[发明专利]一种锂电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池及其制备方法，尤其涉及采用富锂锰基作为电池正极材料，硅系材料作为负极的高能量密度锂离子电池。

背景技术

随着现代电子产品的不断更新换代，新能源汽车对行驶里程的要求越来越高，各方面因素都迫使我们开发具有更高能量密度的电池体系提供更高效的能源。在《节能与新能源汽车产业规划》中要求动力电池能量密度在2020年前要达到300Wh/Kg。相对这个目标，现有产业化的采用LiCoO₂所制作的软包小型锂电也仅仅只有不到250Wh/kg的能量密度，因此，如果想要达到上述目标，那么我们需要采用更新的锂电体系制作电池。

在锂电正极材料中容量最高的无疑是富锂锰基固溶体材料，分子式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，该材料的放电比容量可以接近300mAh/g，大大超出其他材料，近些年由于各公司机构对该材料的大力研发也使得该材料在循环性能、倍率型能等缺陷上较以前有了大幅提高。在负极方面近些年硅负极材料成为各大电池厂开发的热点，该材料理论容量可以到达4200mAh/g，是现有石墨负极材料容量的10倍，采用该负极使用到锂离子电池中将会相比采用传统石墨负极体系的电池在体积密度上增大超过30%，质量能量密度增加10%～30%。在上述正负极体系下所制作的电池能量密度将大大超出现有电池体系。

因此，我们以富锂锰基材料为正极，硅系材料为负极作为研究重点，开发具有更高能量密度的锂离子电池。

发明内容

本发明提出一种锂电池及其制备方法，以解决现有产业化的LiCoO₂所制作的锂电池能量密度仅仅不到250Wh/kg的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种锂电池，采用富锂锰基材料作为正极，采用硅系材料作为负极。

其中，所述富锂锰基材料分子式为zLi₂MnO₃·(1-z)Li(Ni_0.6Mn_0.2Co_0.2)O₂，其中0.5≤z≤0.7,或者xLi₂MnO₃·(1-x)Li(Ni_0.7-_yMn_0.15Co_0.15M_y)O₂，0.4≤x≤0.7，M为掺杂元素，0.01<y<0.05，M为Ti、B、Al、Mg中的一种或两种。