專利名稱：：一種鋰離子電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是涉及到非水電解液或固體電解質(zhì)的鋰離子電池及其制造方法。通常用鋰離子電池的碳負(fù)極材料包括人造石墨、天然石墨、化學(xué)氣相沉積炭、石油焦、乙炔黑等(可參見《化學(xué)通報(bào)》1994年第10期第1頁)，但是它們作為鋰離子電池碳負(fù)極材料，其可逆儲(chǔ)鋰容量比較低，均未超過經(jīng)典的石墨插入化合物L(fēng)iC6的理論容量372mAh/g；而且其熱處理溫度很高，大多數(shù)高于2000℃。由上述碳負(fù)極材料制成的鋰離子電池的可逆容量低，產(chǎn)業(yè)化比較困難。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?6114133.6公開了一種鋰二次電池碳負(fù)極材料。制備該碳負(fù)極材料的熱處理溫度低(≤1500℃)，更易產(chǎn)業(yè)化；另外其可逆儲(chǔ)鋰容量較傳統(tǒng)的方法高，并且在含氮的碳負(fù)極材料的可逆儲(chǔ)鋰容量超過了傳統(tǒng)石墨的理論容量。本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中鋰離子電池的可逆容量低、產(chǎn)業(yè)化困難的缺點(diǎn)，提供一種高可逆容量、容易產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池。本發(fā)明的鋰離子電池包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解質(zhì)以及包裝材料等部分。上述鋰離子電池的正極材料為鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物與導(dǎo)電碳黑及粘合劑的均勻混合物經(jīng)過壓片、干燥而成的片材。上述鋰離子電池的負(fù)極材料為無定形碳材料、導(dǎo)電碳黑和粘合劑的混合物。上述鋰離子電池的隔膜材料可以是無紡布、聚丙烯微孔膜等多孔性的并能快速傳導(dǎo)鋰離子的材料。上述鋰離子電池的電解質(zhì)為固體電解質(zhì)或非水的電解液。在本發(fā)明中所述的百分比除非另有說明，均為重量百分比。鋰離子電池按如下順序制得；1、按照中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?6114133.6所公開的鋰二次電池的碳負(fù)極材料的制備方法制備鋰二次電池碳負(fù)極材料，所得的碳負(fù)極材料可為鋰離子電池的負(fù)極材料。2、將鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物與2％-10％導(dǎo)電碳黑以及1％-8％(以該復(fù)合氧化物計(jì))的粘合劑混合均勻，在集電極上擠壓成片。在100-250℃的溫度下真空干燥，干燥以后所得的材料可作為鋰離子電池的正極材料。3、在無水無氧的氬氣箱或無水的手套箱中將上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料作為鋰離子電池的負(fù)極，在其上面放一層如上所述的無紡布、多孔聚丙烯等多孔性的并能快速傳導(dǎo)鋰離子的材料組成的隔膜。然后放上如上所述的正極材料，其比例以負(fù)極的重量計(jì)其重量比為1∶1.5-6.0。加入適量的電解液或固體電解質(zhì)，密封而成鋰離子電池。該電池的電解質(zhì)為非水液體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。上述操作中所述的鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物可為如LiCoO2，LiNiO2，LiV2O5，LiV3O8，LiMn2O4，LiCoxNi1-xO2，(O＜X＜1)，Li6CoO4等無機(jī)含鋰氧化物。上述操作中所述的固體電解質(zhì)可以為如乙二醇碳酸酯、丙二醇碳酸酯等摻雜的PAN電解質(zhì)、PEO的LiClO4固體電解質(zhì)等；上述操作中所述的非水液體電解質(zhì)可以為如乙二醇碳酸酯、1，2丙二醇碳酸酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、r-丁內(nèi)酯、四氫呋喃、環(huán)氧醚等其中一種或幾種溶劑中溶解了鋰鹽如LiClO4，LiBF4，LiAsF6，LiPF6等的電解液。本發(fā)明組成的電池可以是圓筒形的，也可以是方形的，也可以是扣式的。在外形方面的變化均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這樣所得的鋰離子電池提高了其可逆容量，同時(shí)也易于產(chǎn)業(yè)化。為了更好地理解本發(fā)明，給出下述實(shí)施例。該實(shí)施例的給出決不是限制本發(fā)明。實(shí)施例1、按照中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?6114133.6所公開的方法中所述的實(shí)施例3制備鋰二次電池碳負(fù)極材料，將該材料0.50g作為鋰離子電池的負(fù)極。鋰離子電池的正極材料為1.50g鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO2與10％的導(dǎo)電乙炔黑與5％的聚四氟乙烯粘合劑的混合物(以該復(fù)合氧化物L(fēng)iCoO2計(jì))，并在集電極上擠壓成片，于120℃真空干燥而成。在無水無氧的氬氣箱中將上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料作為鋰離子電池的負(fù)極，在其上面放一層多孔聚丙烯隔膜。然后放上如上所述的正極材料。加入適量的每升體積比7∶3的乙二醇碳酸酯與二乙基碳酸酯混合物中溶有1摩爾LiClO4的電解液，密封而成鋰離子電池。所組成的鋰離子電池在4.2-2.5V的范圍內(nèi)充放電，充放電的電流為20mA/g。