材料，其重量含量分别为95％和5％；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂；以碳黑为导电剂，其中，正极活性物质、粘接剂、导电剂的重量比为92％∶5％∶3％，。将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干压实后经裁片、焊接正极极耳，制得正极片。
负极片的制备：以人造石墨为负极活性材料，其重量含量为95％；以丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC)为粘结剂和增稠剂，其重量含量分别为2.5％和2.5％；将上述材料加入到去离子水中搅拌均匀制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干压实后经裁片、焊接负极极耳，制得负极片。
隔离膜的制备：以聚乙烯微孔膜为隔离膜。电解液的制备：以浓度1.0M的六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐，以碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物为溶剂，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的重量比为PC∶EC∶DMC＝1∶1∶1，再加入一定量的电解液添加剂。
锂离子电池的制备：将根据前述工艺制得的负极片、正极片、隔离膜依次叠加后，通过卷绕工艺制得电池芯，将电池芯装入电池包装壳中，向其内注入电解液，经化成等工序后制得实施例1锂离子二次电池。
实施例2
实施例2与实施例1具有同样的制备方式，不同的是正极片的制备。
正极片的制备：以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和掺杂有过渡金属元素Fe的LiMnPO4的混合物为正极活性材料，其重量含量分别为80％和20％；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂，以气相生长炭纤维和石墨的混合物(重量比为1∶1)为导电剂，其中，正极活性物质、粘接剂、导电剂的重量比为95％∶2％∶3％，将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干压实后经裁片、焊接正极极耳，制得正极片。
实施例2的其它制备方式与实施例1相同。
实施例3
实施例3与实施例1具有同样的制备方式，不同的是正极片的制备。
正极片的制备：以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和表面包覆有碳的LiMnPO4的混合物为正极活性材料，其重量含量分别为99％和1％；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂；以气相生长炭纤维为导电剂；其中，正极活性物质、粘接剂、导电剂的重量比为94％∶3％∶3％，将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干压实后经裁片、焊接正极极耳，制得正极片。
实施例3的其它制备方式与实施例1相同。
实施例4
实施例4与实施例1具有同样的制备方式，不同的是正极片的制备。
正极片的制备：以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和掺杂有Co的LiMnPO4的混合物为正极活性材料，其重量含量分别为85％和15％；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂；以炭黑和石墨的混合物(二者的重量比为1∶1)为导电剂；其中，正极活性物质、粘接剂、导电剂的重量比为96％∶2％∶2％，将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干压实后经裁片、焊接正极极耳，制得正极片。
实施例4的其它制备方式与实施例1相同。
实施例5
实施例5与实施例1具有同样的制备方式，不同的是正极片的制备。
正极片的制备：以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和掺杂有Ni的LiMnPO4的混合物为正极活性材料，其重量含量分别为90％和10％；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂；以超导炭黑(Super-P)为导电剂；其中，正极活性物质、粘接剂、导电剂的重量比为93％∶3％∶4％，将上述材料加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌均匀制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干压实后经裁片、焊接正极极耳，制得正极片。
实施例4的其它制备方式与实施例1相同。
将比较例、实施例1和实施例2的锂离子二次电池在25℃下以0.1C进行恒流充电测试，充电截止电压为4.14V，结果如图1所示。图1表明，与单纯实用镍钴锰酸锂为正极活性物质的锂离子电池相比，采用镍钴锰酸锂和磷酸锰锂混合为正极活性材料的电池在恒流充电至4.14V时，磷酸锰锂仍可发挥一定的容量，使得电池电压较平稳地保持在4.14V左右，当采用该材料的锂离子电池进行串联充电时，能够减少电池之间的容量差异，减少电池过充的危险，改善电池的安全隐患。此外，由于混合材料中镍钴锰酸锂材料的一直处于较低电位，所以此类锂离子二次电池具有较长的使用寿命。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子二次电池正极片，包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘接剂，其特征在于：所述正极活性物质为磷酸锰锂和镍钴锰酸锂的混合物，所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为90∶10～99∶1；通过上述正极片形成的锂离子二次电池的充电截止电压为4.14V。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述镍钴锰酸锂的化学通式为LiaNibCocMndO2，其中0.97≤a≤1.07，0＜b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为90∶10～98∶2。
4.根据权利要求3所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述镍钴锰酸锂和所述磷酸锰锂的重量比为95∶5。
5.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述磷酸锰锂的表面还包括碳包覆层。
6.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述磷酸锰锂还掺杂有过渡金属元素。
7.根据权利要求6所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：过渡金属元素包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或者Zr中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述导电剂为碳黑、气相生长炭纤维、超导炭黑(Super-P)和石墨的至少一种。
9.根据权利要求1所述的锂离子二次电池正极片，其特征在于：所述粘接剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)。
10.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正极和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其特征在于：所述正极片为权利要求1至9任一项所述的正极片。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9388045B2 (en) * 2013-05-08 2016-07-12 Changs Ascending Enterprise Co. Synthesis and characterization of lithium nickel manganese cobalt phosphorous oxide
CN104733730B (zh) * 2015-03-24 2017-10-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN105161705B (zh) * 2015-06-29 2018-06-05 山东玉皇新能源科技有限公司 一种磷酸锰锂包覆镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN105226252A (zh) * 2015-09-29 2016-01-06 西安理工大学 一种lncm-lfmp复合正极材料及其制备方法
CN109037648A (zh) * 2018-08-10 2018-12-18 芜湖华欣诺电化学科技有限公司 高比容量磷酸钒铁锰锂-镍钴锰酸锂复合正极材料及其制备方法、电池正极及锂离子电池
CN109860510A (zh) * 2019-01-16 2019-06-07 广西师范大学 一种镍钴锰酸锂物理混合磷酸锰锂为正极材料的电池制备方法
KR20240142537A (ko) * 2022-07-15 2024-09-30 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 양극 활물질 및 이의 제조 방법, 양극판, 이차배터리, 배터리모듈, 배터리팩 및 전기기기
JP7634789B2 (ja) 2022-07-15 2025-02-28 香港時代新能源科技有限公司 正極活物質、正極活物質の製造方法、正極極板、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置
JP2025529291A (ja) * 2023-02-06 2025-09-04 香港時代新能源科技有限公司 正極板、二次電池と電力消費装置
CN116759568B (zh) * 2023-03-10 2025-01-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池和用电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101154745A (zh) * 2007-09-20 2008-04-02 复旦大学 一种水系可充锂或钠离子电池
CN101320809A (zh) * 2008-07-17 2008-12-10 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 锂离子电池正极材料磷酸锰锂及其制备方法
CN101478041A (zh) * 2008-11-07 2009-07-08 比亚迪股份有限公司 一种正极活性物质以及正极和电池
CN102208644A (zh) * 2011-04-28 2011-10-05 侯春平 用作锂离子电池正极材料的复合磷酸锰锂及其制备方法和锂离子电池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5381024B2 (ja) * 2008-11-06 2014-01-08 株式会社Ｇｓユアサ リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101154745A (zh) * 2007-09-20 2008-04-02 复旦大学 一种水系可充锂或钠离子电池
CN101320809A (zh) * 2008-07-17 2008-12-10 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 锂离子电池正极材料磷酸锰锂及其制备方法
CN101478041A (zh) * 2008-11-07 2009-07-08 比亚迪股份有限公司 一种正极活性物质以及正极和电池
CN102208644A (zh) * 2011-04-28 2011-10-05 侯春平 用作锂离子电池正极材料的复合磷酸锰锂及其制备方法和锂离子电池

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