[发明专利]一种导电聚合物包覆正极的锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池及其制造工艺领域，特别涉及一种导电聚合物包覆正极的锂离子电池及其制造工艺。 

背景技术

目前，锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。它以其高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多等显著特点在众多的电池中脱颖而出。锂离子电池的应用领域不断扩大，目前其应用已经渗透到包括电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。另外，国内外也在竞相开发汽车，航天和储能等方面所需的大容量锂离子电池。正极材料是锂离子电池的重要组成部分。目前，应用于锂离子电池的正极材料主要是嵌锂过渡金属氧化物，主要使用层状LiCoO₂，该材料已在小型电池中得到广泛应用。但由于其高昂的价格和较差的抗过充电性，使其使用寿命较短，而且钴有放射性，不利于环保，因此发展受到限制。锰资源丰富、价格便宜，而且安全性较高、易制备，成为锂离子电池较为理想的正极材料。早先较常用的是尖晶石结构的LiMn₂O₄，工作电压较高，但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状结构的三价锰氧化物LiMn₂O₄，其理论容量为286mAh/g，实际容量已达200mAh/g左右，在理论容量和实际容量上都比LiMn₂O₄大幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。人们期望尖晶石LiMn₂O₄能凭其价廉以及相对LiCoO₂安全的优势在大容量电池中发挥作用。但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状 结构的三价锰氧化物LiMn₂O₄，其理论容量为286mAh/g，实际容量已达200mAh/g左右，在理论容量和实际容量上都比LiMn₂O₄大幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。故仍不能在实际电池中推广。LiNiO₂的价格较便宜，理论能量密度达276mAh/g，但制作难度大，且安全性和稳定性不佳。钴镍锰酸锂三元材料，它融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。但该种电池的材料之一-钴是一种贵金属，价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料大多被认为是磷酸铁锂未大规模生产前的过渡材料。因此，从资源、环保及安全性能方面寻找钮离子电池的理想正极活性材料，仍是今后相当一段时间世界化学电源界的研究热点。正交橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料已逐渐成为国内外新的研究热点。LiFePO₄集中了LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂等材料的优点，在理论上是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。此外，它在大电流放电率放电(5～10C放电)、放电电压平稳性、安全性、寿命长等方面都比其它几类材料好，是最被看好的电流输出动力电池。但是LiFePO₄振实密度低、导电性差，这个问题是其最关键的问题。导电聚合物具有较高的电导率、掺杂和脱掺杂特性、较高的室温电导率、较大的比表面积和比重轻等特点，因此可以用于可充放电的二次电池和电极材料。在LiFePO₄表面包覆聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物可以提高其电导率，同时也参与电极反应，聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物的包覆不仅能够提高LiFePO₄的初始放电容量，而且对其循环性能的提高也有显著的作用。国内已有人添加聚苯胺来制备磷酸铁锂(比如专利CN200810030514.6)，但其制备方法比较复杂，性能不佳，成本较高，且难以工业化。 

发明内容

本发明的目的是提供一种导电聚合物包覆正极的锂离子电池及其该电池的正、负极片的制作方法。采用本发明制备的导电聚合物包覆正极的锂离子电池提高了电池的充放电性能，从而提高了已有锂离子电池的充放电容量。