專利名稱：電池正極和使用該正極的鋰離子電池及它們的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電池正極和使用該正極的電池以及它們的制備方法，具體來說，本發(fā)明是關(guān)于一種電池正極和使用該正極的鋰離子電池以及它們的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池作為一種化學電源，指分別用兩個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構(gòu)成的二次電池。當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。鋰離子電池主要包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括電池電極及隔膜，所述電池電極包括正極和負極，所述正極包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑。電池正極的制備方法包括將含有正極材料與溶劑的漿料涂覆和/或填充在導電基體上，干燥，壓延或不壓延。
目前常用的鋰離子電池正極材料中的正極活性材料主要有鋰鈷氧(LiCoO2)、鋰鎳氧(LiNiO2)和鋰錳氧(LiMn2O4)。
LiCoO2中的鈷屬于稀有金屬，在地殼中的儲量極少，因而價格昂貴，同時鈷有毒，對環(huán)境有破壞作用；且LiCoO2在過充電時，也就是充電電壓高于4.2V的情況下，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，熱穩(wěn)定性較差，導致電池的循環(huán)形象變差，因此充電電壓低(充電電壓的上限值為4.2V)；此外，LiCoO2的可逆容量是140mAh/g左右，相對不高。
LiNiO2和LiMn2O4的價格較低、對環(huán)境沒有污染，但是LiNiO2的層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，而且化學計量的LiNiO2在低溫下難以合成、在高溫合成條件下又會發(fā)生鋰鎳的混合占位。通過精確的條件控制(氧氣氣氛中750℃溫度下培燒24小時)，可以合成LiNiO2。它具有較高的初始比容量(初始充電容量達到200mAh/g)，但是循環(huán)性能特別差。
LiMn2O4的合成簡單，但是比容量小(120mAh/g)，而且由于高價的錳離子在較高的溫度下易于與電解液發(fā)生反應(yīng)，LiMn2O4的高溫(50℃)循環(huán)性能極差。
因此，近來很多研究者將研究重點放在了LiNiCoMnO2三元體系上，例如CN1614801A公開了一類新型的鋰離子電池用多元復合正極材料，該正極材料的組成表達式為LiCoxNiyMn1-x-yO2，式中0.1≤x≤0.6，0.1≤y≤0.5，x+y≤1。這類復合正極材料具有充電電壓高、比容量高和熱穩(wěn)定性能良好的優(yōu)點。雖然這類新材料具有很多其它材料不可比擬的優(yōu)點，但是在應(yīng)用于電池時，電池的容量卻得不到提升，若為了提高電池容量，則電池厚度會增加從而導致電池內(nèi)部的空間利用率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是克服現(xiàn)有的使用LiNiCoMnO2復合材料的鋰離子電池的容量不高、電池內(nèi)部空間利用率較低的缺點，提供一種能同時提高電池容量和電池內(nèi)部空間利用率的電池正極及使用該正極的鋰離子電池。
本發(fā)明的另外一個目的是提供電池正極的制備方法及使用該正極的鋰離子電池的制備方法。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在采用LiNiCoMnO2復合材料作為正極活性物質(zhì)制備電池正極時，正極材料的敷料密度會影響電池的容量及電池內(nèi)部的空間利用率，為了充分利用電池內(nèi)部的空間，提高電池的空間利用率，必然要提高正極片的敷料密度，但是受到LiNiCoMnO2復合材料的振實密度的影響，若敷料密度太高，則極片較薄，會導致正極片變得很脆，在卷繞電池極芯的時候極片發(fā)生斷裂，不但不能使電池容量得到提升，甚至使得電池的制備無法完成。此外，由于LiNixCoyMn1-x-yO2的導電性能不好，敷料密度太大時，鋰離子的脫嵌能力被抑制，電解液無法將正極完全浸潤，電池的充、放電性能受到影響，電池容量也收到影響。若敷料密度太小，則電池厚度會增加，使得電池的空間浪費嚴重，空間利用率降低。
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極，該正極包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其中，所述正極材料的敷料密度為3.4-3.8克/厘米3。
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極的制備方法，該方法包括將含有正極材料與溶劑的漿料涂覆和/或填充在導電基體上，干燥，壓延，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其中，所述壓延的壓力使正極材料的敷料密度為3.4-3.8克/厘米3。
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負極及隔膜，所述正極包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池的制備方法，該方法包括制備電池的正極和負極，并且將正極、負極和隔膜制備成一個電極組，將得到的電極組和電解液密封在電池殼中，所述正極的制備方法包括將含有正極材料與溶劑的漿料涂覆和/或填充在導電基體上，干燥，壓延，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。
