本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正極極片及含有該正極片的無定形碳鋰電池。

背景技術(shù)：

自從 1991 年，碳材料創(chuàng)造性的運用于鋰離子電池領(lǐng)域，并帶來該領(lǐng)域革命性的變化，即高效而安全的進(jìn)行多次充放電后，其便被廣泛的運用于移動電話、攝像機(jī)、筆記本電腦以及其他便攜式電器上。與傳統(tǒng)的鉛酸、Ni-Cd、MH-Ni 電池相比，鋰離子電池具有更高的比體積能量密度、比重量能量密度、更好的環(huán)境友好性、更小的自放電以及更長的循環(huán)壽命等，是二十一世紀(jì)理想的移動電器電源、電動汽車電源以及儲電站用儲電器。

目前商品化的負(fù)極材料主要是天然石墨、人造石墨、中間相炭微球等石墨類碳材料。石墨類碳材料，雖然具有導(dǎo)電性好、結(jié)晶程度高，具有良好的充放電平臺等優(yōu)點，但由于石墨為層狀結(jié)構(gòu)，與有機(jī)溶劑相溶性較差，在鋰離子電池充電過程中，其溶劑分子很容易隨鋰離子共嵌入石墨片層內(nèi)而破壞石墨層狀結(jié)構(gòu)，致使石墨層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生剝離、石墨顆粒發(fā)生崩裂或粉化，進(jìn)而導(dǎo)致鋰離子電池循 環(huán)性劣化和容量的降低；且由于石墨自身結(jié)構(gòu)的特殊性，其大功率充放電性能也相對較差， 因此，一定程度上限制了石墨類碳材料在大功率鋰離子電池上的應(yīng)用，這也給非石墨類碳 材料留下了更為廣闊的發(fā)展空間。

無定形性碳是一種非石墨類材料，主要包括硬碳、軟碳等，它們的熱處理溫度低，石墨化過程不完全；但無定形碳層間距d002比石墨大，同時石墨微晶大小La和Lc都比石墨小，脫嵌鋰電位比石墨高，因此有很好的倍率充電性能，低溫性能和安全性能，非常適合于動力電池。但硬碳、軟碳的首次效率比較低，在與LiCoO₂、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、LiFePO₄、LiMn₂O₄等組成電池時，首次充電SEI膜形成消耗正極的鋰，造成全電池首次效率低，電池容量低等問題。

因此，本發(fā)明提供一種可以提高無定形碳鋰電池的首次效率及容量的正極極片及含有該正極片的無定形碳鋰電池。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決以上技術(shù)問題，提供一種正極極片及含有該正極片的無定形碳鋰電池，本發(fā)明正極極片和無定型碳鋰電池結(jié)構(gòu)簡單，制備成本低廉，可以提高鋰電池的首次效率及容量，對促進(jìn)鋰電池的應(yīng)用發(fā)展具有重要意義。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種正極極片，包括正極集流體和附著于正極集流體表面的正極材料層，所述正極材料層包含過渡金屬鋰硫化物，所述過渡金屬鋰硫化物具有電化學(xué)脫鋰活性，脫鋰電位（VS. Li⁺/Li）為1-3V。

進(jìn)一步地，所述過渡金屬鋰硫化物為Li₂FeS₂、LiTiS₂、LiMoS₂、LiNbS₂中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述正極材料層還包含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。

進(jìn)一步地，所述正極材料層中活性物質(zhì)：過渡金屬鋰硫化物：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑的質(zhì)量比為80-98： 0.5-10：0.5-5：1-5。

更進(jìn)一步地，所述活性物質(zhì)為LiCoO₂、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、LiFePO₄、LiFeMnPO₄、Li₃V₂(PO₄)₂、LiMn₂O₄中至少一種。

