一種綠色高容量鋰離子二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種綠色高容量鋰離子二次電池，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(PO4)3?X(BO3)X(0＜X≤2?2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為Li2SX(X為1?8的自然數(shù))或Li2SX與其他成分的耦合，所述的其他成分為硝酸鋰、高氯酸鋰、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種混合。本發(fā)明公開的二次電池充放電性能，循環(huán)效率高，穩(wěn)定性好，容量高，能量密度大，安全環(huán)保。
【專利說明】
一種綠色高容量鋰離子二次電池
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及鋰離子二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種綠色高容量鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著電子和通訊設(shè)備向更小、更輕和更高性能的方向迅速發(fā)展，人們對這些設(shè)備的電池性能提出了更高的要求。例如在高比能量電池研究過程中，從鎳氫電池的80Wh/kg(120Wh/L)到鋰離子電池的150Wh/kg(250Wh/L)，到目前鋰離子聚合物電池的180Wh/kg(300Wh/L)，科學(xué)家不斷地把電池的比能量推向新的水平。但是，目前商品化的鋰離子電池比能量已經(jīng)接近理論容量，很難繼續(xù)提高，因而開發(fā)更高比能量的電池是電池產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]金屬鋰是已知金屬中原子量(6.94)最小、標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-3.045V)最負(fù)的金屬，因而當(dāng)其與適當(dāng)?shù)恼龢O材料匹配構(gòu)成電池時具有最高的電池電壓，同時理論比容量高達(dá)3860mAh/g，故金屬鋰在用于高能鋰電池負(fù)極方面具有相當(dāng)誘人的前景。但是，盡管鋰二次電池的研究開始于20世紀(jì)70年代，卻始終沒有成功地商品化。這主要是因?yàn)榻饘黉嚩坞姵氐难h(huán)效率仍然偏低。且可逆沉積鋰容易形成鋰枝晶，個別鋰枝晶刺穿隔膜，造成電池內(nèi)部短路，形成安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的是提供一種綠色高容量鋰離子二次電池，該電池充放電性能，循環(huán)效率高，穩(wěn)定性好，容量高，能量密度大，安全環(huán)保。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解液中有添加劑，添加劑為Li2SxU為1-8的自然數(shù))或Li2Sx與其他成分的耦合，所述的其他成分為硝酸鋰、高氯酸鋰、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種混入口 ο
[0007]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鋰鹽選自如下一種:LiPF6、CF3S02N(Li)S02CF3、CF3CF2SO2N(Li)SO2CF2CFhLiClOhLiBF4 中的一種。
[0008]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述電解質(zhì)溶液添加劑中Li2Sx的濃度為0.0005-5.0mol/Lo
[0009]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述電解質(zhì)溶液添加劑的工作電流為0.05μΑ.cnf2-500mA.cm—20
[0010]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述金屬鋰帶的厚度為0.05-0.1mm。
[0011]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述液狀組合物為含氟醚化合物、含氟鏈狀羧酸酯化合物和含氟鏈狀碳酸酯化合物的至少一種含氟溶劑、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物。
[0012]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鏈狀羧酸酯化合物為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯、正丁酸甲酯及異丁酸甲酯中的一種或多種混合。
[0013]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述液狀組合物中，各組分的質(zhì)量比為:m(含氟溶劑):m(環(huán)狀羧酸酯化合物):m(鏈狀羧酸酯化合物)=(4-7):1: (1-3)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)本發(fā)明在電解質(zhì)溶液中添加Li2Sx或Li2Sx與硝酸鋰、高氯酸鋰、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯或雙氟磺酰亞胺鋰的耦合，使得鋰金屬負(fù)極表面會形成一層鈍化膜，可以抑制鋰金屬負(fù)極表面鋰枝晶的生長，從而提高電池的安全性;此外，該鈍化膜還可以保護(hù)金屬鋰不受電解質(zhì)溶液的損害，大大提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性；
[0016](2)本發(fā)明采用Li3V2(PO4)3-X(BO3)X作為正極活性物質(zhì)，放點(diǎn)容量高，高溫保存性能優(yōu)異，且本發(fā)明合理控制電解質(zhì)溶液的組分和各組分的含量，使得該電池不易引發(fā)二次電池的熱失控，得到的二次電池傳導(dǎo)率好，循環(huán)性能優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
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[0017]為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
[0018]實(shí)施例1
