[发明专利]一种正极材料和一种锂离子电池

说明书

本发明提供了一种正极材料以及采用该正极材料的锂离子电池，所述正极材料中含有正极活性物质和添加剂，所述添加剂为Li₅Fe_1‑xAl_xO₄，其中0.05≤x≤0.3。本发明中，通过在正极材料中采用特定添加剂Li₅Fe_1‑xAl_xO₄，通过利用其不可逆容量的活性锂补充负极SEI膜的消耗，达到补锂的目的，且该添加剂对正极活性物质种类没有要求，应用范围广。采用该正极材料的锂离子电池的制备工艺简便、成本更低，安全性更高，且电池能量密度得到显著提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种正极材料和采用该正极材料的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。

对于负极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜（SEI膜）的形成而消耗部分锂，由此造成正极材料锂的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降低。

为了减少由于电池在首次充放电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，现有技术中有通过干粉添加的方式，具体通过向负极片表面添加锂粉，但由于锂粉在空气中容易漂浮，会对操作人员造成较大的安全隐患。另外，还通过在惰性气氛中，将有机锂溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机锂溶液中的锂离子被还原成金属锂并嵌入负极片中，然后干燥负极片；或者在金属锂粉表面涂上石蜡来保护锂粉不被空气快速氧化。但这些方法均存在很多缺点，一方面由于金属锂过于活泼，整个操作环境对于水分的要求极为苛刻，导致嵌锂负极片不能长时间暴露在空气中，但是在整个电池的制备工序如调浆、涂布、烘干、分切、辊压、卷烧等操作在短时间根本不足以完成。而喷洒或滴加有机锂时采用的有机溶剂又为易燃易爆的化学试剂，操作过程存在安全隐患。

发明内容

本发明解决了现有技术中锂离子电池负极SEI膜消耗而补锂存在的工艺复杂、条件苛刻且存在安全隐患技术问题。

本发明提供了一种正极材料，所述正极材料中含有正极活性物质和添加剂，所述添加剂为Li₅Fe_1-xAl_xO₄，其中0.05≤x≤0.3。

本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封在电池壳内，所述极芯包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜，所述正极包括正极集流体和位于正极集流体上的正极材料，所述正极材料为本发明提供的正极材料。

本发明中，在正极材料中采用特定种类的添加剂为Li₅Fe_1-xAl_xO₄，其中0.05≤x≤0.3，该材料在充电脱锂时，材料结构被破坏，导致放电嵌锂时，锂离子不能嵌入，因此其具有极高的充电容量和极低的放电容量，不可逆容量高（可达600mAh/g），通过利用其不可逆容量的活性锂补充负极SEI膜的消耗，达到补锂的目的，且该添加剂对正极活性物质种类没有要求，应用范围广。相比较电子电导率低和稳定性差的Li₅FeO₄，掺杂Al的添加剂Li₅Fe_1-xAl_xO₄电子电导率和稳定性均有明显提高。采用该正极材料的锂离子电池的制备工艺简便、成本更低，安全性更高，且电池能量密度得到显著提升。

附图说明