[发明专利]一种环保容量高锂离子动力电池及其制备工艺技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保容量高的锂离子电池及其制备工艺

背景技术

锂离子二次电池是21世纪理想的新能源，和铅酸电池、镍镉电池相比，其优点是自放电率低、循环寿命长、容量较高、无记忆效应等优点，已应用于科研生产，但是锂离子动力电池及其在交通行业上的应用一直作为21世纪的新能源、高科研发中心。

锂离子电池的研究开始于20世纪70年代，由于发生了石油危机，迫使人们去寻找新的替代能源。人们对石墨嵌入化合物开始深入研究时发现：锂等金属元素可以嵌入到石墨层间，形成石墨嵌入化合物，但锂离子电池在1990年才被莫利公司和SONY公司发明。自1994年有日本SONY公司实现商业化以来，因有良好的循环性能及荷电保持能力被认为是高容量大功率电池的正极材料是嵌锂过渡金属氧化物，包括层状LiMO₂(M＝Co，Ni，Mn)和尖晶石LiMnO₄等，但这些材料分别由于价格、安全性、电化学性能等原因使它们在高容量电池的应用方面受到制约，1997年美国德克萨斯州大学的Goodenough首次报道了LiFePO₄能可逆地嵌入和脱嵌锂离子，考虑到其毒性很低、有利于环保、原材料丰富，认为这种材料将成为动力型锂电池最有希望的正极材料，动力电池之研发解决全球能源紧张问题，有一定的现实意义。但是当前研发的LiMPO₄(M＝Co、Ni)和LiFePO₄锂离子电池正极材料相比具有导电性差、大电流性能不理想，此外LiFePO₄脱锂后，生成的FePO₄电子和离子电导率均低，大电流性能较低无法实现大规模的产业化。

发明内容

本发明针对已有用LiMPO₄(M＝Co、Ni、Fe)作正极材料的锂离子电池之不足，提供一种环保、节能、比容量高、导电性好的锂离子动力电池及其制备工艺技术。

本发明的技术方案是：

一种环境性能好，工艺流程简便，节省能源高比容量导电性好的锂离子动力电池，包括电池的正极片、负极片、电解液、隔膜、极柱、上盖板、外壳。上述的正极片、负极片分别由正、负极集流体和涂覆于正、负极集流体上的活性物质组成。

一种环保容量高锂离子动力电池的制备工艺，包括以下步骤：

(一)正极活性物质、负极活性物质及正负极片的制备

1、Li_x(Zr_yFe_1-y)PO₄材料的合成，以及Ni(NO₃)₂·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、Mn(NO₃)₂和LiCO₃磷酸二氢铵、草酸亚铁、氧化镁、氧化锆为原料配方中0.001≤x、y≤0.02配成Li(Fe_0.98Zr_0.02)PO₄混合均匀加入水中在75℃不断搅拌，将饱和柠檬酸溶液加入，再于80℃恒温4.5h，凝胶于145℃脱水，将脱水后的物料在460℃烧结7.5h，再升温到870℃恒温22h，在炉中降到25℃备用料编号为B1。

2、以Li(Fe_0.98Zr_0.02)PO₄配方混合均匀加入柠檬酸与乙醇的溶液中发生部分中和反应，形成低聚物，进行缩聚反应，在730℃下合成，保温24h，冷却到25℃，备用料编号为B₂。

3、将上述编号为B₁、B₂两种料混合，混合的比例范围是：编号B₁料占混合后重量百分数45wt％到85wt％。

4、将上述混合好的粉料在磁场中磁化，磁化的磁场强度为1.5-2.2T，即15000-22000高斯，加入真空烧结炉中抽真空到2x10^-2Pa，充氮气保护460-550℃，保温3-5h，冷却后研磨，再以3℃/min-9℃/min的升温速度升到560-860℃并保温10-20h。自然冷却到室温后取出，则制成磷酸铁锂离子动力电池所用的正极活性物质产品，编号为B₃。为了改进本说明书中背景技术中所述目前正极材料产品中存在的问题，本发明专利的创新型方法再作如下补充：