[发明专利]一种提高锰酸锂二次锂离子电池稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池领域，特别是涉及一种能够提高锰酸锂二次锂离子电池稳定性的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，锂离子电池已经在手机、移动电话、摄像机、笔记本电脑等各种电子产品中得到广泛的应用，同时，锂离子电池也是未来电动车的能源的理想选择。目前商业化的锂离子电池所用的正极材料几乎是钴酸锂，但是钴资源缺乏，因此钴酸锂这种材料存在成本高、资源有限等缺点。要持续发展锂离子电池，需要进一步开发资源丰富、质优廉价的正极材料。由于锰酸锂具有资源丰富、毒性小、易回收、电压平台高等特点，成为最有希望取代钴酸锂的正极材料。而目前影响锰酸锂正极材料商业化的主要障碍为：锰酸锂在高温环境下的电化学比容量迅速降低，导致长时间储存后容量降低，循环性能恶化。目前国内外专家对锰酸锂容量衰减现象的解释，比较一致的说法为：1)电解液中含有的微量水和电解质LiPF₆反应，生成的HF作为催化剂使锰酸锂的Mn³⁺发生歧化反应生成Mn⁴⁺和Mn²⁺，导致锰的溶解；2)钝化膜的形成导致电极极化电阻的增大；3)深度放电时发生的Jahn-Teller效应导致晶格结构的变化使得循环比容量降低。为改善容量衰减的问题，专家们提出并进行了大量研究的改善方法大致有两类方向：1)对锰酸锂尖晶石的内部结构进行修饰；2)对正极材料的表面进行修饰，即用一些化合物和材料表面的Mn²⁺络合来控制Mn的溶解流失。但这两类方法都比较复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述问题，提供一种能够提高锰酸锂二次锂离子电池的稳定性、在一定程度上抑制锰酸锂电池容量衰减的方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种提高锰酸锂二次锂离子电池稳定性的方法，所述方法包括将锰酸锂二次锂离子电池在50％SOC-70％SOC的充电深度条件下，或者在3.95-4.05V的储存电压条件下存储。

在本发明优选的实施方式中，所述方法包括将锰酸锂二次锂离子电池在60％SOC的充电深度条件下，或者在4.0V的储存电压条件下存储。

在本发明具体的实施方式中，所述锰酸锂二次锂离子电池的正极活性物质为尖晶石型锰酸锂；负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球中的至少一种；电解液中，锂盐包括LiPF₆，溶剂包括EC、PC、EMC、DEC、DMC中的至少两种；隔膜为单层PE隔膜或者三层PP/PE/PP隔膜。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：

本发明的思路独特，提出为了提高锰酸锂电池的稳定性，不仅可以通过对材料内部或表面进行修饰，同时也可以通过优化锰酸锂电池的储存状态，采用特定条件的存储方式，来降低其容量衰减，达到提高电池稳定性的目的。本发明通过选用特定条件对锰酸锂二次锂离子电池进行存储，能够提高锰酸锂二次锂离子电池的稳定性、在一定程度上抑制锰酸锂电池容量衰减。

附图说明

图1为本发明一种实施例的锰酸锂电池常温储存1个月后的容量可恢复率测试图结果；

图2为本发明一种实施例的锰酸锂电池常温储存3个月后的容量可恢复率测试结果图；

图3为本发明一种实施例的锰酸锂电池常温储存3个月后的容量可恢复率测试结果图。

具体实施方式

目前，锂离子电池行业内，对电芯(cell)的正常储存电压普遍定义为3.80V-3.90V，对成品的手机电池(battery)的储存电压一般为3.75V-3.85V。

但锂离子电芯所用的各类正极材料，如钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等的工作电压平台均不同，因此在不同的电压状态下储存，其电化学性能的稳定性也有所不同。

本发明对正极活性物质为锰酸锂的锂离子二次电池的储存状态进行了研究，发现锰酸锂二次锂离子电池的最佳储存状态与商业化已久的钴酸锂二次锂离子电池之间存在较大差异。本发明提出了一种针对锰酸锂二次锂离子电池的储存方法，能够在一定程度上有效抑制锰酸锂电池的容量衰减问题，提高锰酸锂电池的稳定性。在本发明中，锰酸锂二次锂离子电池的最佳储存状态为50％SOC-70％SOC的充电深度，即电压状态为3.95-4.05V；最优选为60％的充电深度，即电压状态为4.00V。