[发明专利]锂离子电池电极片及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及锂离子电池电极片以及锂离子电池。

背景技术

和其它传统的储能电池相比，锂离子电池具有高能量/功率密度、对环境污染小、使用寿命长等优点，已经广泛用作便携式电源。随着对这些材料的深入研究及工艺的日趋成熟，锂离子电池的应用领域更为宽广，已经不满足于应用于小电子产品如笔记本电脑等，在动力汽车等大型电源上也逐渐显示他们优越的性能。随着大型动力锂电池关键技术的不断解决，锂离子电池的应用领域还将进一步拓宽。

其实，早在1976年，硫化物二硫化钛已经应用于锂离子二次电池的电极材料，可惜的是，采用金属锂作为负极，在充放电过程中，枝晶锂不能可逆地溶解与沉淀，随着枝晶锂的不断生长，刺破隔膜，引发了安全性问题，硫化物的研究曾一度停滞。然而，令人欣喜的是，上个世纪90年代锂离子电池采用锂离子自由嵌入/脱出骨架的正负极材料，避免使用金属锂作为负极，商业化大获成功。

一般地，锂离子电池硫化物电极材料为锂铁硫化物，制备得到的锂离子电池电极片存在着循环稳定性差和充放电容量低的缺陷。

发明内容

基于此，有必要提供一种循环稳定性好、充放电容量高的锂离子电池电极片以及锂离子电池。

一种锂离子电池电极片所述锂离子电池电极片的材料为NbS₂电极材料、导电剂和粘接剂混合形成的混合物；

所述NbS₂电极材料、导电剂和粘接剂混合形成的混合物按照重量份数计包括65-80份NbS₂电极材料、15-30份导电剂和3-10份粘接剂。

在其中一个实施例中，所述NbS₂电极材料的制备方法包括以下步骤：

在真空条件下，按单质铌与单质硫摩尔比满足1：2-2.30将两者混合研磨1-2小时，向混合物施加1-10吨压力，得到反应前驱体；

在无水、无氧，压强为0.03-0.07托的条件下，将所述反应前驱体在15-35小时内升温至700-850℃并保温18-23小时，然后在20-40小时内降温至250-350℃，置于空气中淬火；

在无水、无氧条件下，将淬火后的样品研磨0.5-2小时，得到具有3R结构的NbS₂电极材料。

在其中一个实施例中，所述粘接剂为聚四氟乙烯和/或聚偏氟乙烯。

在其中一个实施例中，所述导电剂选自乙炔黑、碳黑、大颗粒石墨中的至少一种。

一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述锂离子电池电极片、隔膜、脱嵌锂材料以及电解液。

在其中一个实施例中，所述隔膜为单层的聚乙烯微孔膜、单层的聚丙烯微孔膜、多层复合的聚乙烯和聚丙烯微孔膜或无纺布。

在其中一个实施例中，所述脱嵌锂材料选自钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、中间相碳纤维、软碳、硬碳、钛酸锂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述电解液包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺基锂、双草酸硼酸锂、草酸双氟硼酸锂、高氯酸锂、二全氟烷基三氟磷酸锂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述非水溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的至少一种，所述添加剂选自成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述锂盐的浓度为0.8-1.2mol/L。

上述锂离子电池电极片，采用NbS₂作为电极材料，NbS₂属于R3m空间群，具有层状结构，在单个晶胞中，含有三层相同方向的NbS₂层，具体到每层中，每个铌原子配六个硫原子，构成NbS₆组成三角棱柱形状的六配位；相邻NbS₆均共用两个S原子，线性连接成稳定的层状结构。在NbS₆的层与层之间，依靠范德华力连接形成稳定的结构，锂离子可以在夹心层自由嵌入与脱出，形成3R-Li_xNbS₂(0≤x≤1)结构的脱嵌锂结构的物质，同时Nb⁴⁺/Nb³⁺电对高度可逆的还原及氧化，使得锂离子电池电极片具有较高的初始容量和较好的循环稳定性。

附图说明