[发明专利]一种循环富锂锰固溶体电池

说明书

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种循环富锂锰固溶体电池。

 

背景技术

    锂离子电池自上世纪90年代初商业化以来，得到了广泛的应用，这种电池的原理是依靠锂离子在正负极活性物质中不同的脱嵌-插入反应电位取得电势差，充放电过程中锂离子在正负极之间流动，形象地被称为摇椅电池。随着经济发展和人们生活水平提高，人们对动力电池的需求及要求也越来越高，因此成本低，安全性好，且具备高能量、高密度的动力电池将成为其发展的必然趋势。 

近年来，富锂锰固溶体正极材料xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂·(1-x)LiMO₂以其高容量、低材料成本、较高的工作电压在锂离子电池正极材料体系中受到了广泛的关注，逐渐成为了该领域技术人员的研究热点，同时也成为了动力电池关键材料选择之一。但随着研究专家对该材料研究的深入，发现富锂锰固溶体正极材料只有在充电至4.4V以上才能发挥其高容量的优势，且充电截止电压越高容量越高，但与此同时在高的充电截止电压的条件下，该材料在充放电过程中一方面由于普通电解液在高压下分解引发副反应，另一方面材料出现Mn溶解现象，从而导致材料结构发生相变，两方面因素互相影响导致容量衰减加剧。

中国专利 公开号CN101662046A，公开日2010年3月3日，名称为锂离子电池，该申请案公开了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，正极片包括正极集流体和附着在正极集流体上含有正极活性物质的正极膜片，负极片包括负极集流体和附着在负极集流体上含有负极活性物质的负极膜片，电解液溶剂含有甲基磷酸二甲酯，负极活性物质为钛酸锂。其不足之处在于，该锂离子电池循环寿命差。

 

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有富锂锰正极材料在循环过程中结构不稳定、循环性能差而提供一种循环富锂锰固溶体电池。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种循环富锂锰固溶体电池，包括正极、负极和电解液，所述正极包括正极活性物质、正极导电剂与正极粘结剂；负极包括负极活性物质、负极粘结剂与负极导电剂，电解液包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂、稳定剂和助剂；所述助剂为乙腈、吡啶与三氟甲磺酸酯，所述的电解液中，锂盐的浓度按锂离子计为1.6-2.5mol/L，成膜添加剂占电解液总质量的6-8.5%，稳定剂为占电解液总质量的1.2-2.3%，助剂占电解液总质量的0.65-1.5%、余量为有机溶剂。在本技术方案中，三氟甲磺酸酯可用于锂电池的电极成分，作为助剂加入电解液中，有助于负极SEI膜的形成，在一定程度上抑制Mn离子在负极表面的沉积；富锂锰正极材料虽容量高，但前提是需要在高电压下才能实现，因此对电解液有一定的要求，普通的电解液在高电压下会发生分解导致容量衰减加剧，为了抑制电解液的分解须加入高压添加剂乙腈与吡啶，同时它也有助于负极SEI膜的形成，在一定程度上抑制Mn离子在负极表面的沉积。