一种锂锰电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂锰电池，该锂锰电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；所述正极活性材料为二氧化锰和草酸锂。该电池成本低廉、操作方便、安全性高。安全性高。安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种锂锰电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体的，涉及一种新型锂锰电池。

技术介绍

[0002]锂锰电池，全称锂-二氧化锰电池(Li-MnO2)，锂锰电池的额定电压为3.0伏，约是干电池的2倍；放电电压平稳，贮存性能好，高倍率放电性能好，具有较好地快速脉冲放电性能和广泛的使用温度，产品安全环保。广泛应用于数码相机、便携式电脑、掌上电脑、各种智能卡表(例如，水表、电表和燃气表)、报警系统、应急灯、医疗设备、遥控设备及玩具等。
[0003]现有技术中的锂锰电池正极活性物质采用二氧化锰，负极采用锂金属。而锂金属一方面价格昂贵，另一方面负极含有的锂过量，而锂过于活泼，使得锂锰电池存在安全隐患。因此，急需一种成本低廉且安全可靠的锂锰电池。

技术实现思路

[0004]本公开的目的在于提供一种成本低廉、操作方便、安全性高的锂锰电池。
[0005]为了实现上述目的，本公开提供了一种锂锰电池，该锂锰电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；所述正极活性材料为二氧化锰和草酸锂。
[0006]可选地，所述草酸锂的直径为50nm-20μm，所述二氧化锰的直径为200nm-20μm；优选的，所述草酸锂的直径为100-500nm，所述二氧化锰的直径为2-10μm。
[0007]可选地，以所述正极活性材料的总重量为基准，所述草酸锂的含量为30-45wt.％，所述二氧化锰的含量为55-70wt.％；优选的，以所述正极活性材料的总重量为基准，所述草酸锂的含量为35-40wt.％，所述二氧化锰的含量为60-65wt.％。
[0008]可选地，所述正极活性材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量比为80-95：3-10：2-10，优选为90-95：3-5：2-5。
[0009]可选地，所述负极包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；所述负极活性材料选自石墨、硅、硅氧化物和硅碳化物中的至少一种，优选为石墨。
[0010]可选地，所述负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为90-98：0-5：2-5，优选为95-98：0-3：2-3。
[0011]可选地，所述第一导电剂和所述第二导电剂各自独立的选自乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、导电碳黑和导电石墨中的至少一种；
[0012]所述第一粘结剂和所述第二粘结剂各自独立的选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙二醇、聚氧化乙烯、环氧树脂、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素和聚丙烯醇中至少一种。
[0013]可选地，所述正极还包括第一分散剂，所述负极还包括第二分散剂；
[0014]所述第一分散剂和所述第二分散剂各自独立的选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰
胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙醇和水中至少一种；
[0015]所述正极活性材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的总质量与所述第一分散剂的质量比为100：50-1000，优选为100：50-100；
[0016]所述负极活性材料、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的总质量与所述第二分散剂的质量比为100：50-1000，优选为100：50-100。
[0017]可选地，所述电解液包括锂盐和所述锂盐的非水溶剂；所述锂盐的浓度为0.1-5mol/L，优选为0.5-2mol/L，特别优选为1mol/L。
[0018]可选地，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的至少一种；
[0019]所述非水溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲亚砜、亚硫酸二甲酯和环状有机酯中的至少一种；所述环状有机酯含有氟、硫和不饱和键中的至少一种；
[0020]优选的，所述锂盐为高氯酸锂，所述非水溶剂为乙二醇二甲醚和碳酸丙烯酯。
[0021]通过上述技术方案，本公开提供了一种新型锂锰电池，该电池成本低廉、操作方便、安全性高。
[0022]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0023]附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0024]图1是实施例1和对比例1的电池样品在充放电倍率0.05C时的充放电曲线。
具体实施方式
[0025]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0026]本公开提供了一种锂锰电池，该锂锰电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；所述正极活性材料为二氧化锰和草酸锂。
[0027]本公开的锂锰电池采用新型负极作为负极，而不采用锂金属作负极，一方面可以极大地降低成本，提高安全性；另一方面采用新型负极可以在普通环境中组装电芯，使得操作更方便。本公开的负极不含锂，电池体系内的所有锂离子均来自正极活性物质中的草酸锂。本公开的锂锰电池在使用时需先充电，使正极的草酸锂脱锂，负极活性物质嵌锂；放电时，负极活性物质脱锂，正极二氧化锰嵌锂。
[0028]本公开的专利技术人经过大量实验得出，所述草酸锂的直径可以为50nm-20μm，该草酸锂直径范围一方面可以使正极具有合适的压实密度，另一方面可以使草酸锂分解完全；所述二氧化锰的直径可以为200nm-20μm，该二氧化锰的直径范围可以使正极的压实密度合适且不会发生极化。
[0029]作为本公开的一种优选的实施方式，所述草酸锂的直径可以为100-500nm，所述二氧化锰的直径可以为2-10μm。
[0030]本公开的锂锰电池以草酸锂作为锂的供体，草酸锂的含量需要满足负极SEI膜的消耗及正极二氧化锰的嵌锂需求。在正极活性材料中，草酸锂所能提供的容量一方面要高于二氧化锰的可嵌锂容量，另一方面要保证负极的活性锂较二氧化锰的可嵌锂容量稍过量，再一方面要保证电池的能量密度。因此，以所述正极活性材料的总重量为基准，所述草酸锂的含量可以为30-45wt.％，所述二氧化锰的含量为55-70wt.％。
[0031]作为本公开的一种优选的实施方式，以所述正极活性材料的总重量为基准，所述草酸锂的含量可以为35-40wt.％，所述二氧化锰的含量可以为60-65wt.％。
[0032]根据本公开，所述正极活性材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量比可以为80-95：3-10：2-10，优选为90-95：3-5：2-5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂锰电池，其特征在于，该锂锰电池包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极涂层，所述正极涂层包括正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；所述正极活性材料为二氧化锰和草酸锂。2.根据权利要求1所述的锂锰电池，其中，所述草酸锂的直径为50nm-20μm，所述二氧化锰的直径为200nm-20μm；优选的，所述草酸锂的直径为100-500nm，所述二氧化锰的直径为2-10μm。3.根据权利要求1所述的锂锰电池，其中，以所述正极活性材料的总重量为基准，所述草酸锂的含量为30-45wt.％，所述二氧化锰的含量为55-70wt.％；优选的，以所述正极活性材料的总重量为基准，所述草酸锂的含量为35-40wt.％，所述二氧化锰的含量为60-65wt.％。4.根据权利要求1所述的锂锰电池，其中，所述正极活性材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量比为80-95：3-10：2-10，优选为90-95：3-5：2-5。5.根据权利要求1所述的锂锰电池，其中，所述负极包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极涂层，所述负极涂层包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；所述负极活性材料选自石墨、硅、硅氧化物和硅碳化物中的至少一种，优选为石墨。6.根据权利要求5所述的锂锰电池，其中，所述负极活性材料、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的质量比为90-98：0-5：2-5，优选为95-98：0-3：2-3。7.根据权利要求1所述的锂锰电池，其中，所述第一导电剂和所述第二导电剂各自独立的选自乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、导电碳黑和导电石墨中的至少一种；所述第一粘结剂和所述第二粘结剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，焦晓朋，李世彩，韩晓燕，乔璐璐，
申请(专利权)人：深圳市比亚迪锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：