CN104577102A - 锂电池的阴极材料及锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池的阴极材料及锂电池，包括：第一化合物、粘合剂和第二化合物，所述第二化合物包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：Li+xMnyM2-yO4，和包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：Li+xNi1-y-zMnyCozMpO2，所述第二化合物的平均粒径比所述第一化合物的平均粒径大；所述第一化合物包含具有下述通式的锂金属磷酸盐：Li+xMyPO4；以及所述第一化合物以质量计为阴极材料总量的51％至98％。本发明通过采用上述两种化合物及粘合剂，显著提高了阴极材料的电性能和热性能，更适合于电动汽车和笔记本电脑中使用。

Description

锂电池的阴极材料及锂电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池的阴极材料及锂电池。
背景技术
锂电池以其优异的存储性能，以被广泛使用，如在照相机，摄像机，PDA，手机等电子设备中已得到了广泛的应用。
锂电池一般由正极材料、负极材料及非水电解质溶液构成，现有锂电池的阴极材料，由于具有电池与涂层质量差易受电解反应的缺点，从而导致电池具有较差的电性能和热性能，不太适合于在电动车辆和笔记本电脑中使用。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的一个目的是提供一种锂电池的阴极材料及锂电池，以解决上述问题。
本发明提供了一种锂电池的阴极材料，包括：第一化合物、粘合剂和第二化合物，第二化合物包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：
Li+xMnyM2-yO4；
其中，-0.1≦x≦0.2，1.7≦y≦2.0，M为硼，镁，铝，钛，铬，铁，锆，铜，锌，镓，钇，氟，碘，硫，钴，镍中的一个或多个；和
包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：
Li+xNi1-y-zMnyCozMpO2；
其中，-0.1≦x≦0.2,0≦y≦1，0≦z≦1，0≦y+z≦1.0，0<p≦0.2和M选自下组中选择的硼，镁，铝，钛，铬，铁，锆，铜，锌，镓，钇，氟，碘， 硫中的一个或多个；
其中，第二化合物的平均粒径比所述第一化合物的平均粒径大；
第一化合物包含具有下述通式的锂金属磷酸盐：
Li+xMyPO4；
其中，-0.1≦x≦0.2，0.9≦y≦1.1，M包括钙，铁，铝，钛，钴，硼，铬，镍，镁，锆，镓，钒，锰，锌中的一个或多个；以及
第一化合物以质量计为阴极材料总量的51％至98％。
进一步，第二化合物还包括乙炔黑，超导碳黑，导电石墨，导电碳纤维中的一个或多个。
进一步，锂过渡金属氧化物包括钴酸锂，锰酸锂和镍酸锂中的一种或多种。
进一步，锂过渡金属氧化物具有4至20微米的平均粒径。
进一步，粘合剂包括聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯酸缩丁醛，聚丙烯酸树脂，羧甲基纤维素，甲基纤维素，乙基中的一个或多个。
进一步，该阴极材料还包含至少一种导电助剂。
本发明的实施例还提供了一种锂电池，包括上述锂电池的阴极材料。
与现有技术相比本发明的有益效果是：通过采用上述两种化合物及粘合剂，显著提高了阴极材料的电性能和热性能，更适合于电动汽车和笔记本电脑中使用。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
本发明的实施例提供了一种锂电池的阴极材料，其至少包括两种化合物，并添加粘合剂成分，以显著提高阴极材料的电性能和热性能。本实施例提供的阴极材料具有优异的粒子均一性和高电容量，尤其是具有高放电性，该阴极材料更适合于电动汽车和笔记本电脑使用。
本发明的实施例提供了一种锂电池的阴极材料，包括第一化合物、粘合 剂和第二化合物，第二化合物包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：
Li+xMnyM2-yO4；
其中，-0.1≦x≦0.2，1.7≦y≦2.0，M为硼，镁，铝，钛，铬，铁，锆，铜，锌，镓，钇，氟，碘，硫，钴，镍中的一个或多个；和
包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：
Li+xNi1-y-zMnyCozMpO2；
其中，-0.1≦x≦0.2,0≦y≦1，0≦z≦1，0≦y+z≦1.0，0<p≦0.2和M选自下组中选择的硼，镁，铝，钛，铬，铁，锆，铜，锌，镓，钇，氟，碘，硫中的一个或多个；
其中，第二化合物的平均粒径比所述第一化合物的平均粒径大；
第一化合物包含具有下述通式的锂金属磷酸盐：
Li+xMyPO4；
其中，-0.1≦x≦0.2，0.9≦y≦1.1，M包括钙，铁，铝，钛，钴，硼，铬，镍，镁，锆，镓，钒，锰，锌中的一个或多个；以及
第一化合物以质量计为阴极材料总量的51％至98％。
本实施例通过采用上述两种化合物及粘合剂，显著提高了阴极材料的电性能和热性能，更适合于电动汽车和笔记本电脑中使用。
在本实施例中，第二化合物还包括乙炔黑，超导碳黑，导电石墨，导电碳纤维中的一个或多个。
在本实施例中，锂过渡金属氧化物包括钴酸锂，锰酸锂和镍酸锂中的一种或多种。
在本实施例中，锂过渡金属氧化物具有4至20微米的平均粒径。
在本实施例中，粘合剂包括聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯酸缩丁醛，聚丙烯酸树脂，羧甲基纤维素，甲基纤维素，乙基中的一个或多个。
在本实施例中，该阴极材料还包含至少一种导电助剂。
本实施例还提供了一种锂电池，包括上述锂电池的阴极材料，阳极材料可有时公知技术中的任何材料。
下面是对本发明实施例提供的阴极材料进行测试。
(1)电池容量测试 
在1mA的充电电流充电电池，电压3.8伏特。当达到3.8伏，限制电压恒定，并预留5分钟。结果表明电池容量增加，内阻降低。因此，阴极的材料可提供增加容量和降低内部电阻((热性能较好)。
(2)大电流放电性能测试
在1mA的充电电流充电电池，以3.8伏特。当达到3.8伏，限制电压恒定，并预留5分钟。放电以0.2mA的电流充电到2.0伏，并预留5分钟。记录以0.2毫安的电流充电至2.0伏放电的电池容量。重复以上以1毫安和3毫安的步骤。记录1毫安电流充电到2.0伏，以3毫安电流充电到2.0伏放电的电池容量。结果表明该阴极材料可以增强大电流放电性能。
(3)循环性能测试 
在1mA的充电电流充电电池，以3.8伏特。当达到3.8伏，限制电压恒定，并预留5分钟。以1mA的电流充电到2.0伏，并预留5分钟。重复上述步骤，至少有300次。300次循环后，记录在1毫安电流充电至2.0伏放电的电池容量。结果表明该阴极材料可以增强电池的循环特性。
综上所述，本实施例提供的阴极材料不仅增加了电池容量、降低了内部电阻(热性能)，而且还具有增强大电流放电性能和循环特性。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (7)

