可再充电电池及相关方法技术

本发明专利技术公开了一种可再充电电池及其相关方法，所述可再充电电池包括阳极、阴极，其中所述阴极包括三元阴极活性材料，插入阴极和阳极之间的隔板，电解液，以及容纳电解液、阳极和阴极的壳，其中所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂、约０．５ｗｔ％～约５ｗｔ％的丁二腈、以及约１ｗｔ％～约１０ｗｔ％的碳酸卤代亚乙酯和约１ｗｔ％～约５ｗｔ％的碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可再充电电池和相关方法。
技术介绍
可再充电锂电池的阴极活性材料是制造可再充电电池所必需的四个主要组成之一。它是占材料成本的40%并决定电池容量的重要因素。尽管已将例如LiCo02的氧化锂钴(LCO)化合物广泛用作阴极活性材料，但由于钴价的快速上涨以及对高容量电池的需求增加，因此三元阴极活性材料的应用正在逐渐增加。在LCO类阴极活性材料的情况下，钴形成总产品成本的约60%。然而，三元阴极活性材料仅占电池制造成本的约15 ~ 17%，因而能够节约基于整个电池制造成本的约20%。但是，这种三元阴极活性材料，例如镍钴锰(NCM)的Li[NiMnCo]02,或者镍钴铝(NCA)的Li[NiAlCo]02,因各种问题而未得到广泛使用，这些问题包括例如Ni或Mn离子溶解到电解液中，阳极表面溶解的金属离子减少致使金属枝晶长大而导致金属枝晶穿透隔板，由此发生内部短路，从而导致电压下降。也就是说，在笔记本电脑常用的圓柱形电池中，由于笔记本电脑主体发热，充电的电池会暴露于约40°C ~约60。C的高温中。在使用三元阴极活性材料的电池中，来自阴极活性材料的溶解的金属阳离子、例如镍或锰离子，会接收来自阳极活性材料表面的电子而被还原，这会导致镍或锰金属不理想的枝晶长大。然后，长大的枝晶会穿透薄(约10~20pm)聚烯烃隔板膜，这会依次导致与电池内部发生微短路相关的问题，以及伴随有充电电池电压下降的低电压。而且，当与LCO类活性材料相比较时，三元活性材料会具有低放电电压的不足。因此，为了制造用于例如笔记本电脑等的电池，活性材料应满足与LCO相当的驱动电功率，因此需要通过增加使用三元活性材料(的电池以下称作三元电池)的容量来补偿相对于LCO的低电压。最终，相对于使用LCO类活性材料的电池(以下称作LCO型电池，，)，理想的是大大地提高三元电池的初始容量。还希望解决与电池寿命短以及电池长期暴露于高温下的电压下降相关的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术实施方式涉及一种可再充电电池和相关方法，它们能够基本解决一个或多个因相关领域的局限和缺点而导致的问题。因此，实施方式的一个特征是提供一种具有优异的寿命和储存特性的可再充电电池。因此，实施方式的另一个特征是提供一种包括制造成本降低的三元阴极活性材料的可再充电电池。以上和其它特征和优点中的至少 一 个可通过4是供 一 种可再充电电池实现，所述可再充电电池包括阳极；阴极，其中阴极包括三元活性材料；插入阴极和阳极之间的隔板；电解液；和容纳电解液、阳极和阴极的壳，其中电解液包括锂盐、非水有才几溶剂、约0.5wt% ~约5wt。/。的丁二腈、以及约lwt% ~约10wt。/。的碳酸卣代亚乙酯和约lwt。/。约5wt。/。的碳酸乙烯亚乙酯中至少一种。碳酸卣代亚乙酯可包括碳酸氟代亚乙酯。三元阴极活性材料可包括由通式1表示的阴极化合物LixN-zCOyMzOa (1)其中x、 y、 z和a满足以下关系0.9《x《1.3， 0《y《0.5, 0《z《0.7, 0《2和y+z《1 ，且M为Mn或AL三元阴极活性材泮牛可包括LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。锂盐可包括LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF6、 LiC104、 LiCF3S03、 LiN(S02CF3)2、6LiN(S02C2F5)2、 LiC(S02CF3)3、 LiN(S03CF3)2 、 LiC4F9S03、 LiA104、 LiAlCl4、LiCl和LiI中的至少一种。电解液中的锂盐浓度可为约1.15M 约1.5M。非水有机溶剂可包括碳酸酯、酯、醚和酮中的至少一种。非水有机溶剂可包括碳酸酯，且所述碳酸酯包括环状碳酸酯与直链或支链碳酸酯的混合物。环状碳酸酯可包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸-l，2-亚丁酯、碳酸-2,3-亚丁酯、碳酸-l，2-亚戊酯和碳酸-2，3-亚戊酯中的至少一种。链状碳酸酯可包括碳酸二曱酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸曱丙酯、碳酸曱乙酯和-友酸乙丙酯中的至少 一种。非水有机溶剂可包括碳酸乙酯、碳酸曱乙酯、碳酸二曱酯、碳酸二乙酯和碳酸亚丙酯中的至少三种。以上和其它特征和优点中的至少一种也可通过提供制作可再充电电池的方法来实现，包括提供阳极；提供阴极，其中所述阴极包括三元阴极活性材料；提供插入所述阴极和所述阳极之间的隔板；提供电解液；以及提供容纳所述电解液、阳极和阴极的壳，其中所迷电解液包括锂盐、非水有机溶剂、约0.5wt%~约5wt。/。的丁二腈、以及约lwt。/。-约10wt。/。的碳酸卣代亚乙酯和约lwt。/。-约5wt。/。的碳酸乙烯亚乙酯中的至少 一种。三元阴极活性材料可包括由通式1表示的阴极化合物LixNi卜yzCoyMzOa (1)其中x、 y、 z和a可满足如下关系0.9《x<1.3, 0《y《0.5, 0<z《0.7,0《a < 2和y+z《1 ，且M为Mn或Al。电解液中的4里盐浓度可为约1.15M 约1.5M。附图说明通过参照以下附图详细说明本专利技术的示例性实施方式，本专利技术的上述和其它特征与优点对本领域技术人员而言将变得更显而易见，其中实施例1 ~ 19和对比例1 ~22制备的可再充电电池的材料、浓度、寿命和高温储存稳定性。具体实施方式2008年7月7日向韩国知识产权局4是交的名称为锂可再充电电池，，的韩国专利申请10-2008-0065442，其全部内容通过引用合并于此。以下将参照附图更完整地说明示例性实施方式，但它们可以以不同形式实施，并不应该解释为限制于在此所列的实施方式。更确切地，提供这些实施方式以使本公开彻底而完整，并将本专利技术的范围完全传递给本领域技术人员。在此所用的表述至少一个、一个或多个以及和/或，，是开放式表述，操作中它们可结合和分离。例如A、 B和C中的至少一个、A、B或C中的至少一个、A、 B和C中的一个或多个、A、 B或C中的一个或多个以及A、 B和/或C，，的表述中的每一个都包括如下含义只有A;只有B;只有C;既有A又有B;既有A又有C;既有B又有C;以及A、 B和C三个全部。并且，这些表述是开放式的，除非有相反意义的表达，即将这些表述与短语由……组成4关合使用。例如，A、 B和C中的至少一个的表述也可以包括第n个成员，其中n大于3，而选自由A、 B和C所组成的组中的至少一个的表述则不包^。此处使用的表述或不是排他的或，除非其与或者连用(表示或者…或者…)。例如，表述A、 B或C，，包括如下含义只有A;只有B;只有C;既有A又有B;既有A又有C;既有B又有C;以及A、 B和C三个全部。而表述或者A、或者B、或者C则指的是只有A、只有B、 或只有C中的一种，而不表示既有A又有B、既有A又有C、既有B又有C、以及A、 B和C三个全部中的任一种含义。此处使用的表述a和an(不定冠词，通常不i爭出)为开放式表述，可以与单一成分连接使用也可以与复合成分连接使用。例如，术语锂盐(a lithium salt)可表示一种组份，例如LiPF6,或者表示多种组4分的组合，例如LiPF6与LiBF4的混合物。除非另作规定，如此处所用，当指添加剂，例如丁二腈、碳酸卣代亚乙酯和碳酸乙烯亚乙酯时，表述wt%应理解为基于非水有机溶剂重量的重量百本文档来自技高网...