鋰離子電池的可逆容量如表1中。實(shí)施例2、按照中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?6114133.6所公開的方法中所述的實(shí)施例3制備鋰二次電池碳負(fù)極材料，將該材料0.50g作為鋰離子電池的負(fù)極。鋰離子電池的正極材料為1.50g鋰鎳氧化物L(fēng)iNiO2與10％的導(dǎo)電乙炔黑與5％的聚四氟乙烯粘合劑的混合物(以該復(fù)合氧化物L(fēng)iNiO2計(jì))，并在集電極上擠壓成片，于120℃真空干燥而成。在無水無氧的氬氣箱中將上述所得的鋰離子電池負(fù)極材料作為鋰離子電池的負(fù)極，在其上面放一層多孔聚丙烯隔膜。然后放上如上所述的正極材料。加入適量的每升體積比6∶4的乙二醇碳酸酯與二乙基碳酸酯混合物中溶有1摩爾LiClO4的電解液，密封而成鋰離子電池。所組成的鋰離子二次電池在4.2-2.5V的范圍內(nèi)充放電，充放電的電流為20mA/g。鋰離子電池的可逆容量如表1中。實(shí)施例3、按照中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?6114133.6所公開的方法中所述的實(shí)施例3制備鋰二次電池碳負(fù)極材料，將該材料0.50g作為鋰離子電池的負(fù)極。鋰離子電池的正極材料為1.50g鋰鎳鈷氧化物L(fēng)iNi0.5Co0.5O2與10％的導(dǎo)電乙炔黑與5％的聚四氟乙烯粘合劑的混合物(以該復(fù)合氧化物L(fēng)iNiO2計(jì))，并在集電極上擠壓成片，于120℃真空干燥而成。將如上制備鋰離子電池的負(fù)極材料和鋰離子電池的正極材料以多孔聚丙烯為隔膜、以體積比5∶5的乙二醇碳酸酯與二乙基碳酸酯混合物的1MLiClO4溶液為電解液，在氬氣箱或無水的手套箱中組裝成鋰離子電池。所組成的鋰離子二次電池在4.2-2.5V的范圍內(nèi)充放電，充放電的電流為20mA/g。鋰離子電池的可逆容量如表1中。對(duì)比例、以人造石墨0.50g與以人造石墨重量計(jì)的5％的聚四氟乙烯混合均勻，在集電極上擠壓成片，于120℃真空干燥而成作為鋰離子電池的負(fù)極。鋰離子電池的正極材料為1.00g鋰鎳鈷氧化物L(fēng)iNi0.5Co0.5O2與10％的導(dǎo)電乙炔黑與5％的聚四氟乙烯粘合劑的混合物(以該復(fù)合氧化物L(fēng)iNiO2計(jì))，并在集電極上擠壓成片，于120℃真空干燥而成。將如上制備鋰離子電池的負(fù)極材料和鋰離子電池的正極材料以多孔聚丙烯為隔膜、以體積比7∶3的乙二醇碳酸酯與二乙基碳酸酯混合物的lMLiClO4溶液為電解液，在氬氣箱或無水的手套箱中組裝成鋰離子電池。所組成的鋰離子二次電池在4.2-2.5V的范圍內(nèi)充放電，充放電的電流為20mA/g。鋰離子電池的可逆容量如表1中。表1、鋰離子電池的可逆容量</tables>對(duì)于熟悉本工藝的人員來說容易進(jìn)行改變或變化，而這些改變或變化均在本發(fā)明的精髓和所附的權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種鋰離子電池包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解質(zhì)，其特征在于所述的正極材料為鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物與導(dǎo)電碳黑及粘合劑的均勻混合物，所述的負(fù)極材料為無定形碳材料，導(dǎo)電碳黑，粘合劑的混合物，所述的隔膜為多孔性材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于所述的電解質(zhì)為固體電解質(zhì)或非水的電解液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于所述的多孔性材料為無紡布或聚丙烯微孔膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于所述的鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物為L(zhǎng)iCoO2，LiNiO2或LiCoxNi1-xO2。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池，其特征在于所述的X為0＜X＜1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的制造方法，其特征在于在碳負(fù)極材料上放一層多孔性材料和正極材料，加入電解質(zhì)，密封而成鋰離子電池。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池的制造方法，其特征在于所述的負(fù)極材料與正極材料重量比為1∶1.5～6.0。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池的制造方法，其特征在于所述的電解質(zhì)為固體電解質(zhì)或非水液體電解質(zhì)。全文摘要本發(fā)明是涉及到非水電解液或固體電解質(zhì)的鋰離子電池及其制造方法,該電池的正極材料為鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物與導(dǎo)電碳黑及粘合劑的均勻混合物,負(fù)極材料為無定形碳材料,導(dǎo)電碳黑,粘合劑的混合物,隔膜為多孔性材料,電解質(zhì)為固體電解質(zhì)或非水的電解液,本發(fā)明的電池可以是圓筒形、方形或扣形,具有可逆容量高和易于產(chǎn)業(yè)化。文檔編號(hào)H01M4/52GK1186355SQ9611427公開日1998年7月1日申請(qǐng)日期1996年12月25日優(yōu)先權(quán)日1996年12月25日發(fā)明者吳宇平,方世壁,江英彥申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所