1.一种锂电池的阴极材料，其特征在于，包括：第一化合物、粘合剂和第二化合物，所述第二化合物包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：
Li+xMnyM2-yO4；
其中，-0.1≦x≦0.2，1.7≦y≦2.0，M为硼，镁，铝，钛，铬，铁，锆，铜，锌，镓，钇，氟，碘，硫，钴，镍中的一个或多个；和
包含具有下述通式的锂过渡金属氧化物：
Li+xNi1-y-zMnyCozMpO2；
其中，-0.1≦x≦0.2,0≦y≦1，0≦z≦1，0≦y+z≦1.0，0<p≦0.2和M选自下组中选择的硼，镁，铝，钛，铬，铁，锆，铜，锌，镓，钇，氟，碘，硫中的一个或多个；
其中，所述第二化合物的平均粒径比所述第一化合物的平均粒径大；
所述第一化合物包含具有下述通式的锂金属磷酸盐：
Li+xMyPO4；
其中，-0.1≦x≦0.2，0.9≦y≦1.1，M包括钙，铁，铝，钛，钴，硼，铬，镍，镁，锆，镓，钒，锰，锌中的一个或多个；以及
所述第一化合物以质量计为阴极材料总量的51％至98％。
2.根据权利要求1所述的锂电池的阴极材料，其特征在于，所述第二化合物还包括乙炔黑，超导碳黑，导电石墨，导电碳纤维中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的锂电池的阴极材料，其特征在于，所述锂过渡金属氧化物包括钴酸锂，锰酸锂和镍酸锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的锂电池的阴极材料，其特征在于，所述锂过渡金属氧化物具有4至20微米的平均粒径。
5.根据权利要求1所述的锂电池的阴极材料，其特征在于，所述粘合剂包括聚偏二氟乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯酸缩丁醛，聚丙烯酸树脂，羧甲基纤维素，甲基纤维素，乙基中的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的锂电池的阴极材料，其特征在于，还包含至少一种导电助剂。
7.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的锂电池的阴极材料。
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