專利名稱：鋰離子二次電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池，尤其是涉及一種包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，上述組件與非水解電解液一起被封裝在金屬外殼內(nèi)的鋰離子二次電池。
背景技術：
鋰離子二次電池因其具有工作電壓高、比能量高、無記憶效應、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，而逐步取代了傳統(tǒng)的鎳隔、鎳氫等二次電池，成為現(xiàn)代移動電子設備和通訊設備，如手機、筆記本電腦、手提電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、攝相機、數(shù)碼相機等用電器的理想能源。
鋰離子二次電池是一種Li+濃差電池，其正負極都是鋰離子嵌層式化合物，充電時，Li+從正極化合物中脫出經(jīng)過電解液嵌入負極晶格，負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)；放電時，Li+從負極脫嵌，經(jīng)過電解液嵌入正極，正極為富鋰態(tài)。從充放電反應的可逆性看，鋰離子電池應是一種理想的可逆反應，鋰離子在嵌層式化合物的層間嵌入和脫出，一般只引起層面間距變化，然而，在實際的充放電過程中，電解鋰鹽和有機溶劑在負極表面上會發(fā)生反應鋰鹽LiPF6的相關反應
有機溶劑的相關反應
上述反應造成鋰源的消耗，致使電池不可逆容量增加，尤其是首次充放電不可逆容量明顯增大，嚴重影響電池容量及充放電循環(huán)性能。
此外，在電池的制備過程中水份的引入是難以避免的，將極片從干燥箱中取出，到電池封口前的各個工序中(比如卷繞、注液等)都有可能將少量的水份帶入電池。此外電解液本身就含有至少30ppm的水份。電池內(nèi)的水份將與電池內(nèi)各組分發(fā)生一系列不利的副反應，嚴重影響電池的電化學性能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種循環(huán)性能、儲存性能好，容量高的鋰離子二次電池。
為解決上述技術問題鋰離子二次電池，包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，上述組件與非水解電解液一起被封裝在金屬外殼內(nèi)，其特征在于在所述的金屬外殼內(nèi)還放置有金屬鋰。
金屬鋰可為片狀或者顆粒狀。
金屬鋰可與封裝材料封裝在一起的，該封裝材料具有良好的非透氣性。
上述的封裝材料可以是醋酸纖維素、硝酸纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素或各種纖維素塑料中至少一種。
金屬鋰的用量為電解液重量的0.1％～30％。
更優(yōu)選的用量為電解液重量的0.5％～15％。
上述的金屬鋰可置于電極芯的底部或側面，或貼附在正/負極片的表面。
本發(fā)明的積極進步效果在于可補充鋰離子二次電池在充放電過程中可嵌入/脫出的鋰離子的量，減少電池的不可逆容量，尤其是首次充放電不可逆容量，并改善循環(huán)性能；可有效除去電池制備過程中電池內(nèi)部的水份，從而提高電池容量，改善儲存性能。
具體實施方式該鋰離子二次電池包括正極、負極、隔膜、金屬鋰、非水電解液以及電池外殼。按現(xiàn)有技術將正、負極片和隔膜通過卷繞或疊層方式制成極芯后，將一定質量的金屬鋰與極芯同時收納在電池外殼中，隨后將電解液注入電池殼中，密封，制成鋰離子二次電池。
所述金屬鋰可以為片狀或者顆粒狀，可以置于鋰離子二次電池極芯的底部、側面，或者貼附在正/負極片的表面；可以采用直接放入電池殼的方式，也可以在放入電池殼前先將其封裝在一包裝材料中，此封裝材料應具有良好的非透氣性，易于溶解在電解液中，且不產(chǎn)生其它對電池有害的副產(chǎn)物。所述包裝材料可以為醋酸纖維素、硝酸纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素或各種纖維素塑料。優(yōu)選封裝放入。
所述金屬鋰片/鋰顆粒用量為電解液重量的0.1％～30％，優(yōu)選0.5％～15％，過低不能起到明顯效果，過高占用電池內(nèi)部有效空間，影響電池性能。
對電池在上述以外的構成上所需部件的選擇沒有特別的限定。
實施例1將預先制成的正、負極片與隔膜一起卷繞成一個方型鋰離子二次電池的極芯，將電解液重量0.1％的金屬鋰片封裝后與極芯同時收納在方形電池外殼中，其中，金屬鋰片被置于方形外殼的底部，封裝材料為乙基纖維素。將預先制成的電解液注入電池殼內(nèi)，密封，制成厚4mm，寬30mm，高48mm的方型鋰離子二次電池。
實施例2使用與實施例1類似的方法，但是加入電解液重量0.5％的金屬鋰片。
