[发明专利]高电压锂离子电池正极材料及包含该材料的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高电压锂离子电池正极材料及包含该材料的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池一般包括：正极片、负极片、间隔于正负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，正极片包括正极集流体和分布在正极集流体上的正极材料层，负极片包括负极集流体和分布在负极集流体上的负极材料层。目前，常用的锂离子正极材料为LiCoO₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄等。

以上几种正极材料都有自身的缺陷，比如LiCoO₂价格昂贵，耐过充性差，4.2V下的克容量发挥有限；LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂存在压实密度低、与电解液的兼容性差和容易胀气等问题；LiMn₂O₄的高温循环和高温存储性能不佳；LiFePO₄则存在低温性能差和产品一致性差等问题。随着手机、平板电脑等消费电子产品日益向着轻薄化的方向发展，更高能量密度的正极材料日渐成为锂离子电池研究的热点。而体积能量密度=放电容量×放电电压平台×压实密度，因此，目前提高能量密度的有效方式就是提高电池的充电截止电压，提高放电容量，进而提高电池的体积能量密度。

发明人研究发现：以LiCoO₂/Li体系（即正极活性物质为LiCoO₂，负极活性物质为锂片）的2430扣式电池为例，当其充电截止电压为4.2V时，LiCoO₂的放电克容量约为145mAh/g；而当工作电压提高至4.3V时，LiCoO₂放电克容量约为160mAh/g；当工作电压提高至4.4V时，LiCoO₂放电克容量则达到了175mAh/g；当工作电压进一步提高至4.5V时，LiCoO₂放电克容量约为193mAh/g；而当工作电压进一步提高至4.6V时，LiCoO₂放电克容量可达223mAh/g！LiCoO₂与LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在不同充电截止电压下的能量密度对比如表1所示。

表1：LiCoO₂与LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在不同充电截止电压的能量密度对比。