[发明专利]一种圆柱形锂离子电池及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池技术领域，具体而言，涉及一种圆柱形锂离子电池及制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环性能好、工作电压高、无记忆效应等优点，成为应用最为广范的二次电池之一。锂电池有主要5部分构件组成：正极材料、负极材料、隔膜、电解液、和辅助组件。正极一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气重稳定的嵌锂化合物，如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂等；负极材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如锂--碳层间化合物LixC₆；电解质多为溶解有锂盐LiPF₆、LiAsF₆等有机溶剂；隔膜材料一般为PP、PE等；辅助组件包括外壳、盖板、极耳、绝缘片等。

锂离子电池分为叠片式和卷绕式。圆柱形锂离子电池采用的是卷绕式的制造工艺，其主要特点为：预先在间歇涂布的正负极片上留出极耳的焊接位置，焊接极耳后再用隔膜将正、负极片分隔后一起卷绕城极组然后入壳封装。

圆柱形锂离子电池通常具有2000-2400mAh的容量且一般被安装在消耗大量电能的笔记本计算机、数字相机和摄像机和便携式电动工具中。随着技术的发展，各种机器设备不断地趋向小型化，智能化，这就要求其电源更加高比容量化。此外，电动汽车等领域要求动力型电池必须具有高比容量、低成本和高安全性。传统的圆柱锂离子电池一般不能满足如此高倍率的放电要求。

锂离子电池的性能与电池材料的性能密切相关，因此锂离子电池的发展历程总是伴随着电池材料的不断改进与创新。一直以来，锂离子电池研究的重点主要集中在正极材料、负极材料、和电解质材料方面。研究表明，正极材料的比容量每提升50％，电池的容量会提高28％，负极材料的容量提高50％，电池的容量只提高13％；正极材料成本占锂电子电池总成本的40％左右；因此，正极材料是的发展制约着锂离子电池的价格和电化学性能。寻找高性能、低成本的正极材料是目前世界电池行业发展的总趋势。

国内众多研究学者在锂离子电池正极材料的改性方面做了大量的研究。专利CN200910214418.1公开了一种正极采用改性锰酸锂的高倍率圆柱形锂离子电池，采用掺杂镍的改性锰酸锂，并在电池结构上加以优化，使得本发明既能满足现有用电产品对电池高倍率的放电要求，又能达到高安全性的要求；中国专利201110027246.4公开了一种掺铟锰酸锂正极材料的制备方法，采用此正极材料制备的锂离子电池，具有更好的循环性能，电池贮存自放电减小，容量损失也相应减小。上述发明专利虽然都采用了改性或者掺杂离子的方式来达到改变正极的性能，但从本质上都未提高锂离子电池的容量。而针对钴酸锂(LiCoO₂)正极材料改性来提高其电池容量的研究却是罕为鲜见。众所周知，钴酸锂(LiCoO₂)是锂离子电池常用的正极材料之一。LiCoO₂正极材料的嵌锂电位高，理论容量达274mAh/g，但在实际循环过程中，当有超过一半的锂离子脱出时，材料的容量发生严重的退化，其层状结构倾向于塌陷，使得实际容量不超过150mAh/g。

因此，如何提升圆柱形锂离子电池的正极材料的容量已成为迫切要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术问题，提供一种荷电保持能力强、贮存容量大的锂离子正极材料及圆柱形锂离子电池及制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种圆柱形锂离子电池，所述圆柱形锂离子电池包括：正极片、负极片、电解液、隔膜、金属壳，按照隔膜/正极片/隔膜/负极片的顺序卷绕成圆柱型卷芯，所述卷芯外部包裹圆柱形金属壳，其中所述正极片包括正极材料，所述正极材料是钴酸锂(LiCoO₂)材料，在钴酸锂(LiCoO₂)材料里，掺杂铟的化合物。本发明所述元素铟在掺铟钴酸锂中的质量分数为0.005％～6％。

作为上述技术方案的优选，元素铟在掺铟钴酸锂中的质量分数为0.01％～1.6％。

作为上述技术方案的优选，所述铟的化合物，包括但不限于氧化铟[In₂O₃]、氢氧化铟[In(OH)₃]、磷化铟[InP]中的一种或二种以上混合。

另一方面，本发明实施例提供了一种圆柱形锂离子电池制造方法，所述圆柱形锂离子电池制造方法包括：

制备掺铟钴酸锂正极材料；