【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰電池，特別涉及一種鋰離子電池。
技術介紹
1、尖晶石鋰錳氧化物作為鋰離子電池正極材料近年來備受關注并廣泛應用。其獨特的尖晶石結構賦予其高電導率和快速離子擴散能力，使其在高功率應用中表現優異。此外，尖晶石鋰錳氧化物的原材料豐富且成本低廉，相較于鈷酸鋰和鎳鈷錳酸鋰等其他正極材料，具有顯著的經濟優勢。
2、然而，尖晶石鋰錳氧化物在實際應用中也面臨一些挑戰。
3、例如，由于尖晶石鋰錳氧化物特有的高溫循環性能，其在前期循環過程中容易發生急速的衰退，這主要是由于錳離子在充放電過程中容易溶解到電解液中，導致正極材料結構的破壞，從而使得活性鋰在電池的前期循環中快速損失；而在后500圈的循環過程中，尖晶石鋰錳氧化物的衰退速度降低，呈現前面下降快，后面下降慢的趨勢。
4、由此，針對尖晶石鋰錳氧化物的特有性能，本申請提出了一種技術方案，針對尖晶石鋰錳氧化物的特有體系，采用雙補鋰劑策略，使用兩種正極補鋰劑分別彌補含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池的首圈或前幾圈循環過程中的活性鋰損失以及整個電池壽命前半程的活性鋰損失。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提出了一種鋰離子電池，采用雙重補鋰策略，分別彌補含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池的首圈或前幾圈循環過程中的活性鋰損失以及整個電池壽命前半程的活性鋰損失。本專利技術的技術方案具體實施如下：
2、一種鋰離子電池，包括正極、負極、電解質；所述正極包括尖晶石鋰錳氧化物、第一正極補鋰劑和第二正極補鋰
3、所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池的前三圈循環結束時消耗量大于70％；
4、所述第二正極補鋰劑在所述鋰離子電池的80-120圈循環內損失完畢。
5、本專利技術中，第一正極補鋰劑用于彌補含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池在首次循環和前三圈循環過程中的活性鋰損失。需要說明的是，本專利技術中的第一正極補鋰劑，其作用和常規的首充補鋰劑相同，均是為了彌補電池首充循環的活性鋰損失。本專利技術對第一正極補鋰劑并未特別限定，只要第一正極補鋰劑能夠滿足鋰離子電池在鋰離子電池的前三圈循環結束時消耗量大于70％即可。在實際應用中，第一正極補鋰劑可以選擇鈷酸鋰、鎳酸鋰、鐵酸鋰、li2o2中的一種或者幾種結合。
6、另外，由于含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池在電池循環后期的衰退速度降低，對補鋰劑的需求不大，本專利技術針對其在電池循環前期的活性鋰的損失，通過第二正極補鋰劑進行補充，就能極大程度地改善含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池的電池循環性能。本專利技術中，第二正極補鋰劑和第一正極補鋰劑的性能不同，其要滿足電池循環前期的鋰離子緩慢釋放，同時要滿足在鋰離子電池的80-120圈循環內損失完畢。
7、優選地，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池的首次循環中的消耗量為70％，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池前三圈循環中的消耗量為80％；
8、所述第二正極補鋰劑在所述鋰離子電池的前三圈循環中的不可逆容量損失≤20％，且在所述鋰離子電池中的完整電池壽命的前100圈循環的不可逆容量損失≥80％；
9、優選地，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池正常使用的前三圈循環中的消耗量為90％；
10、所述第二正極補鋰劑在所述鋰離子電池的前三圈循環中的不可逆容量損失≤10％，且在所述鋰離子電池中的完整電池壽命的前100圈循環的不可逆容量損失≥90％；
11、更優選地，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池正常使用的前三圈循環中的消耗量為95％；
12、所述第二正極補鋰劑在所述鋰離子電池的前三圈循環中的不可逆容量損失≤5％。
13、本領域技術人員應當知曉，補鋰劑消耗量越大，則補鋰效果越好。因此，可以被理解的是，第一正極補鋰劑在首次循環和電池正常使用的前三次循環的消耗量越高，則鋰離子電池在高溫下的短期存儲容量恢復率越高。而第二正極補鋰劑在電池完整壽命的前期循環中消耗量越大，則鋰離子電池在高溫下的長期存儲容量恢復率越高。
14、另外，需要說明的是，本專利技術所稱的“短期”，指的是鋰離子電池在首次循環以及首次正常使用的前幾次循環，而本專利技術所稱的“長期”，是相對于“短期”而言，其仍屬于電池完整壽命的前期循環。
15、優選地，所述第二正極補鋰劑的充電截止電壓大于4.2v。
16、需要說明的是，第二正極補鋰劑的充電截止電壓，并非電池充電時的電壓控制操作，而是材料特性。在含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池的充放電循環過程中，由于尖晶石鋰錳氧化物的充電截止電壓為4.2v，而第二正極補鋰劑的充電截止電壓大于4.2v，這樣就能保證第二正極補鋰劑的添加不會影響鋰離子電池的正常充放電過程。
