[发明专利]锂电池电极粉体与锂电池极板

说明书

技术领域

本发明是有关于一种锂电池电极粉体，且特别是有关于一种具有纳米镀层的锂电池电极粉体。

背景技术

目前锂离子电池的技术朝向高容量（capacity）及高功率的趋势发展，因此电池在高温环境下的性能与安全性是极受关注的话题。锂离子电池的寿命与其正负极材料的稳定度有很大的关联。在锂离子电池内，电解液和电极材料表面直接接触，于充放电过程中二者会产生化学反应，生成副产物，提高阻抗，同时亦会使电极材料的金属及氧离子溶出，造成电极材料的结构以及组成改变。在高温（高于45℃）下使用电池，或因电池以高功率发电而发热加剧时，此效应尤其明显。受此效应影响，电池性能快速衰退。

对此问题，一种已知的解决方案是在电极活性物质（active material）的表面涂布高浓度金属离子，如此可以减少电极材料的金属离子溶出。在电极活性物质表面多加一层保护层使得活性物质在高温下充放电时稳定性大增，减缓电池电性的衰退。然而，保护层可能会影响电极活性物质与电解液之间的质量传递（mass transfer）和电荷传递（electron transfer），从而降低充放电的效率。

发明内容

本发明提供一种锂电池电极粉体，可以提升粉体核心的活性物质材料的化学稳定性。

本发明提供一种锂电池极板，可以据以制作出寿命较长的锂电池。

本发明提出一种锂电池电极粉体，包括核心以及纳米镀层。所述核心含有锂化合物。所述纳米镀层配置于核心的表面上，由多个纳米片状结构所构成。

在本发明的一实施例中，上述各纳米片状结构的厚度小于100nm。

在本发明的一实施例中，上述各纳米片状结构具有片状面，且各片状面与核心的表面的夹角为0度～180度。

在本发明的一实施例中，各片状面的面积小于1μm²。

在本发明的一实施例中，各纳米片状结构是以片状面与核心的表面所夹角度固定的规则形式配置于核心的表面上。

在本发明的一实施例中，各纳米片状结构是以片状面与核心的表面所夹角度不完全相同的无规则形式配置于核心的表面上。

在本发明的一实施例中，纳米片状结构的材料包括金属化合物。

在本发明的一实施例中，金属化合物包括金属水合氧化物。

在本发明的一实施例中，金属化合物所含的金属元素是Al、Zn、Sn、Si、Mg、V、Zr、Ti与Ni中的一种以上的元素。

本发明提出一种锂电池极板，是以前述锂电池电极粉体所制得。

本发明提出一种锂电池极板，包括电极板以及纳米镀层。纳米镀层配置于电极板的表面上，由多个纳米片状结构构成。

在本发明的一实施例中，各纳米片状结构具有片状面，且片状面与电极板的表面的夹角为0度～180度。

在本发明的一实施例中，各纳米片状结构是以各片状面与电极板的表面所夹角度固定的规则形式配置于电极板的表面上。

在本发明的一实施例中，各纳米片状结构是以各片状面与电极板的表面所夹角度不完全相同的无规则形式配置于电极板的表面上。

基于上述，本发明公开了一种纳米镀层，形成在电极核心的表面，可以通过空间位阻效应，延缓核心与电解液的反应。纳米镀层由纳米片状结构所构成，因此不会完全覆盖核心的表面，不会损害锂电池的电性。再者，这种不完全覆盖的型态可以避免核心因充放电而膨胀收缩时纳米镀层从核心上剥落的现象。因此，纳米片状结构的形成，能提升锂电池电极粉体的化学稳定性以及物理稳定性。

附图说明

图1A是根据第一实施例绘示的锂电池电极粉体的剖面示意图。

图1B是图1A的局部放大透视图。

图1C与图1D是两种锂电池电极粉体的实施例的剖面示意图。

图2是根据第二实施例绘示的锂电池极板的剖面示意图。

图3A至图3B是锂电池电池粉体的SEM照片。

图4A是锂电池电池粉体的TEM照片。

图4B是图4A的纳米片状结构的EDX分析结果。

图5是实验例1与比较例1的DSC分析结果。

图6是实验例2与比较例2的不可逆电容量测试结果。

图7是实验例3与比较例3的交流阻抗测试结果。

图8是实验例4与比较例4-1、比较例4-2的电池循环寿命测试结果。

其中，附图标记：

100：锂电池电极粉体

102：核心

103、203：表面

104、204：纳米镀层