[发明专利]一种钛铁电池

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种钛铁电池，更具体地说，本发明涉及一种负极含有尖晶石结构的Li-Ti-O活性材料、正极含有橄榄石结构的Li-Fe-P-O活性材料的钛铁电池。

背景技术

众所周知，锂离子电池具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点(吴宇平，戴晓兵，马军旗，程预江.《锂离子电池-应用与实践》.北京：化学工业出版社，2004年；吴宇平，张汉平，吴锋，李朝晖，《聚合物锂离子电池》，北京：化学工业出版社，2007年)，因此它们的发展非常迅速。但是，由于锂离子电池使用石墨或其它碳材料为负极，在充电过程尤其是快速充电过程中锂很容易形成枝晶，导致负极与正极短路，从而产生严重的安全问题，例如在通讯行业如手机、笔记本电脑等产品中锂离子电池起火、爆炸的事情层出不穷。当电池容量作大以后，危险性就更加明显。同时，在充放电过程中，电解液在石墨或其它碳材料表面不断发生反应，导致电阻增加，容量不断下降，因而无法具有非常优良的循环性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前锂离子电池安全性差、循环性能不理想的缺点，提供一种钛铁电池。该种钛铁电池可以有效地解决现有技术存在的上述问题，制备出安全性能非常高、循环性能非常优良的蓄电池，且该蓄电池不产生气胀和爆炸，对环境友好，没有污染。

具体而言，本发明提供了一种钛铁电池，其含有负极和正极，该钛铁电池的特征在于负极含有尖晶石结构的Li-Ti-O活性材料、正极含有橄榄石结构的Li-Fe-P-O活性材料。

所述的尖晶石结构的Li-Ti-O活性材料为Li₄Ti₅O₁₂或其改性材料，该改性材料包括阴离子和/或阳离子掺杂的Li₄Ti₅O₁₂、碳材料包覆的Li₄Ti₅O₁₂。

所述的层状结构的橄榄石结构的Li-Fe-P-O活性材料为LiFePO₄或其改性材料，该改性材料包括氧化物包覆的碳包覆的LiFePO₄和阴离子和/或阳离子掺杂的LiFePO₄。

所述的负极和正极还含有其它助剂如导电剂、粘合剂和集流体。

该钛铁电池还含有溶有锂盐的有机电解质或聚合物电解质。

本发明中，由于尖晶石结构的Li-Ti-O作为负极活性材料和橄榄石结构的Li-Fe-P-O作为正极活性材料，大大提高了安全性能，极大地改善了循环性能。

本发明提供的钛铁电池具有操作性强，重现性好，质量稳定，成本低，性能优良，且电极活性材料的原材料资源易得。

本发明钛铁电池克服了目前采用石墨或其它碳材料为负极的锂离子电池安全性能不好、循环性能不理想的缺点，具有非常良好的安全性能和非常优良的循环性能，降低了制造成本。本发明操作性强，重现性好，所得的产品质量稳定，性能非常优良。

下面将通过实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

具体实施方式

对比例1

采用改性天然石墨(SSG，湖南辉宇科技有限公司，平均粒径为12微米)作为锂离子电池负极的活性物质，与导电剂(乙炔黑)、粘合剂(聚偏氟乙烯)一起涂布在铜箔上，以LiFePO₄(天津斯特兰有限公司产品)为正极的活性物质，与导电剂(乙炔黑)、粘合剂(聚偏氟乙烯)一起涂布在铝箔上，以溶解有1mol/l LiPF₆的EC/DEC/DMC(体积比1∶1∶1)溶液为电解质，组装成容量为800mAh的锂离子电池。室温下以1C在2.0-3.8V之间进行充放电循环，平均放电电压为3.2V，循环2000次以后，容量保持率为82.1％。将满充的锂离子电池置于85℃的烘箱中，结果发现10小时后就发生明显的膨胀。

对比例2

除了负极的活性物质为人造石墨(CMS，上海杉杉科技有限公司，平均粒径为8微米)、正极的活性物质为锌掺杂的LiZn_0.01Fe_1.99PO₄(中国发明专利ZL200510027376.2产品)，其它均与对比例1相同。组装成锂离子电池后，室温下以1C在2.0-3.8V之间进行充放电循环，平均放电电压为3.2V，循环2000次以后，容量保持率为90.0％。将满充的锂离子电池置于85℃的烘箱中，结果发现10小时后就发生明显的膨胀。

实施例1