[实用新型]一种低电压锂离子电池

说明书

本实用新型涉及一种低电压锂离子电池，其正极集流体到负极集流体之间包括依次设置的正极材料层、电解质层和负极材料层，所述正极材料层中的活性材料为TiNb₂0₇材料或钛酸锂材料，所述电解质层为固态电解质层或由隔膜和液体电解质层组成液膜层，所述负极材料层中的活性材料为石墨材料、硅碳材料、硬碳材料、软碳材料或锂金属材料；所述低电压锂离子电池中TiNb₂0₇材料或钛酸锂材料的中值电压范围为1.5V～1.8V(vs.Li/Li⁺)，该类材料晶体结构稳定，一直被用于锂离子电池的负极材料，在本实用新型中将其作为提供低电压长寿命的正极材料使用，不仅具有创新性和挑战性，同时使锂离子电池具有更好的循环寿命。

(一)技术领域：

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是一种低电压锂离子电池。

(二)背景技术：

目前商业化的锂离子电池主要以磷酸铁锂电池、三元锂离子电池、锰酸锂电池和钴酸锂电池为主，该类电池的电压平台范围在3.0V～4.0V之间，主要应用在电动汽车、储能基站和3C电子产品里。在不依靠电子降压器件辅助的情况下，电压平台在1.8V以下的低电压锂离子电池体系存在着较大的市场空白。

随着中低端小家电市场的越来越繁荣，高能量密度、低电压、长循环寿命、可充电型锂离子电池需求明显提高，现在中低端小家电依然在使用干电池作为电源，干电池包括碳锌电池，碱性电池和可充性镍氢电池，适用于电动牙刷、手电筒、遥控器等电器。干电池本身的电化学性质决定了其电压范围在1.5V左右，这个电压又决定了电器制造商的电路设计，因此低电压锂离子电池在该领域具有较大市场空间。

TiNb₂0₇(TNO)和钛酸锂(LTO)电池材料由于电压平台低，在锂离子电池中一般作为负极材料来使用，将其作为正极材料的电池几乎没有。该类材料经过包碳后，具有倍率性能好和循环寿命长的特点，但是该材料属于欠锂材料，如果作为正极材料来使用，需要同等容量的锂离子来补充才能将该类材料被活化，因此将其作为正极材料具有极大的创新性和挑战性。同时该类电池不仅在中低端小电器中具有较大应用，在储能领域也具有广阔的前景。

(三)实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种低电压锂离子电池。

本实用新型的技术方案：

一种低电压锂离子电池，其正极集流体到负极集流体之间包括依次设置的正极材料层、电解质层和负极材料层，所述正极材料层中的活性材料为TiNb₂0₇(TNO)材料或钛酸锂(LTO)材料，所述电解质层为固态电解质层或由隔膜和液体电解质层组成液膜层，所述负极材料层中的活性材料为石墨材料、硅碳材料、硬碳材料、软碳材料或锂金属材料。

优选的，上述低电压锂离子电池，所述正极材料层的内部或负极材料层的内部设有补锂材料。

优选的，上述低电压锂离子电池，在所述正极材料层和/或负极材料层外侧设有补锂材料层。

优选的，上述低电压锂离子电池，所述补锂材料为钝化锂粉、氮化锂、氧化锂、Li₂NiO₂或Li₅FeO₄。

优选的，上述低电压锂离子电池，所述液体电解质层的材料为碳酸酯基电解液。

优选的，上述低电压锂离子电池，所述固态电解质层的材料为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、凝胶固态电解质、聚合物固态电解质。