一種無定型碳鋰電池，包括正極極片和負(fù)極極片，所述正極極片為上述的正極極片。

進(jìn)一步地，所述負(fù)極極片的材料為硬碳或軟碳。

本發(fā)明的無定型碳鋰電池在首次充電時，過渡金屬鋰硫化物由于脫鋰電位低于正極活性物質(zhì)，因此先于活性物質(zhì)脫鋰，脫出的鋰離子用于負(fù)極SEI膜（固體電解質(zhì)界面膜）的形成；隨著充電進(jìn)行，正極電位提高，正極活性物質(zhì)發(fā)生脫鋰反應(yīng)，脫出的鋰則主要用于負(fù)極活性物質(zhì)的可逆嵌鋰。當(dāng)電池首次放電時，由于過渡金屬鋰硫化物電位低，鋰離子不進(jìn)入到其結(jié)構(gòu)中，這樣過渡金屬鋰硫化物中的鋰離子可以脫出但不能回嵌，補(bǔ)充了負(fù)極SEI膜形成時消耗的不可逆鋰，從而提高電池的首次充放電池效率和電池容量。

本發(fā)明一種正極極片及含有該正極片的無定形碳鋰電池，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點和優(yōu)異的效果在于：

1.本發(fā)明無定形碳鋰電池在正極極片的正極材料層中加入過渡金屬鋰硫化物，在充電時，過渡金屬鋰硫化物脫出的鋰用于負(fù)極活性物質(zhì)表面SEI膜（固體電解質(zhì)界面膜）的形成，放電時，鋰離子不會回到脫鋰態(tài)的過渡金屬鋰硫化物中，從而避免正極活性物質(zhì)中鋰的不可逆消耗，提高電池的首次充放電池效率和電池容量。

2.本發(fā)明正極極片和無定型碳鋰電池結(jié)構(gòu)簡單，制備成本低廉，可以提高鋰電池的首次效率及容量，對促進(jìn)鋰電池的應(yīng)用發(fā)展具有重要意義。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

實施例1

一種正極極片，所述正極極片包括正極集流體和附著于正極集流體表面的正極材料層，正極材料層中活性物質(zhì)：過渡金屬鋰硫化物：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑的質(zhì)量比為80： 10：5：5，所述過渡金屬鋰硫化物為Li₂FeS₂，具有電化學(xué)脫鋰活性，脫鋰電位（VS. Li⁺/Li）為2V，活性物質(zhì)為LiFePO₄。

實施例2

一種無定形碳鋰電池，包括正極極片和負(fù)極極片，所述正極極片包括正極集流體和附著于正極集流體表面的正極材料層，正極材料層中活性物質(zhì)：過渡金屬鋰硫化物：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑的質(zhì)量比為98： 0.5： 0.5： 1，所述過渡金屬鋰硫化物為LiTiS₂，具有電化學(xué)脫鋰活性，脫鋰電位（VS. Li⁺/Li）為2V，活性物質(zhì)為LiCoO₂，負(fù)極極片的材料為硬碳。

實施例3

一種無定形碳鋰電池，包括正極極片和負(fù)極極片，所述正極極片包括正極集流體和附著于正極集流體表面的正極材料層，正極材料層中活性物質(zhì)：過渡金屬鋰硫化物：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑的質(zhì)量比為90： 5：3：2，所述過渡金屬鋰硫化物為LiTiS₂和Li₂FeS₂的混合物，具有電化學(xué)脫鋰活性，脫鋰電位（VS. Li⁺/Li）為2V，活性物質(zhì)為鎳鈷鋁酸鋰和LiMn₂O₄的混合物，負(fù)極極片的材料為軟碳。

實施例4

一種無定形碳鋰電池，包括正極極片和負(fù)極極片，所述正極極片包括正極集流體和附著于正極集流體表面的正極材料層，正極材料層中活性物質(zhì)：過渡金屬鋰硫化物：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑的質(zhì)量比為86： 7：4：3，所述過渡金屬鋰硫化物為LiMoS₂，具有電化學(xué)脫鋰活性，脫鋰電位（VS. Li⁺/Li）為1.5V，活性物質(zhì)為鎳鈷鋁酸鋰，負(fù)極極片的材料為硬碳。

實施例5

一種無定形碳鋰電池，包括正極極片和負(fù)極極片，所述正極極片包括正極集流體和附著于正極集流體表面的正極材料層，正極材料層中活性物質(zhì)：過渡金屬鋰硫化物：導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑的質(zhì)量比為93： 3：2：2，所述過渡金屬鋰硫化物為LiNbS₂，具有電化學(xué)脫鋰活性，脫鋰電位（VS. Li⁺/Li）為1.8V，活性物質(zhì)為LiCoO₂，負(fù)極極片的材料為軟碳。