鋰二次電池複合電極材料與鋰二次電池的製作方法

2023-11-11 06:46:57 1

鋰二次電池複合電極材料與鋰二次電池的製作方法【專利摘要】一種鋰二次電池複合電極材料與鋰二次電池，其中的鋰二次電池複合電極材料至少包括：電極活物粉體以及披覆於電極活物粉體的表面的納米披覆層。其中納米披覆層是由介穩態聚合物、化合物A、化合物B或其組合形成的，所述化合物A為具有反應型末端官能基的高分子單體，所述化合物B為雜環胺基芳香衍生物的起始劑，且納米披覆層對所述鋰二次電池複合電極材料的重量比例為0.005％～10％。【專利說明】鋰二次電池複合電極材料與鋰二次電池【
技術領域：
】[0001]本發明是有關於一種鋰二次電池(lithiumsecondarybattery)技術,且特別是有關於一種鋰二次電池複合電極材料與鋰二次電池。【
背景技術：
】[0002]鋰二次電池因具有高能量密度、高操作電壓、自放電率低及儲存壽命長的優點，故成為近年來備受矚目的電池系統，廣泛地用在手機、平板計算機、數字相機等可攜式(portable)電子應用產品。早期的鋰電池負極採用鋰金屬，正極為過渡金屬(transitionmetal)氧化物的層間化合物(intercalationcompound)(例如:LixCo02、LixMnO2),而電解質則為含鋰離子的非水性(non-aqueous)有機電解液，經過數次放電後，此種電池在負極上易產生樹枝狀(dendritic)結晶物，分開正負極材料用的隔離膜容易被刺穿而造成短路，電池會加速變熱，引發電解液與正極材料的分解反應，造成起火燃燒及爆炸等危險。[0003]因此，鋰二次電池的電極表面必須有一層保護層以避免直接接觸電解液，抑制電極去鋰化(delithiation)與電解液所產生的副反應。現有技術的正極表面的保護層的種類為金屬(例如Ag)、金屬氧化物(例如Al2O3'ZrO2)、金屬氟化物(例如AlF3'ZrF2)、與一些碳複合物(例如石墨烯graphene)等。皆是於正極表面披覆(coating)無機材料,工藝複雜而且成本高。由此可見，所訴求的鋰二次電池的電極表面的保護層除了促進電化學性和熱穩定性以外，至少需要能提升電池在高溫下的循環壽命(cyclelife)，而且工藝必須簡化以降低成本。【
發明內容】[0004]本發明提供一種鋰二次電池複合電極材料與一種鋰二次電池，含有介穩態聚合物所構成的複合電極，能有效提升電池在高溫下的循環壽命，顯著提高能量密度。[0005]本發明提出一種鋰二次電池複合電極材料，包括:電極活物粉體以及披覆於電極活物粉體的表面的納米披覆層。其中納米披覆層是由介穩態聚合物、化合物A、化合物B或其組合形成的，所述化合物A為具有反應型末端官能基的高分子單體，所述化合物B為雜環胺基芳香衍生物的起始劑，且納米披覆層對所述鋰二次電池複合電極材料的重量比例為0.005%~10%。[0006]在本發明的一實施例中，所述介穩態聚合物例如是由上述化合物A及上述化合物B反應生成，其中所述化合物A與所述化合物B的摩爾比為10:1至1:10。[0007]在本發明的一實施例中，所述化合物B由式(I)至式(9)其中之一表示:[0008]【權利要求】1.一種鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，包括:電極活物粉體；以及納米披覆層，披覆於該電極活物粉體的表面，其中該納米披覆層是由介穩態聚合物、化合物A、化合物B或其組合形成的，所述化合物A為具有反應型末端官能基的高分子單體，所述化合物B為雜環胺基芳香衍生物的起始劑，且該納米披覆層對所述鋰二次電池複合電極材料的重量比例為0.005%~10%。2.根據權利要求1所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該介穩態聚合物是由所述化合物A及所述化合物B反應生成，其中所述化合物A與所述化合物B的摩爾比為10:1至1:10。3.根據權利要求1或2所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，所述化合物B由式⑴至式(9)其中之一表不:4.根據權利要求1或2所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，所述化合物B是選自由咪唑、咪唑衍生物、吡咯、吡咯衍生物、吡唆、4-叔丁基吡唆、3-丁基吡啶、4-二甲氨基吡啶、2，4，6-三氨基-1，3，5，-三嗪、2，4-二甲基-2-咪唑咻、噠嗪、嘧啶與吡嗪所組成的族群。5.根據權利要求1或2所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，所述化合物A由式(10)至式(13)其中之一或其組合表不:6.根據權利要求1所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該電極活物粉體包括正極材料。7.根據權利要求6所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該納米披覆層的厚度為Inm~30nm之間。8.根據權利要求6所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該正極材料是選自由釩、鈦、鉻、銅、鑰、鈮、鐵、鎳、鈷及錳的鋰化氧化物、鋰化硫化物、鋰化硒化物、鋰化碲化物及其混合物所組成的族群。