本發(fā)明提供的鋰離子電池，通過將所述正極材料的敷料密度控制在3.4-3.8克/厘米3之間而很好地改善了LiNiCoMnO2復合材料本身的一些缺陷，又能很好的利用該材料的優(yōu)點，從而保證了用該材料制備得到的電池容量及電池的空間利用率同時得以提高，此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，用相同的量的正極活性物質(zhì)，得到更高的電池容量，又降低了原材料的成本，此外，電池的安全性能和放電性能也同時得到了保證。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明提供的鋰離子電池正極，所述正極材料的敷料密度指在單位體積內(nèi)正極材料的重量，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)，導電劑和粘合劑，因此，所述正極材料的敷料密度為正極材料的重量/正極材料的體積，所述正極材料的體積＝(極片厚度一導電基體厚度)×正極材料長度×正極材料寬度。優(yōu)選情況下，所述正極材料的敷料密度為3.5-3.7克/厘米3。
按照本發(fā)明提供的鋰離子電池正極，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，該正極活性物質(zhì)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以商購得到，也可以通過現(xiàn)有的方法制備，例如CN1614801A中公開的方法。
所述正極導電劑可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的正極導電劑，比如導電碳黑、乙炔黑、導電石墨中的一種或幾種。以正極活性物質(zhì)的總重量為基準，所述導電劑的含量為1-15重量％，優(yōu)選為2-10重量％。
所述粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。一般來說，根據(jù)所用粘合劑種類的不同，以正極活性物質(zhì)的重量為基準，粘合劑的含量為0.01-8重量％，優(yōu)選為1-5重量％。
所述正極導電基體的種類已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以選自鋁箔、銅箔、沖孔鋼帶。在本發(fā)明的具體實施方式
中使用鋁箔作為正極導電基體。
本發(fā)明提供的電池正極的制備方法包括將含有正極材料與溶劑的漿料涂覆和/或填充在導電基體上，干燥，壓延，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其中，所述壓延的壓力使正極材料的敷料密度為3.4-3.8克/厘米3。
影響正極材料敷料密度最關(guān)鍵的因素為壓延的壓力，為了達到本發(fā)明所述的敷料密度，一般來說，所述壓延的壓力控制在1.6-2.4兆帕。此外，正極活性物質(zhì)的振實密度也是影響正極敷料密度的一個因素，雖然在上述壓延壓力下，不同振實密度的正極活性物質(zhì)均可以使用，但是優(yōu)選情況下，所述正極活性物質(zhì)的振實密度為1.5-2.5克/厘米3，優(yōu)選為1.6-2.4克/厘米3之間。所述正極活性物質(zhì)的振實密度為在充分填充條件下，所述正極活性物質(zhì)在單位體積內(nèi)的重量。所述振實密度的測定方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的標準測定方法測得。
所述漿料中溶劑、正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑的種類和用量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，以正極活性物質(zhì)的重量為基準，所述溶劑的含量為40-90重量％，優(yōu)選為50-85重量％。所述正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑的含量為正極漿料總重量的40-85重量％，優(yōu)選為60-75重量％。所述溶劑可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)中的一種或幾種；溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述導電基體上即可。
本發(fā)明提供的鋰離子電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負極及隔膜。除了使用由本發(fā)明提供的正極以外，可以使用常規(guī)的負極、隔膜、非水電解液。
由于本發(fā)明提供的鋰離子電池的正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，因此本發(fā)明提供的鋰離子電池的充電電壓大于或等于4.3伏。
所述隔膜設(shè)置于正極和負極之間，具有電絕緣性能和液體保持性能。所述隔膜可以選自鋰離子電池中所用的各種隔膜，如聚烯烴微多孔膜、聚乙烯氈、玻璃纖維氈、或超細玻璃纖維紙。所述隔膜的位置、性質(zhì)和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
所述負極的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，負極包括導電基體及涂覆和/或填充于導電基體上的負極材料，所述負極材料包括負極活性物質(zhì)和負極粘合劑。