[0019]一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，鋰帶厚度為0.05mm，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為0.0005mol/L的Li2SxU為1-8的自然數(shù))；
[0020]其中，所述鋰鹽為LiPF6;
[0021]所述液狀組合物為含氟醚化合物、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物，各組分的質(zhì)量比為4:1:1。
[0022]實(shí)施例2
[0023]一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，鋰帶厚度為0.1mm，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為5.0molAJ^Li2Sx ；
[0024]其中，所述鋰鹽為CF3SO2N(Li)SO2CF3;
[0025]所述液狀組合物為含氟鏈狀羧酸酯化合物、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物，各組分的質(zhì)量比為7:1:3。
[0026]實(shí)施例3
[0027]一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，鋰帶厚度為0.06mm，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為2mol/L的Li2SxU為1-8的自然數(shù))與5wt.%的硝酸鋰的耦合；
[0028]其中，所述鋰鹽為CF3CF2SO2N(Li)SO2CF2CF3;
[0029]所述液狀組合物為含氟鏈狀羧酸酯化合物、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物，各組分的質(zhì)量比為5:1:1。
[0030]實(shí)施例4
[0031]一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，鋰帶厚度為0.07mm，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為lmol/L的Li2SxU為1-8的自然數(shù))與8wt.%的氟代碳酸乙烯酯的耦合；
[0032]其中，所述鋰鹽為LiBF4;
[0033]所述液狀組合物為含氟鏈狀碳酸酯化合物、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物，各組分的質(zhì)量比為5:1:2。
[0034]實(shí)施例5
[0035]一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，鋰帶厚度為0.08mm，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為3mol/L的Li2SxU為1-8的自然數(shù))與12wt.%的碳酸亞乙烯酯的耦合；
[0036]其中，所述鋰鹽為LiPF6;
[0037]所述液狀組合物為含氟醚化合物、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物，各組分的質(zhì)量比為6:1:2。
[0038]實(shí)施例6
[0039]一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，鋰帶厚度為0.09mm，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解質(zhì)中有添加劑，添加劑為4mol/L的Li2Sx(X為1-8的自然數(shù))與16wt.%的雙氟磺酰亞胺鋰中的耦合；
[0040]其中，所述鋰鹽為LiPF6;
[0041]所述液狀組合物為含氟鏈狀羧酸酯化合物、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物，各組分的質(zhì)量比為6:1:3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，該鋰離子二次電池包括正極材料、負(fù)極材料和電解質(zhì)，其中正極材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，負(fù)極材料為金屬鋰帶，電解質(zhì)是由鋰鹽和液狀組合物混合形成的非水電解液，非水電解液中有添加劑，添加劑為Li2SxU為1-8的自然數(shù))或Li2Sx與其他成分的耦合，所述的其他成分為硝酸鋰、高氯酸鋰、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種混入口 ο2.如權(quán)利要求1所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，所述鋰鹽選自如下一種:1^卩卩6、0卩3302叫1^)5020卩3丄卩30卩23(^(1^)5020卩20卩3、1^(:104、1^8卩4中的一種。3.如權(quán)利要求1所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，所述電解質(zhì)溶液添加劑中Li2Sx的濃度為0.0005-5.0mo I/L ο4.如權(quán)利要求1所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，所述電解質(zhì)溶液添加劑的工作電流為0.05μΑ.cm—2-500mA.cm—2。5.如權(quán)利要求1所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，所述金屬鋰帶的厚度為 0.05-0.1mm。6.如權(quán)利要求1所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，所述液狀組合物為含氟醚化合物、含氟鏈狀羧酸酯化合物和含氟鏈狀碳酸酯化合物的至少一種含氟溶劑、環(huán)狀羧酸酯化合物、鏈狀羧酸酯化合物。7.如權(quán)利要求6所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，所述鏈狀羧酸酯化合物為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯、正丁酸甲酯及異丁酸甲酯中的一種或多種混合。8.如權(quán)利要求6所述的一種綠色高容量鋰離子二次電池，其特征在于，液狀組合物中，各組分的質(zhì)量比為:m(含氟溶劑):m(環(huán)狀羧酸酯化合物):m(鏈狀羧酸酯化合物)= (4-7):l:(l-3)o
【文檔編號】H01M10/0567GK105932331SQ201610416268
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營管理有限公司