锂离子电池制造技术

本申请提供一种锂离子电池

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池、用于锂化锂离子电池的方法、锂化锂离子电池和用电装置


[0001]本申请涉及电化学
，特别是涉及一种锂离子电池
、
用于锂化锂离子电池的方法
、
锂化锂离子电池和用电装置
。

技术介绍

[0002]随着生活条件和医疗技术的不断进步，人类的寿命逐渐延长，然而人体器官的衰竭和功能异常正逐渐影响人类的生活质量
。
因此，心脏起搏器和神经刺激器等有源植入式医疗器械正在临床治疗中发挥着越来越大的作用
。
植入式电池安装在此类起搏器脉冲发生器内部，为整套系统按使用需求提供电力能源，其稳定性与安全性关乎患者的健康甚至生命
。
与一次电池相比，可充电的锂离子电池为此类有源植入医疗器械提供了更长的使用寿命，也减少了植入者手术更换电池的需求，减轻了植入者的痛苦和负担，是当今的发展需求
。
[0003]对于部分种类的植入式医疗器械和某些治疗方式，或者因为植入者本身症状的改善，有源植入器械存在长期处于待机状态的可能，待机时间长度从几天至几年不等
。
在待机期间，为保持自身状态的检测和与外界通讯的能力，内部芯片会继续消耗电能，使得植入式电池严重过放电，以至电压处于接近零伏的状态，人体温
37℃
对于锂离子电池而言属高温
。
对于普通的锂离子二次电池，电压从推荐的截止电压逐渐降低到近零伏状态时，电池内部负极电势会逐渐升高，超过铜质集流体的耐受电压
(
～
2.8V vs Li/Li
+
，
37℃)
，从而导致集流体溶解，严重影响电池的寿命，甚至又造成内部短路和热失控的风险，对植入者的健康和生命健康产生严重威胁
。
[0004]此外，对于航天系统零伏保护同样重要，特别是对于月球探测设备的能量储存体系，在
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天月夜期间，可以通过自身放电来产生热能代替传统的核燃料制热电池，从而大大减少探测器的整体重量
。
此外，具有零伏保护功能的电池可以在储存和运输期间保持0电荷状态，从而避免了运输和储存的危险性
。

