CN109378471A - 一种锂聚合物电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂聚合物电池，所述锂聚合物电池用于便携式电子设备，所述电池包括：电解质、阳极和阴极，所述阳极包括金属氧化物纳米晶体；所述阴极包括由掺杂有掺杂剂的磷酸钴锂形成的颗粒；其中掺杂剂包括铝、锆、钒和铌。所述锂聚合物电池充电电压高可反复充电更多次数而不发生鼓包。

Description

一种锂聚合物电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种锂聚合物电池及其制作方法。

背景技术

可再充电电池目前用于向各种便携式电子设备提供电力，包括膝上型计算机，平板电脑，移动电话，个人数字助理（PDA），便携式媒体播放器和/或数码相机。最常用的可充电电池类型是锂电池，其可包括锂离子电池或锂聚合物电池。

锂聚合物电池通常包括包装在柔性袋中的电池。这种小袋通常重量轻并且制造便宜。此外，这些袋可以适应各种电池尺寸，允许锂聚合物电池用于空间受限的便携式电子设备，例如移动电话，膝上型计算机和/或数码相机。例如，通过将轧制电极和电解质封装在镀铝层压袋中，锂聚合物电池可以实现90-95％的包装效率。然后可以将多个小袋并排放置在便携式电子设备内并且串联和/或并联电耦合以形成用于便携式电子设备的电池。在操作期间，锂聚合物电池的容量可能随着内部阻抗，电极和/或电解质降级，过热和/或异常使用的增加而随时间减小。例如，电解质的氧化和/或电池内的阴极和阳极材料的劣化可能由重复的充电 - 放电循环和/或老化引起，这反过来可能导致电池容量的逐渐降低。随着电池持续老化和降级，容量的降低速率可能增加，特别是如果电池以高充电电压连续充电和/或在高温下操作。

并且现有技术的锂聚合物电池充放电次数多以后容易膨胀导致便携式电子设备的电池仓被挤压变形。

背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种在本申请的优先权日是或曾经是公共常识的一部分。

发明内容

本发明提出了一种锂聚合物电池，所述锂聚合物电池用于便携式电子设备，所述电池包括：电解质、阳极和阴极，所述阳极包括金属氧化物纳米晶体；

所述阴极包括由掺杂有掺杂剂的磷酸钴锂形成的颗粒；其中掺杂剂包括铝、锆、钒和铌。

进一步的，其中所述金属氧化物纳米晶体通过氧化锰与富勒烯加工获取。

进一步的，其中电解质中包括电解质添加剂。

进一步的，其中所述电解质添加剂包含二腈添加剂，所述二腈添加剂包含丙二腈，丁二腈，戊二腈，己二腈或邻苯二甲腈中的一种或多种。

进一步的，其中二腈添加剂的量为电解质重量的1~4.5％。

本发明还提出一种制作电池的方法，其用于制作如前所述的锂聚合物电池，其包括：

将氧化锰成型为核体后将富勒烯涂敷在所述核体表面结合加工成型得到所述阳极；在所述颗粒外涂敷氟化物后加工成型得到所述阴极；将所述阳极和阴极装载在外壳中，并在外壳中填充所述电解质；在外壳中密封阴极和阳极以形成电池单元。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明 ，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一：

本发明提出了一种锂聚合物电池，所述锂聚合物电池用于便携式电子设备，所述电池包括：电解质、阳极和阴极，所述阳极包括金属氧化物纳米晶体；所述阴极包括由掺杂有掺杂剂的磷酸钴锂形成的颗粒；其中掺杂剂包括铝、锆、钒和铌。其中所述金属氧化物纳米晶体通过氧化锰与富勒烯加工获取。其中电解质中包括电解质添加剂。

其中所述电解质添加剂包含二腈添加剂，所述二腈添加剂包含丙二腈，丁二腈，戊二腈，己二腈或邻苯二甲腈中的一种或多种。其中二腈添加剂的量为电解质重量的1~4.5％。并且在本实施例中，其中所述电池单元中的水含量小于0.00002ppm。其中所述颗粒的中值粒径（D50）为5微米左右。

