[发明专利]一种锰酸锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别是指一种循环性能良好的锰酸锂电池，属电化学领域。

背景技术

能源危机、资源短缺、环境污染是人类生存面临的严竣挑战，寻找干净、可再生、资源节约型的二次能源是实现人类社会可持续发展亟待解决的任务。

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，成为二次电池发展的趋势。已广泛应用于无线通讯、数码相机、笔记本电脑等便携电器的电源，并在航空航天、国防军工、野外作业、潜艇等特殊应用领域电源方面具有广阔的应用前景。

而目前使用最广泛的锂离子电池正极材料是LiCoO₂，但是，LiCoO₂也存在着价格昂贵，安全性差，对环境不友好等缺点。LiMn₂O₄因为其价格便宜，对环境友好，安全性好等优点，被人们视为最有发展前途的正极材料之一。尤其在动力型锂离子电池上有应用前景。

但是锰酸锂也存在着循环稳定性差，特别是在高温下，循环容量衰减比较严重。这也正是一直制约锰酸锂电池大规模应用的瓶颈。目前商品化的锰酸锂的循环性能已经有了一定的改善，但是由于产业化的原因，改善的尚不够理想。因此在锰酸锂电池制作过程中，如何提高锰酸里电池循环性能，就显得尤为重要。

目前关于锰酸锂电池循环性能差的原因主要归结为正极材料锰酸锂的溶解，以及由此引起的正极活性物质的不可逆相变。目前国内还没有见到关于通过电池制作来改善锰酸锂电池循环性能的报道。国外荷兰的J.Power Sources，166(2007)219-225，报到了在配料过程中添加2％的ZrO来改善锰酸锂电池的循环性能。但是添加ZrO的价格高，不利于大规模推广，且添加量大，并不能提高锰酸锂的克容量，影响了锰酸锂电池能量密度。其改善效果不是特别明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有锰酸锂电池循环性能差的不足而提供一种组分合理、生产成本低、可有效提高锰酸锂电池循环性能的锰酸锂电池。

本发明---一种锰酸锂电池包括正极、电解液、负极，所述正极由94-98.4％锰酸锂、1-2％碱性物质、0.5-2％ LiF或LiOH、0.1-2％纳米碳纤维组份组成(质量百分比)；所述电解液的电解质盐由70-99％LiPF₆、1-30％LiBOB组成。

本发明中，所述正极由95-97.5％锰酸锂、1.3-1.7％碱性物质、1.0-1.5％ LiF或LiOH、0.5-1.5％纳米碳纤维组份组成(质量百分比)；所述电解液的电解质盐由80-90％LiPF₆、10-20％LiBOB组成。

本发明中，所述正极由96.5％锰酸锂、1.5％碱性物质、1.3％LiF或LiOH、1.0％纳米碳纤维组份组成(质量百分比)；所述电解液的电解质盐由85％LiPF₆、15％LiBOB组成。

本发明中，所述碱性物质为MgO，CaO及Li₂CO₃中的一种或多种组成。

按照常规的锂离子电池正极生产工艺，将粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切制作成锂离子电池正极片，与负极片、隔膜、电解液、电池外壳进行组装，经充放电活化后得到本发明的锰酸锂动力电池。

本发明具有以下优点与积极效果：

1 提高LiMn₂O₄的克容量

本发明由于在锰酸锂中加入LiOH，并且在配料过程中添加MgO，CaO以及Li₂CO₃等碱性物质，使这些添加剂充分的分散到正极材料中，并且在电解液中添加LiBOB做为电解质；一方面有效地减少电解液中HF产生的量，另一方面所添加的MgO，CaO，LiOH和Li₂CO₃等碱性物质能够有效的和电解液产生出来的HF反应，抑制了正极活性物质LiMn₂O₄和HF的反应，减少锰酸锂的溶解，从而提高LiMn₂O₄的克容量，进而提高锰酸锂电池的能量密度。

2 提高锰酸锂电池的循环性能