技术实现思路

[0005]基于此，本申请提供一种锂离子电池
、
用于锂化锂离子电池的方法
、
锂化锂离子电池和用电装置，可以提升锂离子电池的零伏存储性能
。
[0006]本申请的第一方面提供了一种锂离子电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层中包含正极活性材料复合物，所述正极活性材料复合物包括正极活性材料和覆于所述正极活性材料至少部分表面上的第一添加剂，所述第一添加剂包括二元含锂化合物
、
三元含锂化合物和多元含锂化合物中的一种或多种，其中，所述第一添加剂在所述正极活性材料层中的质量占比为6％～
20
％
。
[0007]在本申请的一些实施方式中，所述第一添加剂满足如下条件中的至少一者：
[0008](1)
所述二元含锂化合物满足化学式
Li
x1
M1
y1
，
x1≥1
，
y1≥1
，
M1
包括
N、O、F、P、S
中的
一种；
[0009](2)
所述三元含锂化合物满足化学式
Li
x2
M2
y2
O
z1
，
x2>1
，
y2>0
，
z1>0
，
M2
包括
Co、Re、Ru、C、Cu、La
中的一种；
[0010](3)
所述多元含锂化合物满足化学式
Li
x3
(M3
y3
～
Mn yn
)O
z2
，
x3>0
，
z2>0
，
n≥4
，
y3～
y
n
各自独立地为大于0的数，
M3
～
Mn
各自独立地包括
Co、Ni、Fe、Re、Ru、C、Mo、Mn、Cu、La、P
中的一种
。
[0011]在本申请的一些实施方式中，所述第一添加剂满足如下条件中的至少一者：
[0012](1)
所述第一添加剂在所述正极活性材料层中的质量占比为6％～
15
％；
[0013](2)
所述第一添加剂还包括纳米钴粉，可选地，所述纳米钴粉的平均粒径为
1nm
～
30nm。
[0014]在本申请的一些实施方式中，所述正极活性材料层满足如下条件中的至少一者：
[0015](1)
所述正极活性材料层中还包含第一导电剂和第一粘结剂中的至少一种；
[0016]可选地，所述第一导电剂在所述正极活性材料层中的质量占比为
0.5
％～
10
％；
[0017]可选地，所述第一粘结剂在所述正极活性材料层中的质量占比为
0.5
％～
10
％；
[0018]可选地，所述第一导电剂包括超导碳
、
乙炔黑
、
炭黑
、
科琴黑
、
碳点
、
碳纳米管
、
石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种；
[0019]可选地，所述第一粘结剂包括聚偏二氟乙烯
、
丁苯橡胶
、
羧甲基纤维素
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯腈和聚丙烯酸酯中的一种或多种；
[0020](2)
所述正极活性材料在所述正极活性材料层中的质量占比为
80
％～
98
％；
[0021]可选地，所述正极活性材料包括
LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4、Li2MnO3和
Li
m
Ni
p2
Co
q2
Mn
k2
O
n
中的一种或多种，其中，
m>0
，
n>0
，
p2>0
，
q2>0
，
k2>0
；
[0022](3)
所述正极活性材料的体积平均粒径
Dv501与所述第一添加剂的体积平均粒径
Dv502之间满足：
Dv502<0.25
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层中包含正极活性材料复合物，所述正极活性材料复合物包括正极活性材料和覆于所述正极活性材料至少部分表面上的第一添加剂，所述第一添加剂包括二元含锂化合物
、
三元含锂化合物和多元含锂化合物中的一种或多种，其中，所述第一添加剂在所述正极活性材料层中的质量占比为6％～
20
％
。2.
根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一添加剂满足如下条件中的至少一者：
(1)
所述二元含锂化合物满足化学式
Li
x1
M1
y1
，
x1≥1
，
y1≥1
，
M1
包括
N、O、F、P、S
中的一种；
(2)
所述三元含锂化合物满足化学式
Li
x2
M2
y2
O
z1
，
x2>1
，
y2>0
，
z1>0
，
M2
包括
Co、Re、Ru、C、Cu、La
中的一种；
(3)
所述多元含锂化合物满足化学式
Li
x3
(M3
y3
～
Mn yn
)O
z2
，
x3>0
，
z2>0
，
n≥4
，
y3～
y
n
各自独立地为大于0的数，
M3
～
Mn
各自独立地包括
Co、Ni、Fe、Re、Ru、C、Mo、Mn、Cu、La、P
中的一种
。3.
根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一添加剂满足如下条件中的至少一者：
(1)
所述第一添加剂在所述正极活性材料层中的质量占比为6％～
15
％；
(2)
所述第一添加剂还包括纳米钴粉，可选地，所述纳米钴粉的平均粒径为
1nm
～
30nm。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料层满足如下条件中的至少一者：
(1)
所述正极活性材料层中还包含第一导电剂和第一粘结剂中的至少一种；可选地，所述第一导电剂在所述正极活性材料层中的质量占比为
0.5
％～
10
％；可选地，所述第一粘结剂在所述正极活性材料层中的质量占比为
0.5
％～
10
％；可选地，所述第一导电剂包括超导碳
、
乙炔黑
、
炭黑
、
科琴黑
、
碳点
、
碳纳米管
、
石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种；可选地，所述第一粘结剂包括聚偏二氟乙烯
、
丁苯橡胶
、
羧甲基纤维素
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯腈和聚丙烯酸酯中的一种或多种；
(2)
所述正极活性材料在所述正极活性材料层中的质量占比为
80
％～
98
％；可选地，所述正极活性材料包括
LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4、Li2MnO3和
Li
m
Ni
p2
Co
q2
Mn
k2
O
n
中的一种或多种，其中，
m>0
，
n>0
，
p2>0
，
q2>0
，
k2>0
；
(3)
所述正极活性材料的体积平均粒径
Dv501与所述第一添加剂的体积平均粒径
Dv502之间满足：
Dv502<0.25
×
Dv501。5.
根据权利要求1‑3任一项所述的锂离子电池，其特征在于，还包括负极极片，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层中包含负极活性材料，所述负极活性材料层满足如下条件中的至少一者：
(1)
所述负极活性材料在所述负极活性材料层中的质量占比为
80
％～
98
％；可选地，所述负极活性材料包括人造石墨
、
天然石墨
、
软炭
、
硬炭
、
单质硅
、
硅氧化合物
、
硅碳复合物
、
硅氮复合物和硅合金中的一种或多种；
(2)
所述负极活性材料层中还包含第二添加剂
、
第二导电剂和第二粘结剂中的至少一种；
可选地，所述第二添加剂包括
Li
x4
Ti
y4
O
z2
和金属锂粉中的至少一种，其中，
x4>1
，
y4>0
，
z2>0
；可选地，所述第二添加剂在所述负极活性材料层中的质量占比为0～
25
％；可选地，所述第二导电剂在所述负极活性材料层中的质量占比为
0.5

【专利技术属性】
技术研发人员：王瀚晨，姜明泽，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：