9.根據權利要求6所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該正極材料包括LiMn2O4'LiNixCoyO2'LiCoO2'LiFePO4'LiNixCoyMnzO2或LiNixMny02。10.根據權利要求1所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該電極活物粉體包括負極材料。11.根據權利要求10所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該納米披覆層的厚度為Inm~30nm之間。12.根據權利要求10所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該負極材料是選自由介穩相球狀碳、氣相成長碳纖維、納米碳管、焦炭、碳黑、天然石墨、人造石墨、乙炔黑、碳纖維、玻璃質碳、鋰合金及其混合物所組成的族群。13.—種鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，包括:電極板，由電極活物粉體所構成；以及第一納米披覆層，披覆於該電極板的表面，其中該第一納米披覆層是由第一介穩態聚合物、化合物A、化合物B或其組合形成的，所述化合物A為具有反應型末端官能基的高分子單體，所述化合物B為雜環胺基芳香衍生物的起始劑，且該第一納米披覆層對所述鋰二次電池複合電極材料的重量比例為0.005%~10%。14.根據權利要求13所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，更包括第二納米披覆層，位於該電極活物粉體的表面，該第二納米披覆層是由第二介穩態聚合物、所述化合物A、所述化合物B或其組合形成的，且該第二納米披覆層對所述鋰二次電池複合電極材料的重量比例為0.005%~10%。15.根據權利要求14所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該第一介穩態聚合物與該第二介穩態聚合物是各自獨立由所述化合物A及所述化合物B反應生成，其中所述化合物A與所述化合物B的摩爾比為10:1至1:10。16.根據權利要求13至15中任一項所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，所述化合物B由式(I)至式(9)其中之一表示:17.根據權利要求13至15中任一項所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，所述化合物B是選自由咪唑、咪唑衍生物、吡咯、吡咯衍生物、吡啶、4-叔丁基吡啶、3-丁基吡啶、4-二甲氨基吡啶、2，4，6-三氨基-1，3，5，-三嗪、2，4-二甲基-2-咪唑咻、噠嗪、嘧啶與吡嗪所組成的族群。18.根據權利要求13至15中任一項所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，所述化合物A由式(10)至式(13)其中之一或其組合表示:19.根據權利要求13所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該電極活物粉體包括正極材料。20.根據權利要求19所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該納米披覆層的厚度為Inm~30nm之間。21.根據權利要求19所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該正極材料是選自由釩、鈦、鉻、銅、鑰、鈮、鐵、鎳、鈷及錳的鋰化氧化物、鋰化硫化物、鋰化硒化物、鋰化碲化物及其混合物所組成的族群。22.根據權利要求19所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該正極材料包括LiMn2O4'LiNixCoyO2'LiCoO2'LiFePO4'LiNixCoyMnzO2或LiNixMnyO2023.根據權利要求13所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該電極活物粉體包括負極材料。24.根據權利要求23所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該納米披覆層的厚度為Inm~30nm之間。25.根據權利要求23所述的鋰二次電池複合電極材料，其特徵在於，該負極材料是選自由介穩相球狀碳、氣相成長碳纖維、納米碳管、焦炭、碳黑、天然石墨、人造石墨、乙炔黑、碳纖維、玻璃質碳、鋰合金及其混合物所組成的族群。26.—種鋰二次電池，其特徵在於，至少包括:至少一電極材料，所述電極材料權利要求1~25中任一項所述的鋰二次電池複合電極材料；非水性電解液，與所述電極材料接觸，其中該非水性電解液包括非水性溶劑與鋰鹽；以及隔離膜，位於該非水性電解液中。【文檔編號】H01M4/13GK103904295SQ201210585343【公開日】2014年7月2日申請日期:2012年12月28日優先權日:2012年12月25日【發明者】蔡麗端,林月微,方家振,吳偉新,謝登存申請人:財團法人工業技術研究院