[发明专利]一种锂离子电池

说明书

发明领域

本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法，属于能源材料领域。

背景技术

锂离子二次电池作为新型的可循环使用的绿色能源，具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、工作范围宽、安全性能好、无记忆效应等优点，在近年来迅速发展的便携式电子产品、电动车辆、国防军事装备的电源系统，以及光伏储能、储能调峰电站、不间断电源等众多领域具有广泛的应用前途。

作为提高锂离子电池的容量，目前可行方法主要有以下几种：(1)提高活性物质的容量；(2)提高充电电压；(3)增加活性物质的填充量并提高填充密度等方法；其中在采取提高充电电压的情况下，存在电解液容易分解的问题，由于锂离子电池在持续循环充放电时电解液分解，导致电极材料结构坍塌，产生气体，电池膨胀，电池内部压力变大。

目前锂离子电池负极基本上采用的都是石墨类材料，石墨的嵌锂电位为0.1V(vs.Li/Li+)左右，基本相当于金属锂的理论嵌锂电位。因此，提高锂电池的工作电压只有靠通过提高正极材料的脱嵌锂电位来实现，而高电压正极材料必须有匹配的电解液一同使用才能发挥出高容量的特性。目前商业化应用的电解液主要为碳酸酯类，其电化学稳定窗口低，当电池电压达到4.5V左右时便开始发生剧烈的氧化分解反应，生成大量PF5等氟化合物，导致电池的锂脱嵌无法正常进行。其次，电压过高，正极材料会出现过渡金属的溶解，严重影响材料电化学性能。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种能量密度高、耐高压的锂离子电池。

本发明的目的通过如下技术方案来实现，一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜、高压电解液及电池外壳，所述正极包括如下重量份数的组分：正极活性物质85-90份，导电剂2-5份，PVDF粘结剂5-10份，PEG50-60份。

在上述一种锂离子电池中，所述正极活性物质为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂,本发明采用523三元正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂作为锂离子电池正极活性物质，其中，通过引入Co，能够减少阳离子混合占位的情况，有效稳定材料的层状结构，改善电极材料的导电性和循环性能，而Ni是主要的活性物质，可提高材料的容量，并且通过引入Mn，不仅可以降低材料成本，还可以提高安全性和稳定性，而本发明中采用Ni：Co：Mn为5:2:3的三元材料，具有价格低、放电比容量高、循环稳定等特点。

在上述一种锂离子电池中，所述正极活性物质LiNi0_.5Co_0.2Mn_0.3O₂的制备方法包括如下步骤：

Al掺杂：称取摩尔比为1.04-1.05：1的Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂三元前驱体和碳酸锂，加入纳米Al₂O₃，混合后置于马弗炉中按三段式升温至930-950℃高温固相烧结5-6h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0_.5Co_0.2Mn_0.3O₂；

CoAl₂O₄包覆：称取摩尔比为1:(2-2.2)的Co(CH₃COO)₂·4H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O溶于去离子水中，超声30-40min溶解，加入Al掺杂LiNi_0.5CO_0.2Mn_0.3O₂，超声30-40min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在400-450℃焙烧5-6h得到本发明正极活性物质LiNi_0.5CO_0.2Mn_0.3O₂。