[发明专利]一种基于表面化学修饰的正极材料的锂电池

说明书

本发明涉及锂离子电池（简称锂电池）及其表面化学修饰的正极材料，属于锂电池技术领域。一种基于表面化学修饰的正极材料的锂电池，其特征在于，使用了表面化学修饰的正极材料粉体。以表面化学修饰的锂电池正极材料为正极活性物质、锂片为负极，采用有机电解液，在充满氩气的无水无氧环境下进行组装，而获得电化学性能明显提高的纽扣式锂电池。本发明有利于抑制因电解液分解而产生的HF对锂电池正极活性物质的腐蚀，提高锂电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池（简称锂电池）及其表面化学修饰的正极材料，属于锂电池技术领域。

背景技术

锂电池广泛应用于手机和笔记本电脑等多个领域。由于电解液对电极材料的腐蚀、锂电池自放电等原因，充电后的锂电池其容量会缓慢衰减，降低其电化学性能。

为了提高锂电池的性能，人们进行了多种努力。比如CN102299273A、CN102299292A试图通过改进锂电池顶盖电极柱密封连接来实现锂电池的耐老化；CN204464324U、CN104681752A试图通过改进锂电池的形态来实现锂电池的耐老化。

CN103682436A公开了一种高抗老化含锰锂离子电池用电解液及其用途，该电解液由四类成分组成：锂盐、非水有机溶剂、稳定添加剂和其他功能添加剂，其中锂盐为具有如下分子式的化合物中的一种或一种以上组合物：LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiClO₄、LiPF₃(C₂F₅)₃，稳定添加剂选自三(三甲基硅烷)磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙醇胺中的一种或一种以上组合，稳定添加剂的加入量是电解液总重量的0.1～5%。

CN107474450A公开了一种新型高阻隔耐腐蚀锂电池复合软包装膜，其配方包括以下重量份数的各组分：纳米碳酸钙 45～60 份、碳纳米管20～35份、油酸酰胺25～30 份、马来酸酐20～30份、石墨烯10～18份、乙烯基有机硅树脂 6～10 份、海泡石 5～8 份、聚四氟乙烯 25～30 份、苯骈三氮唑20～30份、聚乙烯醇缩丁醛 12～16 份、十二碳醇酯8～12份、线型酚醛树脂 8～10 份以及若干助剂；本发明的新型高阻隔耐腐蚀锂电池复合软包装膜，材料质轻柔韧，起到高强度，高耐磨，耐高温、耐腐蚀、抗老化、防翘曲的作用，从而提高锂电池的密封性能，并且有效延长锂电池的使用寿命，并且扩大了锂电池的使用范围。

CN107189402A公开了用于制造锂电池电芯壳体的改性工程塑料材料，还公开了用于制造锂电池电芯壳体的改性工程塑料材料的制备方法。本发明提供的改性工程塑料材料能用于制造锂电池电芯壳体，代替了金属铝合金材质的锂电池电芯壳体，同时具有很好的水蒸气阻隔性能、导热、阻燃性能，耐电解液等的化学侵蚀，具有优异的热老化性能，能满足电芯在各种条件下的长期使用。

正极材料（又称为阴极材料）是锂电池的重要组成部分，它决定着锂电池的能量密度、循环稳定性、安全性和成本（Electrochimica Acta, 2016, 222, 685-692）。常见的锂电池正极材料有：钴酸锂(LiCoO₂，简写为LCO)、锰酸锂(LiMn₂O₄，简写为LMO)、磷酸铁锂(LiFePO₄，简写为LFP)和锰、镍掺杂钴酸锂三元电极材料(LiNi_xMn_yCo_zO₂, x + y + z = 1)。上述正极材料在实际应用过程中存在着两种重要的问题：一是正极材料电子电导率和离子电导率低的问题；二是正极材料暴露于环境空气中性能衰减的问题，即老化问题。