所述負極活性物質(zhì)沒有特別限制，可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的可嵌入釋出鋰的負極活性物質(zhì)，例如碳材料，所述碳材料為選自非石墨化炭、石墨或由多炔類高分子材料通過高溫氧化得到的炭或熱解炭、焦炭、有機高分子燒結(jié)物、活性炭中的一種或幾種。所述有機高分子燒結(jié)物可以是通過將酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等燒結(jié)并炭化后所得產(chǎn)物。
所述負極粘合劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯醇中的一種或幾種；一般來說，根據(jù)所用粘合劑種類的不同，以負極活性物質(zhì)的重量為基準，負極粘合劑的含量為0.01-8重量％，優(yōu)選為0.02-5重量％。
所述負極材料還可以包括導電劑以增加電極的導電性，降低電池內(nèi)阻。所述導電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的負極導電劑，比如碳黑、鎳粉、銅粉中的一種或幾種。以負極活性物質(zhì)的重量為基準，所述導電劑的含量為0-12重量％，優(yōu)選為2-10重量％。
負極導電基體可以為鋰離子電池中常規(guī)的負極導電基體，如沖壓金屬，金屬箔，網(wǎng)狀金屬，泡沫狀金屬，在本發(fā)明的具體實施方案中使用銅箔作為負極導電基體。
所述負極的制備方法可以采用常規(guī)的制備方法。例如，將負極材料與溶劑混合，涂覆和/或填充在所述導電基體上，干燥，壓延或不壓延，即可得到所述負極。其中，所述的溶劑可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種。溶劑的用量能夠使所述糊狀物具有粘性和流動性，能夠涂覆到所述導電基體上即可。一般來說，以負極活性物質(zhì)的重量為基準，所述溶劑的含量30-90重量％，優(yōu)選為35-85重量％。其中，干燥，壓延的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，所述干燥的溫度一般為100-150℃。
所述非水電解液為電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液，對它沒有特別限定，可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的非水電解液。比如電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基酸鋰中的一種或幾種。有機溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類中的至少一種，環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內(nèi)酯(γ-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為1.5-4.9克/安時，電解液的濃度一般為0.1-2.0摩/升。
按照本發(fā)明提供的鋰離子電池的制備方法，除了所述正極按照本發(fā)明提供的方法制備之外，其它步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，通過隔膜層將所述制備好的正極和負極纏繞隔開形成電極組，將得到的電極組和電解液密封在電池殼中，即可得到本發(fā)明提供的鋰離子電池。位于正極與負極之間的隔膜層的卷繞方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。
下面將通過實施例來更詳細地描述本發(fā)明。
實施例1該實施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100重量份振實密度為1.6克/厘米3的正極活性物質(zhì)LiNi0.33Co0.33Mn0.34O2、4重量份粘合劑聚偏二氟乙烯(PVDF)、4重量份導電劑乙炔黑加入到50重量份N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚20微米的鋁箔上，然后120℃烘干、在1.6兆帕的壓力下輥壓之后在分切機上分切得到尺寸為385毫米×42毫米×135微米的正極，其中含有4.42克正極料，得到的正極片的敷料密度為3.4克/厘米3。
(2)負極的制備將100重量份負極活性物質(zhì)天然石墨、4重量份粘合劑聚四氟乙烯(PTFE)、4重量份導電劑炭黑加入到45重量份二甲亞砜(DMSO)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成穩(wěn)定、均一的負極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚10微米的銅箔上，經(jīng)120℃烘干、輥軋之后在分切機上分切得到尺寸為43毫米×355毫米×135微米的負極，其中含有2.7克負極料。
(3)電池的裝配將LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配置成LiPF6濃度為1.0摩爾/升的溶液(其中，EC與DEC的體積比為1∶1)，得到非水電解液。將(1)得到的正極、隔膜層聚乙烯(PE)、(2)得到的負極依次用卷繞機層疊卷繞成渦卷狀的電極組，將得到的電極組放入一端開口的電池殼中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水電解液，密封后制成鋰離子電池A1。
實施例2該實施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100重量份振實密度為1.8克/厘米3的正極活性物質(zhì)LiNi0.33Co0.33Mn0.34O2、4重量份粘合劑聚偏二氟乙烯(PVDF)、4重量份導電劑乙炔黑加入到50重量份N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚20微米的鋁箔上，然后120℃烘干、在1.8兆帕的壓力下輥壓之后在分切機上分切得到尺寸為385毫米×42毫米×135微米的正極，其中含有4.39克正極料，得到的正極片的敷料密度為3.5克/厘米3。
