專利名稱：一種鋰電池的改性方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于電池領域，具體涉及一種鋰電池的改進方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，鋰離子電池因為具有能量密度高、輸出電壓高、使用壽命長、自放電率 低、無記憶效應和良好的環(huán)境性能等優(yōu)異特點而獲得突飛猛進的發(fā)展，產(chǎn)量、產(chǎn)值不斷提 高，應用領域迅速擴大，廣泛應用于筆記本電腦、移動電話、攝像機、儀器儀表、軍用裝置等 移動電子終端設備，并占據(jù)了主導地位。另外，鋰離子電池在電動車輛、航天軍工等高技術(shù) 產(chǎn)業(yè)，也具有巨大的市場需求，正發(fā)展成為我國新能源材料領域的主流產(chǎn)業(yè)。但是，目前的鋰離子電池也存在諸多不足之處，例如受材料發(fā)展的制約，其體積比 容量一直無法突破，正常來講，正極材料的克容量越大，那么體積比容量也越大，反之則越 小；對于動力電池來講，其價格成本一直制約其進一步的發(fā)展。以市面上的鈷酸鋰電池為 例，市面上的鈷酸鋰正極材料的克容量為170mAh/g左右，而做成電池后因為成膜等原因， 不可逆容量損失占10%左右，按一般的電池生產(chǎn)工藝做成的18650型號電池，其容量較低， 同時因為鈷酸鋰的價格在25萬一噸，成本較高，使得鋰離子電池的發(fā)展受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對鋰離子電池體積比容量小、成本高等問題，本發(fā)明提出了一種鋰電池的改性 方法，采用本發(fā)明可以有效地增加電池的體積比容量，降低電池成本，同時提升了電池循環(huán) 性能，具有極現(xiàn)實的意義。本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的在電池的正極配料過程中，向正極材料中加 入含鋰的添加劑，混合均勻，做為新的正極材料，然后以石墨為對電極，按一般的電池生產(chǎn) 工藝配料裝配成電池。所述的電極正極材料為鈷酸鋰或錳酸鋰。所述的含鋰添加劑為LiMnO2。所述的含鋰添加劑LiMnA克容量在200mAh/g以上，平均電壓在3V以下。本發(fā)明所采用的含鋰添加劑具有以下優(yōu)點首先，其平均電壓在3V以下，比正極 材料的電壓低，比如LiMnA電壓平臺2. 6V，而鈷酸鋰的平臺在3. 6V，錳酸鋰的在3. 8V ；同時 克容量高，例如層狀LiMnA的在260mAh/g以上，鈷酸鋰的在170mAh/g，錳酸鋰在120mAh/ g，彌補了由于形成SEI膜消耗的的鋰離子，因而減少了鈷酸鋰或錳酸鋰的用量。其次，如 上所述的體積比容量和克容量的關(guān)系，正極材料的克容量越大，制成的相應電池的體積比 容量越大，所以采用該克容量高的含鋰添加劑還可以提高制成的相應電池的體積比容量。 最后，因為這種含鋰添加劑的成本價格在三四萬元一噸，比鈷酸鋰的二十多萬、錳酸鋰的 八九萬一噸便宜很多，所以大大降低了電池的整體成本。另外，在本發(fā)明中，由于這種含鋰 添加劑具有不可逆性，所以在充放電循環(huán)中不再參與反應，通過這種巧妙的補償，保證了正 極材料結(jié)構(gòu)的完整，提升了電池的循環(huán)性能。
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由于成膜反應消耗的鋰量為錳酸鋰的10%左右、鈷酸鋰的7%左右，而添加劑的 克容量要比正極材料高30mAh/g以上，所以添加含量不應超過正極材料重量的6%，而超過 比例后，會產(chǎn)生鋰在負極析出等安全問題。根據(jù)其實測克容量，其最優(yōu)含量為正極材料重量 的2 % 6 %，實測的克容量越大，添加比例越小。配料方式可以為固體干粉混合或液體攪拌混合方式，第一種為將添加劑按照添加 比例添加到錳酸鋰或鈷酸鋰粉末中，通過機械攪拌等方式混合均勻；另外一種是在錳酸鋰 或鈷酸鋰正極材料漿料制作過程中，按照比例將添加劑加入配置漿料中，高速攪拌均勻，兩 種方式效果等同。據(jù)實際測試，通過添加一種無定形的LiMnO2 (其克容量在450mAh/g以上)，鈷酸鋰 電池容量可以提高4%左右，正極原材料成本可以降低3%左右，錳酸鋰電池容量可以提高 8%左右，材料成本降低2%左右，而且電池的循環(huán)性能也得到改善。綜上所述，本發(fā)明有效地增加了電池的體積比容量，降低了電池成本，同時使得電 池的循環(huán)性能得到提升，對于鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展具有極大的推動作用。
具體實施例方式實施例1按照質(zhì)量比94 6稱取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4為市面所售成熟產(chǎn)品，測 其克容量在116mAh/g(對鋰片)，LiMnA為自制，機械混合均勻后，做為新的正極材料。按 現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝配料裝配成5組18650電池，測試其容量，取平均值。所述的LiMnO2制備工藝為按Li2CO3 MnO2 = 1 2稱量一定質(zhì)量電池級別的 碳酸鋰和、晶型二氧化錳兩種物質(zhì)，球磨6小時，900°C氮氣氣氛燒結(jié)12小時，自然冷卻制 得，測其克容量對鋰片為260mAh，電壓2. 6V。實施例2按照質(zhì)量比98 2稱取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4為市面所售成熟產(chǎn)品，測 其克容量在116mAh/g(對鋰片)，LiMnA為自制，液體攪拌混合均勻后，做為新的正極材料。 按現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝配料裝配成5組18650電池，測試其容量，取平均值。