CN105406080A - 一种改性锂离子电池及其改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性锂离子电池及其改性方法，旨在提供一种具有良好的导电性，可以增大材料的电子电导，提高材料的倍率性能的改性锂离子电池及其改性方法；其技术方案是这样的：该改性锂离子电池是在常规电解液中添加Li2CrO4，Li2CrO4在正极材料表面通过自发反应形成一层Li2+xCrO4包覆层，在负极材料表面通过充电嵌锂后形成Li2+xCrO4包覆层；属于电池技术领域。

Description

一种改性锂离子电池及其改性方法
技术领域
本发明提供一种锂离子电池，具体地说，是一种改性锂离子电池及其改性方法；属于离子电子技术领域。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应等优点，已广泛应用于各领域，如便携式电子产品、电动汽车、储能电站等等。主流锂离子电池主要由正极材料，负极材料，电解液，隔膜四部分组成。其中正极材料作为锂离子的提供者，直接影响着成品电池的能量和寿命。目前，锂离子电池正极材料有钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，每种材料都有各自的缺点，如钴酸锂材料，其实际容量偏低，仅有理论容量的一半，过充时结构不稳定，安全性能差；磷酸铁锂循环稳定性虽然很好，但是其导电能力差，影响其倍率性能；三元材料低的离子电导和电子电导依旧制约着其快速充放电的性能。要想实现商品化，就必须克服材料上述缺点，所以必须对正极材料进行改性。目前最有效的方法就是对电极材料进行掺杂和包覆，即在材料制备过程中进行改性。
掺杂主要为离子掺杂，可在前驱体制备或烧结前掺杂，掺杂元素进入材料晶格内部。包覆即表面包覆，主要有碳包覆、金属氧化物包覆、氟化物包覆等等。包覆对设备和工艺要求比较严格，包覆后还需要特定处理才能稳定，并且包覆材料的均匀性并不能得到很好控制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有良好的导电性，可以增大材料的电子电导，提高材料的倍率性能的改性锂离子电池及其改性方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的前一个技术方案是这样的：
一种改性锂离子电池，其特征在于，是在常规电解液中添加Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面形成一层Li2+xCrO4包覆层。
进一步的，上述的一种改性锂离子电池，所述的Li2CrO4添加量为电解液质量的0.1％～2％。
进一步的，上述的一种改性锂离子电池，所述的正极材料为钴酸锂或者锰酸锂或三元材料或磷酸铁锂或NCA的其中之一。
进一步的，上述的一种改性锂离子电池，所述的负极材料为石墨。
本发明提供的后一个技术方案是这样的：
一种改性锂离子电池的改性方法是常规电解液中添加0.1wt％～2wt％Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面形成一层Li2+xCrO4包覆层。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案通过对材料进行改性，在正负极材料表面包覆材料Li2CrO4。在电极材料表面形成的Li2+xCrO4具有良好的导电性，可以增大材料的电子电导，提高材料的倍率性能。另Li2CrO4的亲水性有利于其在材料表面的沉积；可以明显降低材料循环过程的中内阻，提高锂离子电池的循环稳定性，改性后材料电导率的增加更有利于电池的快速充放电。
本发明所述的新型改性方法，其二是指包覆方式。本发明将包覆材料添加到电解液中，工艺简单，成本低廉。
在电解液中添加Li2CrO4，以不同的反应机理沉积在正负极材料表面，达到包覆效果。首先，电解液中的Li2CrO4会吸附在正负极材料表面，正极表面的Li2CrO4与正极材料形成微短路，生成Li2+xCrO4化合物；充电时，Li+会嵌入到负极表面的Li2CrO4中，形成Li2+xCrO4。在电解液中加入一定量Li2CrO4的全电池，在化成结束后，会在正负极材料表面形成一层稳定的Li2+xCrO4包覆层，Li2+xCrO4是一种稳定的富锂包覆层，具有良好的导电性，可以明显提高电池的电化学性能。
附图说明
图1是实施例1在LiCoO2/Li正极半电池中0.1C的首次充放电曲线图；
图2是实施例2在LiCoO2/Li正极半电池中倍率性能；
图3是实施例3在石墨/LiCoO2全电池中循环性能对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施，对本发明的权利要求做进一步的详细说明，任何人在本发明权利要求范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求保护范围之内。
实施例1
本发明提供的一种改性锂离子电池，是在常规电解液中添加电解液质量的0.1％Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面以不同方式形成一层Li2+xCrO4包覆层。
实施例2
本发明提供的一种改性锂离子电池，是在常规电解液中添加电解液质量的2％Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面以不同方式形成一层Li2+xCrO4包覆层。
实施例3
本发明提供的一种改性锂离子电池，是在常规电解液中添加电解液质量的1.5％Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面以不同方式形成一层Li2+xCrO4包覆层。
需要说明的是，本发明未详细提及的工艺条件参数、方法均按照本领域常规技术手段进行，即在现有技术的电解液中添加Li2CrO4，其它工艺条件与现有技术均无区别。

Claims (5)

1.一种改性锂离子电池，其特征在于，是在常规电解液中添加Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面形成一层Li2+xCrO4包覆层。
2.根据权利要求1所述的一种改性锂离子电池，其特征在于，所述的Li2CrO4添加量为电解液质量的0.1％～2％。
3.根据权利要求1所述的一种改性锂离子电池，其特征在于，所述的正极材料为钴酸锂或者锰酸锂或三元材料或磷酸铁锂或NCA的其中一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种改性锂离子电池，其特征在于，所述的负极材料为石墨。
5.权利要求1所述的一种改性锂离子电池的改性方法，其特征在于，常规电解液中添加0.1wt％～2wt％Li2CrO4，反应机理沉积后在正负极材料表面以不同方式形成一层Li2+xCrO4包覆层。
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