[发明专利]一种电池正极和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池正极和采用该正极的电池，更具体地说是关于一种电池正极和采用该正极的锂离子电池。

背景技术

锂离子二次电池因具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电率低、无污染、生产成本低、可回收利用等特点，而被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机及各种便携式电动工具和电子仪表等，并已成为国际上公认的“绿色电池”。

锂离子二次电池作为各类电子设备的能源被广泛应用的同时，人们对它性能的要求也越来越高，人们出于对使用时间和使用寿命的考虑，都要求作为能源供应者的电池具有较高的初始容量、在反复的充放电过程中具有较好的容量保持率而表现出良好的循环性能的同时，还希望电池在苛刻环境中使用时仍能够显示出其优良的电化学性能。例如，为了满足某些特殊工作场合的需要，要求锂离子二次电池在高温（55℃）以及低温（零下40℃）环境下，不但能够进行正常的充、放电，而且需要较高的初始容量从而保证其相对较长的使用寿命。但是，现有技术的锂离子二次电池往往无法在高温和低温下兼顾良好的电化学性能。因此，研究开发出一种能够在苛刻环境中仍具有良好电化学性能的锂离子二次电池的需要就显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的、在苛刻环境中仍具有良好电化学性能的电池正极和采用该正极的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池的正极，该正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述正极材料还含有氧化钇和/或氧化铌。

本发明的另一个目的是，提供一种锂离子电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，其中，所述正极为本发明提供的正极或者为本发明提供的方法制备得到的正极。

本发明的发明人发现，在制备锂离子电池正极时，在正极材料中加入氧化钇和/或氧化铌，并将该正极应用于锂离子二次电池中，能够使制备得到的电池兼顾良好的耐高温性能和耐低温性能。例如，以实施例1-12为例，电池A1-A12在55℃下的初始放电容量能够达到额定容量的94.5%以上，同时，其在-40℃下的初始放电容量能够达到额定容量的72%以上，由此充分说明，本发明提供的电池在苛刻环境中使用时仍能够具有良好的电化学性能。进一步优选情况下，在正极材料中含有氧化钇和/或氧化铌的前提下，进一步加入含镁材料，优选为镁的含氧酸盐，更优选为钒酸镁，能够使本发明的发明目的得以更好的实现。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明，所述锂离子电池正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料含有正极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述正极材料还含有氧化钇和/或氧化铌。

本发明的发明人发现，由于正极材料中氧化钇和/或氧化铌的加入，使采用该正极材料制得的正极制备的电池能够兼顾优良的耐高温性能和耐低温性能。

尽管只要在正极材料中加入氧化钇和/或氧化铌即可实现本发明的发明目的，但是，优选情况下，为了进一步提高本发明所述锂离子电池在苛刻环境中使用时的综合电化学性能，即具有更高的初始放电容量，以正极活性物质为基准，所述氧化钇和氧化铌的总含量为1-5重量%，更优选情况下，以正极活性物质为基准，所述氧化钇和氧化铌的总含量为1-3.5重量%。

根据本发明，所述氧化钇和氧化铌可以同时含有亦可以只含有其中之一。本发明的发明人意外地发现，当在正极材料中同时含有氧化钇和氧化铌时，其性能的改善更为显著。其中，氧化铌和氧化钇二者的重量比的可调节范围较宽，综合考虑成本和效果，氧化钇和氧化铌的重量比进一步优选为0.5-1:1，最优选为0.6-0.8:1。

按照本发明，优选情况下，所述正极材料还含有含镁材料，含镁材料的加入，能够进一步改善使采用该正极材料制得的正极制备的电池的耐高温性能和耐低温性能，即具有更高的初始放电容量。以正极活性物质为基准，所述含镁材料的含量为5-10重量%，更优选情况下，以正极活性物质为基准，所述含镁材料的含量为5-8重量%。

按照本发明，所述含镁材料优选为镁的含氧酸盐中的一种或多种。更优选情况下，所述镁的含氧酸盐为钒酸镁。

更优选情况下，当含镁材料与氧化钇和氧化铌的总重量的重量比进一步优选为1.5-5:1时，效果的改进更为显著。