[发明专利]高比能富锂多元系锂离子蓄电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高比能锂离子蓄电池技术领域，涉及一种锂离子蓄电池，具体地，涉及一种具有高电压、高比容量充放电特性的锂离子蓄电池，。 

背景技术

 20世纪以来，煤和石油的大量使用，不仅污染了环境，而且造成了巨大的温室效应，由此引发的石油短缺、粮食危机和环境改变甚至对世界稳定造成了一定的影响。因此，各国都在寻找清洁干净的新能源。

核能作为一种稳定的放射性能源，长期以来存在放射性污染的问题。太阳能、风能、潮汐能等自然界的天然能源，以及生物能的采集和使用面临着电能如何储存和输送的问题。电池是一种通用并且实用的储能装置，能够完成化学能和电能的高效率转换，并且不会有任何废弃气体的排除，不会对环境造成危害。同时，电动汽车的发展也要求重量轻、比能量高的储能装置。因此，社会各界都把兴趣集中于低成本、高安全性、高电压、高比容量的二次电池体系的开发。

锂离子电池自1991年商业化以来，由于其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等特点得到了广泛的发展，被大量应用于信息、能源、交通等领域。近年来，随着各国政府均竞相发展新能源产业，如新能源汽车、可再生能源发电等，这些领域对电池的性能要求不断提高，尤其对高比能量的需求迫切。以传统的电池活性材料，如钴酸锂、锰酸锂、普通三元、磷酸亚铁锂等正极材料制备的电池已经不能满足实际应用的要求，必须以材料为基础开发新型的安全型高比能量锂离子电池体系。

2000年，Ammundsen 等提出了一种可看作是Li₂MnO₃和LiCrO₂固溶体的新型锂离子电池正极材料Li[Li_0.2Mn_0.4Cr_0.4]O₂，后来的科研工作者将Cr用Ni_1/3CO_1/3Mn_1/3替代，形成Li₂MnO₃和Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O₂固溶体，该类型固溶体材料在2.5~4.5V范围内以0.1C放电，容量可达220mAh/g以上，有的甚至到260mAh/g，具有比容量高、热稳定性好、循环性能优良、充放电范围宽且价格低廉、环境友好等优点，被认为是目前最有希望取代传统锂离子正极材料的新型正极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高比容量、高电压的锂离子蓄电池，该电池具有高比能量和较高循环稳定性的特点。 

为实现以上目的，本发明提供了一种高比能富锂多元锂离子蓄电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外包装，其中：

所述正极包括粘结剂、导电剂和正极电活性物质，该正极电活性物质为富锂多元材料。

所述负极包括粘结剂、导电剂和负极电活性物质。该负极电活性物质选择石墨系材料、硅、硅碳及硅系复合材料、锡基合金材料中的任意一种以上；该负极电活性物质具有较高的比容量、较低的比表面积、较高的压实密度和较好的安全性能。所述的石墨系材料选择天然石墨或人造石墨经过表面改性的新型石墨体系（该改性石墨可市购，如可购于日立化学）。制备的负电极具有高比容量，高压实密度，对电解液溶剂稳定的优点。 

所述负极粘接剂为丁苯橡胶、有机烯酸或羧酸酯类的聚合物粘接剂；该粘结剂具有较好的粘接性能和优良的弹性，能够承受电池充放电循环中负极的膨胀和收缩带来的应力，使电池具有优良的循环性能。

所述电解液为含氟耐高电压有机电解液体系。

上述的高比能富锂多元锂离子蓄电池，其中：所述的富锂多元材料的通式为：xLi[Li_1/3Mn_2/3]O₂-yLiMO₂-(1-x-y)LiMe₂O₄ ，

其中，M= Mn, Ni, Co, Al, Cr，Mg，Zr，Ti，Zn，Fe的任意一种，Me= Mn, Ni, Co, Al, Cr，Mg，Zr，Ti，Zn，Fe的任意一种，0<x≤0.7，0<y≤0.9。