17、優選地，所述第一正極補鋰劑脫鋰電位低于所述尖晶石鋰錳氧化物。
18、優選地，所述鋰離子電池在制備過程中和循環過程中的電壓下限大于3.0v，電壓上限小于4.2v。
19、由于高電壓體系對電解質的要求過高，導致現有的技術無法完全匹配由于含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池的生產工藝要求及成本需求。因此，本專利技術基于含尖晶石鋰錳氧化物的鋰離子電池的特性，采用低電壓體系制備鋰離子電池，從而避免了高電壓體系的應用。
20、優選地，所述尖晶石錳氧化物的結構式為：
21、li(1+b)mn2-b-cmo4-aqa；
22、上式中，0≤a≤1，0≤b≤0.3，0≤c≤1；m為選自包括mg、al、ni、co、fe、cr、cu、b、ca、nb、mo、sr、sb、w、b、ti、v、zr和zn中的至少一種元素，q為選自包括n、f、s、和cl中的至少一種元素。
23、在具體應用中，a可以選擇0-1之間的任意數值，b可以選擇0-0.3之間的任意數值，c可以選擇0-1之間的任意數值。值得說明的是，當a選擇0，尖晶石錳氧化物不含q，其分子式為li(1+b)mn2-b-cmo4。例如，li4mn5o12。此時，b＝1/3，c＝0。
24、優選地，所述第二正極補鋰劑的充電截止電壓小于4.5v。
25、需要說明的是，該第二正極補鋰劑的充電截止電壓指的是材料特性，并非電池實際過程中的充放電截止電壓。
26、優選地，所述第二正極補鋰劑是層狀鋰錳氧化物，其分子結構式如下：
27、層狀結構的鋰錳氧化物結構式如下：xli2mno3-(1-a)limo2；
28、m選自al、mg、mn、ni、co、cr、v、fe、cu、zn、ti和b中任一種或m同時應用的上述元素的兩種以上元素。
29、優選地，所述正極中，所述第一正極補鋰劑的含量為3％-15％。
30、在具體應用中，所述第一正極補鋰劑的含量可以選擇3％、5％、8％、10％、15％等。以上數值僅為示例，并非限定。
31、將第一正極補鋰劑的含量設置在上述范圍內，能夠保證首充循環和前三圈循環的補鋰效果，同時又能滿足第一正極補鋰劑在本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鋰離子電池，包括正極、負極、電解質，其特征在于，所述正極包括尖晶石鋰錳氧化物、第一正極補鋰劑和第二正極補鋰劑；
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池的首次循環中的消耗量為70％，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池前三圈循環中的消耗量為80％；
3.如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第二正極補鋰劑的充電截止電壓大于4.2V。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一正極補鋰劑脫鋰電位低于所述尖晶石鋰錳氧化物。
5.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池在制備過程中和循環過程中的電壓下限大于3.0V，電壓上限小于4.2V。
6.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述尖晶石錳氧化物的結構式為：
7.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述第二正極補鋰劑的充電截止電壓小于4.5V。
8.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述第二正極補鋰劑是層狀鋰錳氧化物，其分子
9.根據權利要求10所述的一種鋰離子電池，其特征在于，所述正極中，所述第一正極補鋰劑的含量為3％-15％。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池，包括正極、負極、電解質，其特征在于，所述正極包括尖晶石鋰錳氧化物、第一正極補鋰劑和第二正極補鋰劑；
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池的首次循環中的消耗量為70％，所述第一正極補鋰劑在所述鋰離子電池前三圈循環中的消耗量為80％；
3.如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第二正極補鋰劑的充電截止電壓大于4.2v。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述第一正極補鋰劑脫鋰電位低于所述尖晶石鋰錳氧化物。
5.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈志鵬，王林，
申請(專利權)人：上海上汽清陶能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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