[发明专利]一种锂离子电池正极及使用该正极的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明实施例涉及锂离子电池技术，尤其涉及一种锂离子电池正极及使用该正极的锂离子电池。

背景技术

可充电锂离子电池是一种可循环使用的高效清洁电源，现已成为可携带电子设备的标准电池。其中，作为锂离子电池中最为关键的部分之一的正极材料，目前常用的是锂的过渡金属氧化物，如钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMnO₂)、磷酸金属锂(LiMPO₄)和硅酸金属锂(Li₂MSiO₄)等。

其中，橄榄石型LiFePO₄具有无毒、安全性能好和原料来源广泛的优点，此外，还具有理论比容高(170mAh·g^-1)、循环稳定性好的特点。但由于LiFePO₄的电化学过程为扩散控制，存在锂离子扩散系数小、电导率较低和实际比容相对较低等缺点。因此如何提高LiFePO₄电池的导电率和比容成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池正极及使用该正极的锂离子电池，通过构建正极活性物质/碳基纳米网复合物，将正极活性物质以纳米颗粒形式均匀镶嵌在所述碳基纳米网的网格中，提高了锂电池正极的导电性和锂电池的比容及循环稳定性，可快速充电和大倍率放电。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池正极，包括集电体以及涂敷和/或填充在集电体上的正极材料；

正极材料包括正极活性物质/碳基纳米网复合物、导电剂和粘合剂；

正极活性物质以纳米颗粒形式均匀镶嵌在碳基纳米网的的网格中。

进一步的，碳基纳米网的网壁由5～9层石墨组成，网格尺寸为10～30nm。

进一步的，正极活性物质为LiFePO₄，其纳米颗粒尺寸为10～25nm。

进一步的，导电剂为乙炔黑，粘合剂为聚偏氟乙烯。

进一步的，正极材料中，正极活性物质/碳基纳米网复合物、导电剂和粘合剂的质量比为80：10：10。

第二方面，本发明实施例还提供了实施例一中的锂离子电池正极的制备方法，该方法包括：

将正极活性物质/碳基纳米网复合物、导电剂和粘合剂分散在溶剂中，制成浆料；

将上述浆料均匀涂敷和/或填充在集电体上；

真空干燥；

其中，正极活性物质以纳米颗粒形式均匀镶嵌在所述碳基纳米网的的网格中。

进一步的，碳基纳米网的网壁由5～9层石墨组成，所述网格尺寸为10～30nm。

进一步的，正极活性物质为LiFePO₄，其纳米颗粒尺寸为10～25nm。

进一步的，导电剂为乙炔黑，所述粘合剂为聚偏氟乙烯。

进一步的，正极材料中，正极活性物质/碳基纳米网复合物、导电剂和粘合剂的质量比为80：10：10。

第三方面，本发明实施例还提供了一种锂离子电池，包括实施例一中的锂离子电池正极、负极、浸渍了电解液的隔膜以及包覆上述锂离子电池正极、负极和隔膜的封装结构。

进一步的，负极包括负极材料和负极集电体。

本发明通过构建正极活性物质/碳基纳米网复合物，将正极活性物质以纳米颗粒形式均匀镶嵌在碳基纳米网的网格中，提高了锂电池正极的导电性和锂电池的比容及循环稳定性，可快速充电和大倍率放电。

附图说明

图1是本发明实施例一中的正极活性物质/碳基纳米网复合物的透射电镜图；

图2是本发明实施例二中的锂离子电池正极的制备方法流程图；

图3是本发明实施例三中的锂离子电池的剖面示意图。

图4是本发明实施例三中的锂离子电池1C(a)15C(b)倍率下循环性能和库仑效率图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一