CN2694501Y - 负极及使用该负极的锂二次电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种锂二次电池负极，该负极包括负极活性材料及分散于负极活性材料中的吸水剂。负极活性材料包括碳材料，如石墨、碳纤维、碳纳米管等，另外，过渡金属或其氧化物亦可选用，如锡及其氧化物；吸水剂包括锂化分子筛、活性炭、活性氧化铝、硅胶、氧化钙、硫酸钙等，具有露点低于－56℃的强吸水性。吸水剂能完全吸附锂二次电池制备过程中残留及使用时水分子气透性渗入的水分，防止锂离子电池中毒，从而提高锂二次电池使用寿命。本实用新型还涉及一种使用该负极的锂二次电池。

Description

负极及使用该负极的锂二次电池
【技术领域】
本实用新型涉及锂二次电池，特别涉及一种锂二次电池负极。
【背景技术】
锂二次电池由于其具有高能量密度、高电动势及低自放电等优良特性，已被广泛应用于移动电话、笔记本电脑等消费性电子产品中。
本发明所述锂二次电池包括锂离子电池和高分子锂电池。锂离子电池是以人造石墨或天然石墨等碳材料作为负极，以锂钴、锂镍、锂锰等金属氧化物作为正极材料，以无水有机溶剂作为电解液的二次电池。高分子锂电池包括两类，一类是电极为高分子材料的锂离子电池，另一类是电解液为固态或胶态聚合物的锂离子电池。
锂二次电池均采用有机溶剂或有机聚合物作为电解液，要求电池内部不合水分子，因为锂离子电池电压高达3～4V，而水的分解电压为1.23V，若电池内部含有水份，在高电压充放电下水份分解，会造成电池性能劣化，降低锂二次电池的使用寿命。
因此，电池制程中需严格控制空气相对湿度小于0.04％(即Dew point＝-56℃)。但是，控制空气相对湿度小于0.04％需要高成本，且仍然无法避免制备过程中残留一定量的水分子。另外，锂二次电池在长期使用后，也无法避免水分子气渗透，导致电池功能丧失。
【实用新型内容】
本实用新型的目的为提供一种防止电池内部水分子使锂二次电池性能劣化的负极。
本实用新型的另一目的为提供一种含有上述负极的锂二次电池。
本实用新型提供一种锂二次电池负极，该负极包括负极活性材料及分散于负极活性材料中的吸水剂，负极活性材料包括碳材料，如石墨、碳纤维、碳纳米管等，另外，过渡金属或其氧化物亦可选用，如锡及其氧化物；吸水剂包括锂化分子筛、活性碳、活性氧化铝、硅胶、氧化钙、硫酸钙等，具有露点低于-56℃的强吸水性，粒径范围为2纳米至1微米。
本实用新型还提供一种含有上述负极材料的锂二次电池。
与现有技术相比，本实用新型提供的负极材料具有以下优点：吸水剂添加于负极活性材料中，能完全吸附锂二次电池制备过程中残留或使用时渗入的水份，降低电池制备成本，防止电池使用过程中锂离子电池中毒，从而延长锂二次电池的使用寿命。
【附图说明】
图1是本实用新型锂二次电池负极结构示意图。
图2是本实用新型锂二次电池内部结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合图示介绍具体的实施方式：
如图1所示，本实用新型锂二次电池负极10包括集电体101、负极活性材料102、分散于负极活性材料中的吸水剂103及粘结剂(未标示)，负极活性材料102与吸水剂103通过粘结剂形成一体，涂覆于集电体101的表面。其中吸水剂103包括锂化分子筛、活性碳、活性氧化铝、硅胶、氧化钙、硫酸钙等，具有露点低于-56℃的强吸水性，粒径范围为2纳米至1微米；负极活性材料102包括碳材料，如石墨、碳纤维、碳纳米管等，另外，过渡金属或其氧化物也可选用，如锡及其氧化物；集电体101为金属基材或碳棒，具有良好导电性能；粘结剂一般使用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、乙丙橡胶等。
上述锂二次电池负极的制备方法包括以下步骤：
将负极活性材料102粉体、吸水剂103及粘结剂混合，用可溶解粘结剂的适当分散剂(如N-甲基吡咯烷酮)将其分散、浆化后，将浆液涂覆于集电体101表面，干燥即可。
如图2所示，本实用新型锂二次电池20包括一壳体(图未标示)及置于壳体内的正极11、电解液12、隔离膜13以及本实用新型所提供的负极10。
锂离子电池及高分子锂电池的正极11主要包括集电体和形成于集电体表面的活性物质，如锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂钴氧化物等锂与过渡金属的复合氧化物。
电解液12为锂离子电池通用的有机电解质溶液，可以由一种有机溶剂或几种有机溶剂组成的混合溶剂添加一种或几种可溶锂盐组成。有机溶剂例如碳酸异丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1，2-二甲氧基乙烷等，典型的可溶锂盐如高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂等。
对于高分子锂电池，电解液12为聚合物电解质，如含有高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂等锂盐的聚乙烯氧烷、聚丙烯氧烷、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等。
电池隔离膜13为现有技术所采用的锂二次电池隔离膜，如无机纸、不织布、高分子聚合物多孔膜等，包括单层膜和多层膜。
电池壳体包括金属、合金、塑料或其组合。
本实用新型的锂二次电池可具有任何形状，如圆柱状、棱柱状、片状或钮扣状。
本实用新型锂二次电池的制备可采用任何公众已知的制备锂二次电池的方法。具体而言，一种常用的方法包括在壳体内放置通过隔离膜13耦合的负极10及正极11，随后往其中注入电解质并将其密封。优选真空注射作为注射电解质的方法，但对其没有特别限制。也可将耦合的电极10、11在置于壳体内之前用电解质溶液进行浸渍。
与现有技术相比，本实用新型提供的负极材料具有以下优点：吸水剂添加于负极活性材料中，能完全吸附锂二次电池制备过程中残留或使用时渗入的水份，降低电池制备成本，防止电池使用过程中锂离子电池中毒，从而延长锂二次电池的使用寿命。

Claims (10)

1.一种锂二次电池负极，其特征在于该负极包括负极活性材料及分散于负极活性材料中的吸水剂。
2.如权利要求1所述的锂二次电池负极，其特征在于吸水剂包括锂化分子筛、活性碳、活性氧化铝、硅胶、氧化钙或硫酸钙。
3.如权利要求1所述的锂二次电池负极，其特征在于吸水剂具有露点低于-56℃的强吸水性。
4.如权利要求1所述的锂二次电池负极，其特征在于吸水剂的粒径范围为2纳米到1微米。
5.如权利要求1所述的锂二次电池负极，其特征在于负极活性材料包括碳材料、过渡金属或过渡金属氧化物。
6.如权利要求5所述的锂二次电池负极，其特征在于过渡金属为锡。
7.如权利要求1所述的锂二次电池负极，其特征在于该负极还包括集电体及粘结剂，负极活性材料与吸水剂通过粘结剂粘结形成一体，涂覆于集电体的表面。
8.如权利要求7所述的锂二次电池负极，其特征在于集电体包括金属基材或碳棒。
9.如权利要求7所述的锂二次电池负极，其特征在于粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烷和乙丙橡胶中一种或多种的组合。
10.一种锂二次电池，包括壳体以及置于壳体内的正极、负极、有机电解质及隔离膜，其特征在于该负极包括负极活性材料及分散于负极活性材料中的吸水剂。
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