[发明专利]一种电池正极添加剂及含该添加剂的锰系锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池正极添加剂，用于吸收电池中游离的H⁺(氢离子)和正极材料溶解后的Mnⁿ⁺(锰离子)。

背景技术

锂离子二次电池是一种高能量密度的理想电池，随着现代电子设备、通讯设备以及电动车的迅速发展，对作为供电系统的锂离子二次电池的性能要求越来越高，国内外许多电池厂家通过各种途径试图改良电池的性能。目前较常采用的方法有原材料的优选、电池内部空间的提高等方法。锰系锂离子电池是理想的锂离子二次电池之一。

现有的锰系锂离子二次电池中由于少量的水会形成少量的酸，有些电池内部副反应中也会产生游离的H⁺，电池中游离的H⁺会腐蚀电极材料，影响电池的性能。

电池正极材料溶解后产生的Mnⁿ⁺移动到负极发生化学反应，生成的物质覆盖在负极锂离子通道的表面，堵塞通道，影响电池的电化学性能，降低了电池的使用寿命。

专利CN02151025.3公开了一种锂电池电解液及其制备方法；专利CN200380107648.9公开了一种锂二次电池的正极材料的添加剂、锂二次电池的正极材料以及采用它的正极和锂二次电池；专利CN200580017212.X公开了一种锂二次电池用添加剂，上述专利均公开了用于锂电池的添加剂，但上述文献所公开的添加剂并不能解决电池中游离的H⁺或电池正极材料溶解后产生的Mnⁿ⁺移动到负极发生化学反应堵塞通道的问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能有效提高电池使用寿命和电池储存性能的电池正极添加剂以及含该添加剂的锰系锂电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电池正极添加剂，所述添加剂的通式为：

Li_xR_yO_z；

x∶y∶z＝(0～1)∶(1～2)∶(1～4)，优选x∶y∶z＝1∶1∶2；

R为选自Mn、Ti、Fe、Co、Ni、Na、Ca、Al、Mg、S、N、P、B、Bi、Nd或La中的一种到三种化学元素。

Li_xR_yO_z具有代表性的例子包括下面的Li₄Ti₅O₁₂、LiNiO₂、Ni₂O₃、LiNi_2/3Co_1/3O₂、LiNi_0.95Mg_0.05O₂、LiNi_0.95Al_0.05O₂、NiO₂、LiNi_0.95Al_0.05O₂、Li(Li_0.01Ni_0.19)₅O₂、LiNi_0.97Nd_0.03O₂、LiNi_0.98La_0.02O₂、LiMg_0.01Ni_0.8Mn_0.19O₂和Li(Mg_0.01Mn_0.99)₂O₄。

本发明的添加剂是一种酸和锰离子吸收剂，它可以和电池中的H⁺反应，吸收电池中的酸，防止酸腐蚀正极材料，影响电池的性能；也可以优先与正极材料溶解下来的Mnⁿ⁺发生化学反应，防止Mnⁿ⁺移动到负极发生化学反应，生成的物质覆盖在负极通道的表面，堵塞通道，影响电池的电化学性能，降低了电池的使用寿命。该添加剂不改变电池的内部结构及生产工艺，且成本较低。

本发明的正极添加剂Li_xR_yO_z，吸收H⁺的一种可能的化学方程式：