[发明专利]用于可再充电锂电池的正极和包括其的可再充电锂电池

说明书

技术领域

本公开内容涉及用于可再充电锂电池的正极和包括其的可再充电锂电池。

背景技术

可再充电锂电池作为小型便携式电子设备的电源近来已经引起了注意。它们使用有机电解质溶液并因此具有的放电电压是使用碱性水溶液的常规电池的两倍或更大，并因此具有高的能量密度。

为了商业上开发中等大尺寸的可再充电锂电池，重要的是降低每容量的电池成本以及实现电池的大量生产。

为了降低每容量的电池成本，已经建议包括基于锰(Mn)的正极活性材料。

然而，所述基于锰的正极活性材料在充电和放电期间洗脱在基于锰的正极活性材料颗粒的表面上的Mn离子，在该正极活性材料中产生缺陷。当与电解质接触时其进一步活泼地反应，特别是在高温下。

根据该反应，锰从正极活性材料中洗脱以使该正极活性材料崩塌。此外，洗脱的锰离子在负极表面上并抑制负极的充电和放电反应。因而，电池性能恶化，且特别地，循环寿命恶化。本实施方式克服以上问题并且还提供另外的优点。

发明内容

一个实施方式提供具有优异的循环寿命特性的可再充电锂电池。

根据一个实施方式，提供可再充电锂电池，其包括包含正极活性材料层的正极、包含负极活性材料的负极、和电解质，其中所述正极活性材料层包括基于锰的正极活性材料、粘结剂、导电材料和活性炭，所述活性炭包括其中吸附和捕获锰离子的微孔，和以约0.1重量％～约3重量％的量包括所述活性炭，基于所述正极活性材料层的总重量。

所述微孔可具有约或更小、或者约～约的尺寸。

所述活性炭还可包括其中吸附和捕获锰离子的中孔。

所述中孔的尺寸可大于约且小于或等于约

所述活性炭可包括体积比约90∶10～约50∶50的微孔和中孔。

所述活性炭可具有约1,000m²/g或更高、或者约1,000m²/g～约2,500m²/g的比表面积。

所述活性炭可为无定形碳。

所述活性炭可为无定形碳，该无定形碳在使用热重分析仪通过以约1℃/分钟～约10℃/分钟的升高速率升高温度来加热时在600℃之前开始氧化分解。

所述正极活性材料可包括选自由下列化学式1和2表示的化合物的化合物或其组合：

[化学式1]

Li_aMn_2-bD_bO_4-cJ_c

其中，

D选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及其组合，

J选自F、S、P及其组合，和

0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05。

[化学式2]

Li_aMn_bCo_cNi_dL_eO₂

其中，

L是Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V或其组合，和

0.90≤a≤1.8，0＜b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5和0.001≤e≤0.1。

根据另一实施方式，提供可再充电锂电池，其包括所述正极、包含负极活性材料的负极和电解质。

根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的正极吸附洗脱的锰并使电池稳定以改善电池的循环寿命特性。

附图说明

图1显示根据一个实施方式的可再充电锂电池的结构。

图2是显示根据各种碳质材料在Mn(NO₃)₂水溶液中的浸渍时间的pH变化的图。

图3是显示根据各种碳质材料在Mn(NO₃)₂水溶液中的浸渍时间的电阻变化的图。

图4是显示炭黑、活性炭和聚偏氟乙烯的热重分析结果的图。

具体实施方式

以下将参考附图更充分地描述本公开内容，在附图中显示实例实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所述实施方式可以各种不同的方式改进，都不背离本实施方式的精神或范围。

根据一些实施方式的可再充电锂电池包括包含正极活性材料层的正极；包含负极活性材料的负极；和电解质，所述正极活性材料层包括基于锰的正极活性材料、粘结剂、导电材料和活性炭。