[发明专利]锰基复合电极、含锰基复合电极的锂离子电池及制备方法

权利要求书

1.一种锰基复合电极，其特征在于：所述锰基复合电极由改性尖晶石型锰酸锂、层状镍钴锰酸锂、导电剂、粘结剂组成。

2.根据权利要求1所述的一种锰基复合电极，其特征在于：所述改性尖晶石型锰酸锂的质量百分含量为10%～90%，所述层状镍钴锰酸锂的质量百分含量为20%～80%，所述导电剂的质量百分含量为2%～8%，所述粘结剂的质量百分含量为2%～8%。

3.根据权利要求1所述的锰基复合电极，其特征在于：所述改性尖晶石型锰酸锂呈颗粒状，颗粒表面0.5纳米到5纳米厚度壳层内的锰离子被其他离子代替，超出该厚度范围的锰离子不被代替。

4.根据权利要求3所述的锰基复合电极，其特征在于：代替所述改性尖晶石型锰酸锂颗粒表面锰离子的离子为铝离子、钛离子、锆离子或者锌离子。

5.根据权利要求1所述的锰基复合电极，其特征在于：所述导电剂为超导碳黑、鳞片石墨、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的锰基复合电极，其特征在于：所述粘结剂为聚偏二氟乙烯。

7.一种含锰基复合电极的锰系锂离子电池，其特征在于，所述含锰基复合电极的锰系锂离子电池的正极为权利要求1～6中所述的锰基复合电极。

8.根据权利要求7所述的含锰基复合电极的锰系锂离子电池，其特征在于，所述含锰基复合电极的锰系锂离子电池的负极为硬碳、尖晶石型钛酸锂或石墨。

9.一种锰基复合电极的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

将除去水分的改性尖晶石型锰酸锂、层状镍钴锰酸锂、导电剂和粘结剂按比例量取并均匀混合，得到固体混合物，其中，所述改性尖晶石型锰酸锂的质量百分含量为10%～90%，所述层状镍钴锰酸锂的质量百分含量为20%～80%，所述导电剂的质量百分含量为2%～8%，所述粘结剂的质量百分含量为2%～8%；

往所述固体混合物中加入一定量的N-甲基吡咯烷酮，搅拌至液浆细度小于50微米时停止搅拌；

边往上述液浆中添加N-甲基吡咯烷酮，边搅拌所述液浆，且搅拌时间不少于1小时，使所述固体混合物均匀分散于N-甲基吡咯烷酮中，当所述液浆的粘度介于2000mPa·s～10000 mPa·s时，停止添加N-甲基吡咯烷酮；

继续搅拌上述粘度介于2000mPa·s～10000 mPa·s的液浆2小时，再将该液浆涂覆于铝箔上，并在高温下蒸发除去N-甲基吡咯烷酮，完成锰基复合电极的制备。

10.一种含锰基复合电极的锰系锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据权利要求9所述的锰基复合电极的制备方法制造锰基复合电极，作为所述含锰基复合电极的锰系锂离子电池的正极；

步骤2，将除去水分的硬碳或钛酸锂或石墨、导电剂和粘结剂按比例量取并混合均匀；往上述固体混合物中加入一定量的N-甲基吡咯烷酮，搅拌至液浆细度小于50微米时停止搅拌，得到混合物液浆；往所述混合物液浆中继续添加N-甲基吡咯烷酮并搅拌不小于1小时，使所述固体混合物均匀分散于N-甲基吡咯烷酮中，当所述混合物液浆的粘度介于1500mPa·s~8000 mPa·s时停止添加N-甲基吡咯烷酮；再搅拌2小时，得到固液混合物浆；然后将所述固液混合物浆涂覆于铜箔或铝箔上，并在高温下蒸发除去N-甲基吡咯烷酮，完成负极的制造；

步骤3，将步骤1制造的正极和步骤2制造的负极分别切成一定形状的小片，将相等数量的正、负极小片，按照负极、正极相间的方式依次堆积，所有小片之间均用隔膜隔开，然后将所有正极小片连接起来，将所有负极小片连接起来，并分别在正极小片连接处焊接铝片，在负极小片连接处焊接镍片或镍镀铜片或铝片，最后用胶带固定所有正正极小片和负极小片位置使其紧密接触，完成电芯制造；

步骤4，将步骤3制造的电芯装进外包装，并除去所述电芯中的水分；

步骤5，向外包装中加入电解液，封口并静置，使电解液充分浸润铜箔和铝箔上的固体颗粒；

步骤6，对电池充、放电，并除去外包装中的气体，然后封闭气体排出通道，完成电池的制造。