所述的LiMnO2制備工藝為按Li2CO3 MnO2 = 1 2稱量一定質(zhì)量電池級別的 碳酸鋰和無定形二氧化錳，球磨6小時，900°C氮氣氣氛燒結(jié)12小時，自然冷卻制得，測其克 容量對鋰片為420mAh，電壓2. 6V。實施例3按照質(zhì)量比97 3稱取LiCoO2和LiMnO2，其中LiCoO2為市面所售成熟產(chǎn)品，測其 克容量在160mAh/g(對鋰片)，LiMnO2為自制，機械混合均勻后，做為新的正極材料，按現(xiàn)有 的電池生產(chǎn)工藝配料裝配成5組18650電池，測試其容量，取平均值。所述的LiMnO2制備工藝為按Li2CO3 MnO2 = 1 2稱量一定質(zhì)量電池級別的 碳酸鋰和無定形二氧化錳，球磨6小時，900°C氮氣氣氛燒結(jié)12小時，自然冷卻制得，測其克 容量對鋰片為420mAh，電壓2. 6V。實施例4按照質(zhì)量比96 4稱取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4為市面所售成熟產(chǎn)品，測 其克容量在110mAh/g(對鋰片)，LiMnA為自制，液體攪拌混合均勻后，做為新的正極材料。按現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝配料裝配成5組18650電池，測試其容量，取平均值。所述的LiMnO2制備工藝為按LiOH MnO2 = 1 1稱量一定質(zhì)量電池級別的氫 氧化鋰和α晶型二氧化錳兩種物質(zhì)，球磨6小時，900°C氮氣氣氛燒結(jié)12小時，自然冷卻制 得，測其克容量對鋰片為255mAh，電壓2. 6V。實施例5按照質(zhì)量比95 5稱取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4為市面所售成熟產(chǎn)品，測 其克容量在110mAh/g(對鋰片)，LiMnA為自制，機械混合均勻后，做為新的正極材料。按 現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝配料裝配成5組18650電池，測試其容量，取平均值。所述的LiMnO2制備工藝為按LiOH MnO2 = 1 1稱量一定質(zhì)量電池級別的氫 氧化鋰和Y晶型二氧化錳兩種物質(zhì)，球磨6小時，900°C氮氣氣氛燒結(jié)12小時，自然冷卻制 得，測其克容量對鋰片為235mAh，電壓2. 6V。實施例6按照質(zhì)量比96 4稱取LiCoO2和LiMnO2，其中LiCoO2為市面所售成熟產(chǎn)品，測 其克容量在160mAh/g(對鋰片)，LiMnA為自制，液體攪拌混合均勻后，做為新的正極材料。 按現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝配料裝配成5組18650電池，測試其容量，取平均值。所述的LiMnO2制備工藝為按Li2CO3 MnO2 = 1 2稱量一定質(zhì)量電池級別的 碳酸鋰和、晶型二氧化錳兩種物質(zhì)，球磨6小時，900°C氮氣氣氛燒結(jié)12小時，自然冷卻制 得，測其克容量對鋰片為260mAh，電壓2. 6V。比較例1比較例1中的正極材料不添加LiMnO2成分，其他同實施例1，制成5組18650電池， 測試其容量，取平均值。比較例2比較例2中的正極材料不添加LiMnA成分，其他同實施例2，制備5組18650電池， 測試其容量，取平均值。比較例3比較例3中的正極材料不添加LiMnA成分，其他同實施例3，制備5組18650電池， 測試其容量，取平均值。比較例4比較例4中的正極材料不添加LiMnA成分，其他同實施例4，制備5組18650電池， 測試其容量，取平均值。比較例5比較例5中的正極材料不添加LiMnA成分，其他同實施例5，制備5組18650電池， 測試其容量，取平均值。比較例6比較例6中的正極材料不添加LiMnA成分，其他同實施例6，制備5組18650電池， 測試其容量，取平均值。表1電池參數(shù)對比
權(quán)利要求
1.一種鋰電池的改性方法，其特征在于在電池的正極配料過程中，向正極材料中加 入含鋰的添加劑，混合均勻，做為新的正極材料，然后以石墨為對電極，制成電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池的改性方法，其特征在于所述的電極正極材料為鈷 酸鋰或錳酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池的改性方法，其特征在于所述的含鋰添加劑為 LiMnO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鋰電池的改性方法，其特征在于所述的含鋰添加劑 LiMnO2克容量在200mAh/g以上，平均電壓在3V以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鋰電池的改性方法，其特征在于所述的含鋰添加劑添 加比例不超過正極材料重量的6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰電池的改性方法，其特征在于所述的含鋰添加劑的添加 比例為正極材料重量的2^-6 ^
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池的改性方法，其特征在于所述的配料方式為固體干 粉機械混合或液體攪拌混合。
全文摘要
本發(fā)明屬于電池領域，具體涉及一種鋰電池的改進方法，是在鋰電池正極的配料過程中，加入含鋰添加劑，混合均勻，做為新的正極材料，然后以石墨為對電極，制成電池。本發(fā)明可以有效地增加電池的體積比容量，降低電池成本，同時改善電池循環(huán)性能，具有極現(xiàn)實的意義。
文檔編號H01M4/1391GK102130331SQ201110028608
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者郭兆靖 申請人:山東天岳先進材料科技有限公司, 郭兆靖