(2)負極的制備將100重量份負極活性物質(zhì)天然石墨、4重量份粘合劑聚四氟乙烯(PTFE)、4重量份導電劑炭黑加入到45重量份二甲亞砜(DMSO)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成穩(wěn)定、均一的負極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚10微米的銅箔上，經(jīng)120℃烘干、輥軋之后在分切機上分切得到尺寸為43毫米×355毫米×135微米的負極，其中含有2.7克負極料。
(3)電池的裝配將LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配置成LiPF6濃度為1.0摩爾/升的溶液(其中，EC與DEC的體積比為1∶1)，得到非水電解液。將(1)得到的正極、隔膜層聚乙烯(PE)、(2)得到的負極依次用卷繞機層疊卷繞成渦卷狀的電極組，將得到的電極組放入一端開口的電池殼中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水電解液，密封后制成鋰離子電池A2。
實施例3該實施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100重量份振實密度為2.0克/厘米3的正極活性物質(zhì)LiNi0.33Co0.33Mn0.34O2、4重量份粘合劑聚偏二氟乙烯(PVDF)、4重量份導電劑乙炔黑加入到50重量份N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚20微米的鋁箔上，然后120℃烘干、在2.0兆帕的壓力下輥壓之后在分切機上分切得到尺寸為385毫米×42毫米×135微米的正極，其中含有4.38克正極料，得到的正極片的敷料密度為3.6克/厘米3。
(2)負極的制備將100重量份負極活性物質(zhì)天然石墨、4重量份粘合劑聚四氟乙烯(PTFE)、4重量份導電劑炭黑加入到45重量份二甲亞砜(DMSO)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成穩(wěn)定、均一的負極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚10微米的銅箔上，經(jīng)120℃烘干、輥軋之后在分切機上分切得到尺寸為43毫米×355毫米×135微米的負極，其中含有2.7克負極料。
(3)電池的裝配將LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配置成LiPF6濃度為1.0摩爾/升的溶液(其中，EC與DEC的體積比為1∶1)，得到非水電解液。將(1)得到的正極、隔膜層聚乙烯(PE)、(2)得到的負極依次用卷繞機層疊卷繞成渦卷狀的電極組，將得到的電極組放入一端開口的電池殼中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水電解液，密封后制成鋰離子電池A3。
實施例4該實施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100重量份振實密度為2.1克/厘米3的正極活性物質(zhì)LiNi0.33Co0.33Mn0.34O2、4重量份粘合劑聚偏二氟乙烯(PVDF)、4重量份導電劑乙炔黑加入到50重量份N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚20微米的鋁箔上，然后120℃烘干、在2.2兆帕的壓力下輥壓之后在分切機上分切得到尺寸為385毫米×42毫米×135微米的正極，其中含有4.41克正極料，得到的正極片的敷料密度為3.7克/厘米3。
(2)負極的制備將100重量份負極活性物質(zhì)天然石墨、4重量份粘合劑聚四氟乙烯(PTFE)、4重量份導電劑炭黑加入到45重量份二甲亞砜(DMSO)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成穩(wěn)定、均一的負極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚10微米的銅箔上，經(jīng)120℃烘干、輥軋之后在分切機上分切得到尺寸為43毫米×355毫米×135微米的負極，其中含有2.7克負極料。
(3)電池的裝配將LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配置成LiPF6濃度為1.0摩爾/升的溶液(其中，EC與DEC的體積比為1∶1)，得到非水電解液。將(1)得到的正極、隔膜層聚乙烯(PE)、(2)得到的負極依次用卷繞機層疊卷繞成渦卷狀的電極組，將得到的電極組放入一端開口的電池殼中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水電解液，密封后制成鋰離子電池A4。
實施例5該實施例說明本發(fā)明提供的正極和含該正極的鋰離子電池及它們的制備方法。
(1)正極的制備將100重量份振實密度為1.4克/厘米3的正極活性物質(zhì)LiNi0.33Co0.33Mn0.34O2、4重量份粘合劑聚偏二氟乙烯(PVDF)、4重量份導電劑乙炔黑加入到50重量份N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成均勻的正極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚20微米的鋁箔上，然后120℃烘干、在2.5兆帕的壓力下輥壓之后在分切機上分切得到尺寸為385毫米×42毫米×135微米的正極，其中含有4.43克正極料，得到的正極片的敷料密度為3.8克/厘米3。
