[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种阳极片含有阳极活性材料钛酸锂的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子电池碳阳极材料由于其平衡电压接近锂金属的析出电位，所以很容易析出锂枝晶，造成电池短路并引发安全问题。

尖晶石型钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)的平衡电位较高，避免了金属锂的沉积，其充电结束时电位迅速上升，可用于指示终止充电，避免了过充，因此其安全性比碳负极材料高；再者，Li₄Ti₅O₁₂在锂离子嵌入和脱嵌过程中都为尖晶石结构，晶格常数变化很小，所以Li₄Ti₅O₁₂被称为“零应变”电极材料；此外，Li₄Ti₅O₁₂的化学扩散系数比碳阳极材料大一个数量级，所以可以大倍率充放电。具有优异的安全性能和较好电化学性能的Li₄Ti₅O₁₂在混合动力汽车和储能电池等领域获得了广泛的应用。

现有以钛酸锂作为阳极活性材料的锂离子二次电池中，阳极片中一般只含有钛酸锂一种阳极活性材料。阳极片中含有的其他材料，例如，在钛酸锂的合成过程中或阳极片的制备过程中引入的碳黑、气相生长炭纤维或石墨等，都是作为改善电子导电率的导电剂。在此电池体系中，化成后的电池储存一段时间或循环一定次数后，电池会产生气体，出现膨胀，在高温下更是如此，这会导致电池存在安全隐患和电池使用寿命的降低。

有鉴于此，确有必要提供一种具有理想使用寿命的锂离子二次电池。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有理想使用寿命的锂离子二次电池。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子二次电池，其包括：阳极片、阴极片、间隔于阳极片和阴极片之间的隔离膜，以及电解液。阳极片包括阳极集流体和分布在阳极集流体上的阳极活性材料，阳极活性材料含有钛酸锂和无定形碳。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述阳极活性材料含有钛酸锂和硬碳(Hard carbon)，或含有钛酸锂和软碳(Soft carbon)，或含有钛酸锂、硬碳和软碳。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述无定形碳为针状、管状、片状、球状或纤维状。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述无定形碳的粒径为几纳米至几十微米。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述无定形碳的粒径为几百纳米至几微米。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述钛酸锂和无定形碳的重量比为98:2至50:50。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述无定形碳的d₀₀₂间距大于0.34纳米。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述阳极集流体上还含有粘结剂和含碳导电剂。

作为本发明锂离子二次电池的一种改进，所述含碳导电剂为碳黑、气相生长炭纤维、石墨或其组合。

相对于现有技术，本发明锂离子二次电池至少具有以下有益技术效果：首先，本发明锂离子二次电池的阳极片中含有混合阳极活性材料钛酸锂和无定形碳，可以减小电池储存或循环时的膨胀，尤其是高温储存或循环时的膨胀，延长锂离子二次电池的使用寿命；其次，阳极片混合阳极活性材料中的无定形碳可以改善极片的电子电导率，从而提高电池的功率密度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明锂离子二次电池及其有益技术效果进行详细说明。

图 1为分别以钛酸锂、硬碳、软碳、钛酸锂和硬碳混合材料、钛酸锂和软碳混合材料作为阳极活性材料的阳极片，在25℃、0.05C下，以锂金属作为参比电极的扣式电池测试中的首次充电曲线，其中，钛酸锂和硬碳的重量比为75：15，钛酸锂和软碳的重量比为75：15。

图2为比较例、实施例1和实施例2锂离子二次电池的阳极片的电导率。

图3为比较例和实施例1锂离子二次电池满充后在85℃储存4小时后的厚度变化。

图4为比较例和实施例1锂离子二次电池在45℃的10C/10C的循环性能曲线。

具体实施方式