便携式电子设备的锂离子电池.pdf

一种便携式电子设备的锂离子电池，包括壳体、壳体内的正极活性材料、负极活性材料以及这些材料构成的电极、电极间的隔膜和电解质等，其特征在于：正极活性材料是采用锂钴氧化物(LiCoO2)与锂锰氧化物(LiMn2O4)混合而成的复合材料。用作移动电话、数码相机、MP3等随身携带电子设备的电源，具有电池成本低、性能优，克服了锂离子电池容易膨胀问题，提高了电池的过充电性能。

1、  一种便携式电子设备的锂离子电池，包括壳体、壳体内的正极活性材料、负极活性材料以及这些材料构成的电极、电极间的隔膜和电解质等，其特征在于：正极活性材料是采用锂钴氧化物(LiCoO₂)与锂锰氧化物(LiMn₂O₄)混合而成的复合材料。

2、  根据权利要求1所述的一种便携式电子设备的锂离子电池，其特征在于：所说的正极活性材料包括30-70wt％的锂钴氧化物(LiCoO₂)和30-70wt％锂锰氧化物(LiMn₂O₄)

3、  根据权利要求1或2所述的一种便携式电子设备的锂离子电池，其特征在于：所说的锂钴氧化物(LiCoO₂)具有5--10μm粒径。

4、  根据权利要求1或2所述的一种便携式电子设备的锂离子电池，其特征在于：所说的锂锰氧化物(LiMn₂O₄)具有8--20μm粒径。

说明书 便携式电子设备的锂离子电池
技术领域
本发明涉及利用直接转变化学能为电能的方法与装置技术领域，尤其是涉及以无机氧化物作为活性材料组成的电极技术领域。
发明背景
近年来，为适应电子设备，尤其是移动电话、数码相机、MP3等通讯设备和随身携带的电子设备发展的需要，对作为必要构件的电池地要求也越来越高，包括低廉的价格、优越的性能、微小的体积等；但是普通的锂钴氧化物(LiCoO₂)材料由于稀有金属钴的价格昂贵，导致电池成本居高不下；同时锂钴氧化物(LiCoO₂)材料充电时的膨胀性能，使电池的厚度难于控制，因电池充电时内部膨胀致使电池厚度超标；再次是锂钴氧化物(LiCoO₂)材料的抗过充电性能低，电池的过充电压低；采用价格低廉的锂锰氧化物(LiMn₂O₄)材料来替代昂贵的锂钴氧化物(LiCoO₂)材料，已有多人提出，但锂锰氧化物(LiMn₂O₄)材料的克比容量低，只有100mAh/g，仅为锂钴氧化物(LiCoO₂)材料的2/3，要达到与锂钴氧化物(LiCoO₂)材料制作的相同容量电池，势必增大体积，这对便携式电子设备是不适宜的；为降低成本，又有高的重复稳定性以及好的环境相容性，有人提出一种锂-锰、镍氧化物Li(Mn_xNi_1-x)O₂作为电极材料，见我国发明专利申请公开说明书，公开号：CN1402889A；但制作这种化合物比较复杂，较难实施。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术之不足，提供一种制作方便、成本较低、充电时内部不会产生膨胀，因而厚度可控制、过充电性能较高等有优良综合性能的便携式电子设备的锂离子电池。
为实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种便携式电子设备的锂离子电池，包括壳体、壳体内的正极活性材料、负极活性材料以及这些材料构成的电极、隔膜和电解质等，其特征在于正极活性材料的制备是采用锂钴氧化物(LiCoO₂)与锂锰氧化物(LiMn₂O₄)按一定比例混合而成的复合材料。
上已述及，锂锰氧化物(LiMn₂O₄)材料价格低廉，但克比容量低，只有100mAh/g，单独作为锂离子电池的正极活性材料，电池体积需增大，对于便携式电子设备不适用；但锂锰氧化物(LiMn₂O₄)材料与锂钴氧化物(LiCoO₂)材料有几项性能是互补的：一是锂锰氧化物(LiMn₂O₄)材料充电时材料呈收缩状态；二是其过充电性能高，比锂钴氧化物电池高了0.5V。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明加以详述。
实施例1
步骤之一：制备一种复合正极活性材料
取粒径为5--10μm的锂钴氧化物(LiCoO₂)与粒径为8--20μm锂锰氧化物(LiMn₂O₄)各50份重量，置于球磨机中混合2小时，另加入3.5重量的份导电乙炔黑，再在球磨机中混合2小时，取出混合物在200℃真空状态下干燥24小时，即为复合正极活性材料；
步骤二：使用该复合正极活性材料制成正电极
以100份重量的复合正极活性材料与95份重量的溶剂和5份重量的粘结剂混合制成浆料；其中溶剂为N-甲基-2吡咯烷酮，粘结剂为聚偏氟乙烯；把浆料涂敷在铝电流集电体上，涂敷厚度为18μm，在120℃下真空状态干燥2小时，即为复合正极活性材料的正电极；将该电极在60kgf/cm的压力下辊压，并剪切成360×40mm的长条；
步骤三：便携式电子设备的锂离子电池的制造
将剪切好的复合正极活性材料的正电极和包括石墨为负极活性材料制成铜电流集电体上的负极被卷绕制成长方形卷芯，并装入不锈钢壳体中；正极连到壳盖的铆钉上，负极焊接在不锈钢壳体上；正负极层间由隔膜隔离，隔膜材料采用微孔聚丙烯膜；壳体内注有电解质，电解质由溶解1M六氟磷酸锂(LiPF₆)的碳酸亚乙酯和二甲基碳酸酯(以1vol/1vol比例)制得的混合物。
实施例2
将实施例1的步骤一中锂钴氧化物(LiCoO₂)与锂锰氧化物(LiMn₂O₄)的混合重量比改为30∶70，以制得复合正极活性材料；其余重复实施例1。
实施例3
将实施例1的步骤一中锂钴氧化物(LiCoO₂)与锂锰氧化物(LiMn₂O₄)的混合重量比改为70∶30，以制得复合正极活性材料；其余重复实施例1。
实施例4
在实施例1中变换负电极，该负电极由铜电流集电体和炭微球活性材料组成，其余重复实施例1。
实施例5
在实施例2中变换负电极，该负电极由铜电流集电体和炭微球活性材料组成，其余重复实施例1。
实施例6
在实施例3中变换负电极，该负电极由铜电流集电体和炭微球活性材料组成，其余重复实施例1。
对比案例1
除了通过以100％锂钴氧化物(LiCoO₂)制备正极活性材料之外，其余重复实施例1。
对比案例2
除了通过以100％锂锰氧化物(LiMn₂O₄)制备正极活性材料之外，其余重复实施例1。
对比案例3
除了将负电极变换为由铜电流集电体和炭微球活性材料组成外，其余重复对比案例1。
对比案例4
除了将负电极变换为由铜电流集电体和炭微球活性材料组成外，其余重复对比案例2。
根据实施例1-6及对比案例1-4，各种电池的性能比较列表如下：