實施例3使用與實施例1類似的方法，但是加入電解液重量2％的金屬鋰片。
實施例4使用與實施例1類似的方法，但是加入電解液重量8％的金屬鋰片。
實施例5使用與實施例1類似的方法，但是加入電解液重量15％的金屬鋰片。
實施例6使用與實施例1類似的方法，但是加入電解液重量30％的金屬鋰片。
實施例7使用與實施例4類似的方法，但是金屬鋰片貼附在正極表面。
實施例8使用與實施例4類似的方法，但是金屬鋰片貼附在負極表面。
實施例9使用與實施例4類似的方法，但是采用的是金屬鋰粉。
實施例10使用與實施例4類似的方法，但是采用醋酸纖維素為封裝材料。
比較例1使用與實施例1類似的方法，但是沒有使用金屬鋰。
電池特性測試1.容量測試室溫條件下，將實施例及比較例電池分別以1CmA電流充電至4.2V，在電壓升至4.2V后以恒定電壓充電，截至電流減小到0.05CmA，擱置5分鐘，得到電池以1CmA電流放電至3.0V的容量。測試結果如表1所示
表2.循環(huán)性能測試室溫條件下，準確測量實施例及比較例電池的內(nèi)阻及厚度，然后將上述電池分別以1CmA電流充電至4.2V，在電壓升至4.2V后以恒定電壓充電，截至電流減小到0.05CmA，擱置5分鐘；電池以1CmA電流放電至3.0V，擱置5分鐘。重復以上步驟300次，得到電池300次循環(huán)后1CmA電流放電至3.0V的容量，再次準確測量實施例及比較例電池的內(nèi)阻及厚度，并計算電池循環(huán)前后內(nèi)阻變化率及容量維持率。測試結果如表2所示
表3.電池儲存性能測試室溫條件下，分別以1CmA對實施例及比較例電池恒流恒壓充電，要求上限電壓為3.8V，截止電流0.05CmA，擱置5分鐘，準確測量電池電壓值；然后擱置28天，采用同一萬用表再次準確測量電池電壓值，測試結果如表3所示
表3根據(jù)以上測試結果可見，實施例的方型鋰離子二次電池與未作改善的比較例1相比，電池具有更高的容量，且循環(huán)、儲存性能明顯改善。
權利要求
1.鋰離子二次電池，包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，上述組件與非水解電解液一起被封裝在金屬外殼內(nèi)，其特征在于在所述的金屬外殼內(nèi)還放置有金屬鋰。
2.如權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的金屬鋰為片狀或者顆粒狀。
3.如權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的金屬鋰是與封裝材料封裝在一起的，該封裝材料具有良好的非透氣性。
4.如權利要求3所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的封裝材料為纖維素或纖維素塑料。
5.如權利要求3所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的封裝材料是醋酸纖維素、硝酸纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素或羥丙基甲基纖維素中至少一種。
6.如權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的金屬鋰的用量為電解液重量的0.1％～30％。
7.如權利要求6所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的金屬鋰的用量為電解液重量的0.5％～15％。
8.如權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的金屬鋰是置于電極芯的底部或側面。
9.如權利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于所述的金屬鋰貼附在正/負極片的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池，包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，上述組件與非水解電解液一起被封裝在金屬外殼內(nèi)，在所述的金屬外殼內(nèi)還放置有金屬鋰。該金屬鋰可以與封裝材料封裝在一起。本發(fā)明可補充鋰離子二次電池在充放電過程中可嵌入/脫出的鋰離子的量，減少電池的不可逆容量，尤其是首次充放電不可逆容量，并改善循環(huán)性能。可有效除去電池制備過程中電池內(nèi)部的水份，從而提高電池容量，改善儲存性能。
文檔編號H01M10/38GK1773762SQ20041005221
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月9日 優(yōu)先權日2004年11月9日
發(fā)明者沈晞, 張小兵, 凡明文 申請人:比亞迪股份有限公司