专利名称：胶体和液体锂离子电池正电极的制备技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及胶体和液体锂离子电池中最重要的元件--正电极的制备技术。
胶体锂离子电池(或称为聚合物锂离子电池、锂聚合物电池)是液体锂离子电池的升级换代产品。尽管目前液体锂离子电池仍然是全球手机市场上的主力电源。但是，随着技术的更新和发展，OEM和手机用户已经对电池提出了更高的要求，例如更薄、更轻、任意形状、更高能量密度、更安全和更低价格。液体锂离子电池不仅在薄、轻、任意形状和能量密度方面都不能满足要求。而且，由于液体锂离子电池中使用易燃和腐蚀性液体作为电解质，其安全性能一直令手机生产厂商和用户担心。电池漏液造成电子器件腐蚀和损坏的事故也时有发生。此外，液体锂离子电池的制造工艺复杂，成本高、价格贵，例如，需要使用昂贵的激光焊接机封接电池外壳。因此，研发新一代电池势在必行。
美国等工业发达国的电池公司自从1994年起开始研发聚合物锂离子电池，例如美国彪阔公司(Bell Communication Research Inc.)、长寿电池公司(Ultralife Battery Inc.)、畏伦斯公司(Valence TechnologyInc.)、韩国的三星和日本的日立等公司先后在专利中宣称，发明了聚合物锂离子电池。该类电池采用金属网(或金属箔)作为电极的基片，电极膜涂布在金属网上，固体聚合物电解质代替了液体电解质，叠片式电池芯代替了卷绕式电池芯，铝泊/塑料复合软外包装代替了金属(铝或钢)壳。此类聚合物锂离子电池的优点是外型尺寸变化容易和简便，可以根据用户的要求度身订造电池，对于2mm以下的超簿型电池更加有利。
但是，此类聚合物锂离子电池的正电极配方几乎都是从老一代液体锂离子电池的正电极配方抄袭而来，即正电极的活性材料仍然是锂钴氧化物(LiCoO2)，其它非活性材料的物性和配比也没有多少改变。尽管外包装材料由铝泊/塑料复合膜软外包装取代了金属(不锈钢或铝)壳，使体积和重量都稍有减少，但是，由于正电极配方成份没有改变，其中的活性材料也照搬不动，因此，此类聚合物锂离子电池的体积比能量密度和重量比能量密度与液体锂离子电池的体积比能量密度和重量比能量密度相接近。从室温下的技术性能来看，聚合物锂离子电池并不比液体锂离子电池优越多少。相反，由于电解质是固态或固-液二相体系，内阻增大，在低温放电、室温大电流充放电等方面，聚合物锂离子电池反而不如液体锂离子电池。因此，聚合物锂离子电池的技术性能需要改进。
正极材料是锂离子电池的各种元件中最关键的一个，它不仅关系到电池产品的技术性能，如放电容量，循环寿命，充放速率和低温特性，而且直接决定电池安全性能的好坏。为了改善现有聚合物锂离子电池的技术性能，同时又保持其安全性，使用新技术来制备正极材料是至关重要的。因此，本发明的目的是提供一种新的工艺技术来制备胶态锂聚合物电池的正电极。采用本发明工艺方法生产出的胶体锂离子电池与现有技术生产的聚合物锂离子电池或液体锂离子电池相比，具有超高能量密度、更好的安全性能和更低的生产成本。
本发明提供的正电极制备技术的特点是，根据胶体锂离子电池使用软外包装的特点和更薄、更轻、更高能量密度和灵活设计的市场要求，将正电极材料的最新科研成果应用到正电极制备中，尽可能加大正反应来提高放电能量密度和降低副反应来减少充涨现象。本发明所提供的正电极制备技术不仅适用于胶体锂离子电池生产工艺过程，而且也可以应用于液体锂离子电池产品。以下首先对正电极材料的研发历史背景做概述，然后对本发明所提供的正电极制备技术做详细描述，其中包括成分配方、生产工艺和测试方法。
权利要求
1.一种胶体锂离子电池(也称为锂聚合物电池或锂离子聚合物电池或聚合物锂离子电池)的正电极制备技术，其中包括成分配方、制备工艺和测试方法。
2.根据权利要求1，正电极是由活性物质和非活性物质组成。其中活性物质是由二种或三种锂插嵌氧化物组合而构成二元系统或三元系统。这些锂插嵌氧化物可以是单体或是固溶体。
3.根据权利要求1，二元系统成分配方是LiCoO2/LiCo0.2Ni0.8-xAlxO2(x＝0～0.10)。该二元系统的配比是LiCoO2∶LiCo0.2Ni0.8-xAlxO2(x＝0～0.10)＝100∶0～0∶100。
4.根据权利要求1，三元系统成分配方是LiCoO2/LiMn2O4/LiCo0.2Ni0.8-xAlxO2(x＝0～0.10)。该三元系统的配比是LiCoO2∶LiMn2O4∶LiCo0.2Ni0.8-xAlxO2(x＝0～0.10)＝98∶1∶1～1∶98∶1～1∶1∶98。
5.根据权利要求1和2，正电极的制备工艺是将二元系统或三元系统的锂插嵌氧化物以物理方式混合在一起。其混合方式可以是干/湿混合法或是湿混法。
6.根据权利要求3、4和5，干/湿混合法是将干粉料按成分配方比例和按次序放入干混机械中混合一段时间后，然后再与聚合物贴结剂的有机溶液一起进行湿法混合。
7.根据权利要求3、4和5，湿混合法是将干粉料按成分配方比例和按次序加入到聚合物贴结剂的有机溶液中一起进行湿法混合。
8.本发明提供的正电极制备技术，不仅应用于胶体锂离子电池，也适用于液体锂离子电池产品。
全文摘要
本发明提供了一种按照胶体锂离子电池的结构和特点而设计的正电极制备技术。该正电极制备技术是根据胶体锂离子电池使用软外包装的特点和更薄、更轻、更高能量密度和灵活设计的市场要求，按照用户的实际需要来设计电池的正电极，合理地和灵活地将各类锂插嵌氧化物组合和混合在一起用作为正电极活性材料。这些物理混合体有二元系统和三元系统。二元混合系统的特点是放电能量密度与LiCoO
文档编号H01M4/04GK1467867SQ0213006
公开日2004年1月14日 申请日期2002年8月7日 优先权日2002年8月7日
发明者黄穗阳 申请人:黄穗阳