[发明专利]一种含金属类导电物质高容量锂离子电池有效

专利信息
申请号: 201110252488.3 申请日: 2011-08-30
公开(公告)号: CN102751530A 公开(公告)日: 2012-10-24
发明(设计)人: 张潘毅;张贵萍 申请(专利权)人: 张潘毅;潘杰民
主分类号: H01M10/0525 分类号: H01M10/0525;H01M4/62
代理公司: 深圳市博锐专利事务所 44275 代理人: 张明
地址: 518053 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 金属 导电 物质 容量 锂离子电池
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种电池,特别是设计一种含金属类导电物质高容量锂离子电池。

背景技术

化学电池是将化学能直接转变为电能的装置。化学电池主要包括作为密封材料的壳体、壳体内的电解质溶液、以及浸在所述溶液中的正、负极片和连接电极的导线。在可充电化学电池中,还进一步包括进行充电操作的电路板,而上述的电解质溶液和正、负极片等被总称为电芯。现有锂离子电池是化学电池的一种,目前得到普遍应用。所述锂离子电池正极片和负极片都包括活性物质、导电剂,集流体以及粘结剂。目前商业化锂离子电池正极片中或负极片中通常都采用导电碳黑(或碳纳米纤维,碳纳米管,乙炔黑等非金属导电物质)作为导电剂,主要原因是正极活性物质(如钴酸锂,镍钴酸锂,锰酸锂,二氧化锰,锂亚硫酰氯等)本身的导电性差,正极活性物质对外输出电能时要吸收电子,电子到达集流体并通过集流体对外输出电能,而导电碳黑的作用将集流体释放的电子传送到活性物质,起到电芯内部电子导电的作用,若是二次锂离子电池,当充电时,导电碳黑的作用是将电子从集流体传送给正极活性物质,如果不加导电剂,则电池的内阻大,活性物质释放的电子无法传送到集流体,电池的电性能(如容量)得不到发挥,或无法充电,电池无法实现商业化使用。负极片中如果不加导电剂,电池的高倍率放电会受到影响,因此导电碳黑(或碳纳米纤维,碳纳米管,乙炔黑等非金属导电物质)在锂离子电池中起到至关重要的作用。

而自1990年代SONY公司成功实现锂离子可充电电池(又称二次电池)商业化生产以来,现有大量生产的锂离子电池,例如应用在手机、笔记本电脑、MP3、MP4等消费电子产品上,能较好的满足电子产品的电性能要求,技术上也很成熟,由于具有能量密度高的优势,随着时代的发展,轻,薄,高能量密度等特性在一些尚未使用锂离子电池的领域也受到极大的欢迎和重视,但是现有的已商业化的锂离子电池技术却不能满足新型领域的产品要求,例如在航空领域,在高空会有-40℃的低温并且要求较高的工作电流和高安全性并且要求重量轻(高能量密度),又比如在欧洲较北部的地区,电动摩托车大受欢迎,但是很难在-20℃既能充电又能高效率的工作且长循环寿命。再比如在防弹服或作战服,要求在低温下工作,又能承受子弹穿透(高安全性),并且要求较高的工作电流和要求重量轻(高能量密度)等等。因此对于进一步提高能量密度和低温放电效率仍有迫切性,如航空领域,消费电子领域,电动新能源。

但是目前锂离子电池的电极的导电物质为导电碳黑、碳纳米纤维、碳纳米管或乙炔黑等非金属导电物质,这些导电物质的电阻率为4×10-6Ωm-7×10-6Ωm,抗氧化性差,有氧环境下易燃烧。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有高的容量及容量密度,高的放电平台及高的低温放电效率,尤其是具有高安全性的锂离子电池。

为了解决上述技术问题,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种含金属类导电物质高容量锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜、电解液、粘合剂和密封材质,所述正极片的导电物质含有金属碳化物、金属硼化物或金属氮化物,所述负极片的导电物质含有金属碳化物、金属硼化物或金属氮化物;

所述金属碳化物为碳氮化钛、碳化钒、碳化钽、碳化钨与碳化钛的共熔体、碳化钨或碳化钛,所述金属硼化物为硼化钼、硼化钨或硼化钒,所述金属氮化物为氮化钛、氮化钨或氮化钽。

为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种含金属类导电物质高容量锂离子电池,包括正极片、负极片、隔膜、电解液、粘合剂和密封材质,所述正极片的导电物质含有粉状金属,所述负极片的导电物质含有粉状金属;

所述粉状金属为镍粉、铜粉或铬粉。

其中,所述正极片包括正极活性物质、正极集流体和粘结剂,所述正极片活性物质为磷酸亚铁锂、钴酸锂、锰酸锂、氧化镍钴锰锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、硅酸锰锂、二氧化锰或锂亚硫酰氯,所述正极集流体为铝箔,所述粘结剂为阿拉伯胶、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶胶乳或羧甲基纤维素;

所述负极片包括负极活性物质、负极集流体和粘结剂,负极活性物质为人造石墨、天然石墨、人造石墨和天然石墨两者的混合物、中间相碳微球、金属锂、金属锡、硅或钛酸锂。

其中,所述隔膜为三层复合的聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯微孔隔膜、单层聚乙烯微孔隔膜或聚酰亚胺微孔隔膜。

其中,所述粘结剂为阿拉伯胶、改性聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶胶乳或羧甲基纤维素。

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