[发明专利]锂正极材料与锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池及其锂正极材料。

背景技术

现今的可携式电子产品如数字相机、手机、笔记本电脑需要轻量化的电池。在各式电池中，可重复充电的锂电池的单位重量所能提供的电量比传统电池如铅蓄电池、镍氢电池、镍锌电池、镍镉电池高三倍。此外，锂电池可快速充电。

为了使锂电池具有更高的能量密度，采用高能量正极材料如Li₂MnO₃与层状材料LiMO₂(M＝Ni、Co、Mn、Fe、Cr或上述的组合)所形成的固溶体。虽然高容量富锂正极材料具有较高的首次电容量，但其放电电容量会随放电速度增加而下降。

综上所述，目前急需新的锂正极材料以克服上述缺点。

发明内容

本发明一实施例提供的锂正极材料，包括：主体材料；以及掺杂到主体材料中的掺杂材料，其中掺杂材料的组成为：Li_yLa_zZr_wAl_uO_12+(u*3/2)，5≤y≤8；2≤z≤5；1≤w≤3；以及0<u<1。

本发明一实施例提供的锂电池，包括：正极，包含100重量份的锂正极材料、0.1～20重量份的碳材与1～20重量份的粘合剂；负极；位于正极与负极之间以定义容置区域的隔离膜；位于容置区域的电解质溶液；以及包覆正极、负极、隔离膜以及电解质溶液的封装结构，其中锂正极材料包括：主体材料；以及掺杂到主体材料中的掺杂材料，其中掺杂材料的组成为：Li_yLa_zZr_wAl_uO_12+(u*3/2)，5≤y≤8；2≤z≤5；1≤w≤3；以及0<u<1。

附图说明

图1是本发明一实施例中，锂电池的示意图；

图2是本发明一实施例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图；

图3是本发明一实施例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图；

图4是本发明一比较例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图；

图5是本发明一比较例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图；

图6是本发明一比较例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图；

图7是本发明一比较例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图；

图8是本发明一比较例中，电极对应不同充放电电流的电压-电容量的曲线图。

【附图标记说明】

1正极；

2容置区域；

3负极；

5隔离膜；

6封装结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明一实施例提供的锂正极材料，包括：主体材料；以及掺杂到主体材料中的掺杂材料。上述掺杂材料的组成为：Li_yLa_zZr_wAl_uO_12+(u*3/2)，5≤y≤8；2≤z≤5；1≤w≤3；以及0<u<1。若Li、La、Zr、Al的比例超出上述范围，则阻抗增加，造成电化学性质变差。上述主体材料的组成为：x Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂-(1-x)Li[Ni_α-α’Co_β-β’Mn_γ-γ’M_{(α’+β’+γ’+δ)}]O_{2+[(α’+β’+γ’+δ)*v/2]}，0<x<1；0.3≤α≤0.8；0.1≤β≤0.4；0.1≤γ≤0.4；0≤α’≤0.2；0≤β’≤0.2；0≤γ’≤0.2；0≤δ≤0.2； 0<α’+β’+γ’+δ≤0.2；α+β+γ＝1；其中M＝Ta、V、Mg、Ce、Fe、Mo、Sb、Ru、Cr、Ti、Zr或Sn，且v为M的价数。在一实施例中，掺杂材料占主体材料的比例大于0且小于10wt％。若掺杂材料的比例过高，则阻抗增加，造成电化学性质变差。