(2)負極的制備將100重量份負極活性物質(zhì)天然石墨、4重量份粘合劑聚四氟乙烯(PTFE)、4重量份導電劑炭黑加入到45重量份二甲亞砜(DMSO)中，然后在真空攪拌機中攪拌形成穩(wěn)定、均一的負極漿料。
將該漿料均勻地涂布在寬400毫米、厚10微米的銅箔上，經(jīng)120℃烘干、輥軋之后在分切機上分切得到尺寸為43毫米×355毫米×135微米的負極，其中含有2.7克負極料。
(3)電池的裝配將LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)配置成LiPF6濃度為1.0摩爾/升的溶液(其中，EC與DEC的體積比為1∶1)，得到非水電解液。將(1)得到的正極、隔膜層聚乙烯(PE)、(2)得到的負極依次用卷繞機層疊卷繞成渦卷狀的電極組，將得到的電極組放入一端開口的電池殼中，并以3.8g/Ah的量注入上述非水電解液，密封后制成鋰離子電池A5。
對比例1-2本對比例說明參比正極及鋰離子電池及它們的制備方法。
按照與實施例1相同的方法及各物質(zhì)的含量制備參比正極及包含該正極的鋰離子電池AC1-AC2，不同的是所述正極片的敷料密度分別為3.3克/厘米3和3.9克/厘米3。
性能測試采用下面的電池容量測試方法分別測定實施例1-5得到的鋰離子電池A1-A5以及對比例1-2得到的鋰離子電池AC1-AC2的充放電容量。結(jié)果如表1所示。
電池容量測試方法以恒壓充電方式進行充電，限制電流為0.1C(65mA)，終止電壓為4.4伏；以恒流放電方式進行放電，放電電流為1C(650mA)，放電的截止電壓為3.0伏。
電池的空間利用率指單位體積內(nèi)電池容量的大小，即等于電池容量/電池體積。電池體積＝電池的長度×寬度×厚度，按照本發(fā)明的方法得到的電池長度為48毫米，寬度為30毫米，因此電池的空間利用率＝電池容量/電池長度(48毫米)×電池寬度(30毫米)×電池厚度(毫米)。結(jié)果如表1所示。
表1

從表1的結(jié)果可以看出，對比例1得到的電池厚度較厚，因此正極料較多，因而電池容量較高，但是由于敷料密度低，電池厚度厚使得電池的空間利用率低，而對比例2的敷料密度雖然高，但是由于敷料密度大正極料少，使得極片變脆，無法卷繞，因而無法制備成電池。與對比例1-2比較，本發(fā)明提供的鋰離子電池同時具有較高的充/放電容量和較高的空間利用率，電池性能良好。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池的正極，該正極包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其特征在于，所述正極材料的敷料密度為3.4-3.8克/厘米3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述正極材料的敷料密度為3.5-3.7克/厘米3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述正極活性物質(zhì)的振實密度為1.5-2.5克/厘米3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極，其中，所述正極活性物質(zhì)的振實密度為1.6-2.4克/厘米3。
5.權(quán)利要求1所述鋰離子電池正極的制備方法，該方法包括將含有正極材料與溶劑的漿料涂覆和/或填充在導電基體上，干燥，壓延，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNixCoyMn1-x-yO2，式中，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，其特征在于，所述壓延的壓力使正極材料的敷料密度為3.4-3.8克/厘米3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述壓延的壓力使正極材料的敷料密度為3.5-3.7克/厘米3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述正極活性物質(zhì)的振實密度為1.5-2.5克/厘米3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述正極活性物質(zhì)的振實密度為1.6-2.4克/厘米3。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述壓延的壓力為1.6-2.4兆帕。
10.一種鋰離子電池，該電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負極及隔膜，其特征在于，所述正極為權(quán)利要求1-4中任意一項所述的正極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池，其中，所述電池的充電電壓大于或等于4.3伏。
12.權(quán)利要求10所述電池的制備方法，該方法包括制備該電池的正極和負極，并且將正極、負極和隔膜制備成電極組，將得到的電極組和電解液密封在電池殼中，其特征在于，所述正極為權(quán)利要求1-4中任意一項所述的正極。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極，該正極包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、導電劑和粘合劑，所述正極活性物質(zhì)為LiNi
文檔編號H01M10/40GK1983678SQ20051013010
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者肖峰, 江文鋒 申請人:比亞迪股份有限公司