这样加工出来的电池经过实验，其一万次5v电压下充放电也不会造成电池包有肉眼可见的鼓包。

实施例二。

本实施例给出一种锂电池制作方法，该锂电池包括锂聚合物电池用于便携式电子设备，所述电池包括：电解质、阳极和阴极，所述阳极包括金属氧化物纳米晶体；所述阴极包括由掺杂有掺杂剂的磷酸钴锂形成的颗粒；其中掺杂剂包括铝、锆、钒和铌。其中所述金属氧化物纳米晶体通过氧化锰与富勒烯加工获取。其中电解质中包括电解质添加剂。

其中所述电解质添加剂包含二腈添加剂，所述二腈添加剂包含丙二腈，丁二腈，戊二腈，己二腈或邻苯二甲腈中的一种或多种。其中二腈添加剂的量为电解质重量的1~4.5％。

其制作方法包括：获得阴极和阳极，其中所述阴极包含掺杂有掺杂剂并涂有保护化学品的钴酸锂颗粒；在外壳中密封阴极和阳极以形成电池单元；其中掺杂剂包括镁，钛，锌，硅，铝，锆，钒，锰或铌中的一种或多种；其中，保护化学品包括氧化物，磷酸盐或氟化物中的多种，其中所述掺杂剂包括铝和锰。所述锂钴氧化物颗粒的中值粒径（D50）为5微米至25微米。其中所述保护化学品为约200纳米厚。

实施例三。

本发明提出了一种锂聚合物电池，所述锂聚合物电池用于便携式电子设备，所述电池包括：电解质、阳极和阴极，所述阳极包括金属氧化物纳米晶体；所述阴极包括由掺杂有掺杂剂的磷酸钴锂形成的颗粒；其中掺杂剂包括铝、锆、钒和铌。其中所述金属氧化物纳米晶体通过氧化锰与富勒烯加工获取。其中电解质中包括电解质添加剂。

其中所述电解质添加剂包含二腈添加剂，所述二腈添加剂包含丙二腈，丁二腈，戊二腈，己二腈或邻苯二甲腈中的一种或多种。其中二腈添加剂的量为电解质重量的1~4.5％。并且在本实施例中，其中所述电池单元中的水含量小于0.00002ppm。其中所述颗粒的中值粒径（D50）为5微米左右。

本实施例的电池采用如下步骤制作：将氧化锰成型为核体后将富勒烯涂敷在所述核体表面结合加工成型得到所述阳极；在所述颗粒外涂敷氟化物后加工成型得到所述阴极；将所述阳极和阴极装载在外壳中，并在外壳中填充所述电解质；在外壳中密封阴极和阳极以形成电池单元。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统或设备等均是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种阶段。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合。可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术的发展许多元素仅是示例而不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

此外，尽管每个操作可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新排列操作的顺序。一个过程可能有其他步骤。此外，可以通过硬件、软件、固件、中间件、代码、硬件描述语言或其任何组合来实现方法的示例。当在软件、固件、中间件或代码中实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质的非暂时性计算机可读介质中，并通过处理器执行所描述的任务。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，所述权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种锂聚合物电池，所述锂聚合物电池用于便携式电子设备，所述电池包括：电解质、阳极和阴极，所述阳极包括金属氧化物纳米晶体；

其特征在于，所述阴极包括由掺杂有掺杂剂的磷酸钴锂形成的颗粒；其中掺杂剂包括铝、锆、钒和铌。

2.根据权利要求1所述的锂聚合物电池，其中所述金属氧化物纳米晶体通过氧化锰与富勒烯加工获取。

3.如权利要求2所述的锂聚合物电池，其中电解质中包括电解质添加剂。

4.根据权利要求3所述的锂聚合物电池，其中所述电解质添加剂包含二腈添加剂，所述二腈添加剂包含丙二腈，丁二腈，戊二腈，己二腈或邻苯二甲腈中的一种或多种。

5.权利要求4的锂聚合物电池，其中二腈添加剂的量为电解质重量的1~4.5％。

6.一种制作电池的方法，其用于制作如权利要求5所述的锂聚合物电池，其包括：

将氧化锰成型为核体后将富勒烯涂敷在所述核体表面结合加工成型得到所述阳极；在所述颗粒外涂敷氟化物后加工成型得到所述阴极；将所述阳极和阴极装载在外壳中，并在外壳中填充所述电解质；在外壳中密封阴极和阳极以形成电池单元。