[发明专利]一种正极及其制备方法和一种锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种正极及其制备方法，本发明还涉及一种使用该正极的锂 二次电池。

背景技术

采用非水电解质的锂二次电池具有比能量高、环境污染小等优点。自从 1990年日本索尼公司率先推出商用的锂二次电池以来，锂二次电池在移动电 话、便携式电脑、摄像机等电子消费产品中获得广泛的应用。随着智能手机、 笔记本电脑等电子产品技术的不断发展，对锂二次电池的能量密度要求越来 越高。

众所周知，对于非水电解质锂二次电池来说，在电池首次充放过程中， 由于在负极表面中形成固体电解质(即，SEI膜)，会损失部分锂，由于这些 锂的损失是不可逆的，因而直接导致电池的容量损失，从而降低了电池的能 量密度。对基于石墨体系碳材料的锂二次电池，首次充放电效率一般在90％ 左右，正极容量损失率在10％左右；对基于合金材料(如硅、锡)的锂二次 电池，首次充放电效率更低，损失的容量更高，对于整个电池的容量而言， 影响更为明显。

非水电解质锂二次电池首次充放电过程中，由于形成SEI膜而损失的那 部分容量，是无法避免的。为了弥补这部分损失，研究人员开始尝试各种手 段来补偿这部分容量损失。目前，常用的补锂手段是在电池内部放置金属锂， 以弥补充放电过程中由于形成SEI膜而导致的容量损失。

可以将金属锂放置在电池壳体内部，从而实现补锂。例如：CN1773762A 公开了一种锂离子二次电池，包括由正极、负极和隔膜组成的电极芯组件， 上述组件与非水电解液一起被封装在金属外壳内，其中，所述金属外壳内还 放置有金属锂，该金属可以补充锂离子二次电池在充放电过程中可嵌入/脱出 的锂离子的量，减少电池的不可逆容量。

还可以通过在负极设置金属锂而补充充放电过程中容量的损失。

CN101145621A公开了一种非水电解质二次电池，包括：

负电极，所述负电极包括能插入和解插入锂离子的含硅的负电极活性材 料，

正电极，所述正电极包括含能插入和解插入锂离子的氧化物、硫化物或 有机聚合物的正电极活性材料，和

含锂盐的非水电解质溶液，

所述负电极至少在正电极侧处具有含锂膜。

CN102201565A公开了一种高容量锂粉复合负极，其组成为：

金属锂粉1-80重量份

负极粉末10-90重量份

导电剂1-10重量份

粘结剂1-4.5重量份

表面活性剂0-0.5重量份

所述负极粉末为石墨、软碳、硬碳、锡、锡的氧化物、硅、硅的氧化物 中的一种或几种，

所述导电剂为乙炔黑、导电石墨、碳纳米管、碳纤维中的一种或几种，

所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、醋酸乙烯酯中的一种或几种。

CN102916165A公开了一种锂离子电池负极片补锂的方法，包括在惰性 气氛中，将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机锂溶液中的锂离子 被还原成金属锂并嵌入负极片中，然后干燥负极片。

CN103022413A公开了一种锂电池用负极片，包括集流体和设置于所述 集流体上的石墨层，该负极片还包括保护层和金属锂层，所述保护层设置于 所述石墨层上，所述金属锂层设置于所述保护层上。

上述补锂方法的共同思路是通过引入活性的金属锂来补偿电池首次充 放电时的容量损失。但是，锂是最活泼的金属，即使进行稳定化处理之后仍 然具有很高的活性，无法在空气中稳定存在。在以金属锂来补锂时，为了有 效保护金属锂，需要在保护气氛中进行操作，对操作工艺和操作环境的要求 十分苛刻。

CN102315422A公开了一种锂离子电池，包括阴极、阳极、间隔于阴阳 极之间的隔离膜以及电解液，所述阴阳极和隔离膜通过叠片形成电芯，所述 的阳极为硅基阳极，该锂离子电池在电芯侧面设置补锂阴极以对阴极进行两 次补锂，