【技术保护点】
可再充电电池，包括：　阳极；　阴极，其中所述阴极包括三元阴极活性材料；　插入所述阴极和所述阳极之间的隔板；　电解液；以及　容纳所述电解液、阳极和阴极的壳，其中所述电解液包括：　锂盐，　非水有机溶剂， 　约０．５ｗｔ％～约５ｗｔ％的丁二腈，和　约１ｗｔ％～约１０ｗｔ％的碳酸卤代亚乙酯和约１ｗｔ％～约５ｗｔ％的碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。

【技术特征摘要】
KR 2008-7-7 10-2008-0065442书所述的本 发明的精神和范围。权利要求1、可再充电电池，包括阳极；阴极，其中所述阴极包括三元阴极活性材料；插入所述阴极和所述阳极之间的隔板；电解液；以及容纳所述电解液、阳极和阴极的壳，其中所述电解液包括锂盐，非水有机溶剂，约0.5wt％～约5wt％的丁二腈，和约1wt％～约10wt％的碳酸卤代亚乙酯和约1wt％～约5wt％的碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。2、 如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述碳酸卣代亚乙酯包括碳酸 氟代亚乙酯。3 、如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述三元阴极活性材料包括由 通式1表示的阴极化合物LixNi—zCOyMzOa (1)其中x、 y、 z和a满足如下关系:0.9《x《1.3， 0《y<0.5, 0<z《0.7, 0 < a《2和y+z《1,且M为Mn或Al。4、 如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述三元阴极活性材料包括 LiNia5Co0.2Mn0.3O2。5、 如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述锂盐包括LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF6、 LiC104、 LiCF3S03、 LiN(S02CF3)2、 LiN(S02C2F5)2、 LiC(S02CF3)3、 LiN(S03CF3)2、 LiC4F9S03、 LiA104、 LiAlCl4、 LiCl和Lil中的至少一种。6、 如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电解液中的锂盐浓度为约 1.15M —约1.5M。7、 如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述非水...

【专利技术属性】
技术研发人员：金真喜，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]