专利名称：锂电池及其制造方法
技术领域：
本发明的一个或多个实施方式涉及包括含负极活性材料的负极的锂电池，和制造所述锂电池的方法。
背景技术：
通常，锂电池将化学物质之间的电化学氧化还原反应产生的化学能转变成电能。 常规的锂电池包括正极、负极和电解液。近来，随着对电子装置高性能需求的增长，其中所用的电池必须具有高容量和高功率输出。为了制造具有高容量的电池，可使用具有高容量或高电池充电电压的活性材料。在这点上，要求减少锂电池的膨胀，以改善锂电池的寿命特性和高温稳定性。
发明内容
本发明的一个或多个实施方式涉及一种锂电池，其具有减少的膨胀，且包括含钛酸锂的负极活性材料的负极。本发明的一个或多个实施方式涉及制造所述锂电池的方法。根据本发明的一个或多个实施方式，锂电池包括正极、负极、第一电解液和在所述负极上的第一层。所述负极可包括含钛酸锂的负极活性材料。所述第一电解液可包括非水有机溶剂和锂盐。所述第一层可在所述负极的至少一部分表面上，并可包括第一材料与第二材料和第三材料之一或二者的反应产物。所述第一材料可选自以下通式1所示的化合物、以下通式2所示的化合物和它们的组合。所述第二材料可为所述第一电解液中所含的一种组分或多种组分的组合，且所述第三材料可为所述负极中所含的一种组分或多种组分的组合。通式1通式权利要求
1. 一种锂电池，包括 正极；包括含钛酸锂的负极活性材料的负极； 含非水有机溶剂和锂盐的第一电解液；以及在所述负极的至少一部分表面上的第一层，所述第一层包括第一材料与第二材料和第三材料中至少一种的反应产物，其中所述第一材料包括选自由通式1所示的化合物、通式2所示的化合物和它们的组合组成的组中的化合物，所述第二材料包括所述第一电解液的至少一种组分，且所述第三材料包括所述负极的至少一种组分通式1通式2其中队至1 6各自独立地选自由氢原子；卤素原子；羟基A-C3tl烧基；C2-C3(1烯基K1-C3tl 烷氧基；c5-c3Q芳基；c2-c3Q杂芳基；被选自由羟基、卤素原子、C1-C30烷基和C1-C3tl烷氧基组成的组中的至少一种取代基取代WC1-C3tl烷基；被选自由羟基、卤素原子、C1-C30烷基和 C1-C30烷氧基组成的组中的至少一种取代基取代的C2-C3tl烯基；被选自由羟基、卤素原子、 C1-C30烷基和C1-C3tl烷氧基组成的组中的至少一种取代基取代的C1-C3tl烷氧基；被选自由羟基、卤素原子、C1-C3tl烷基和C1-C3tl烷氧基组成的组中的至少一种取代基取代的C5-C3tl芳基； 和被选自由羟基、卤素原子、C1-C30烷基和C1-C3tl烷氧基组成的组中的至少一种取代基取代 WC2-C3tl杂芳基组成的组中。
2.如权利要求1所述的锂电池，其中R1至&各自独立地选自由氢原子；-F；甲基；乙基；丙基；丁基；戊基；己基；庚基；辛基；甲氧基；乙氧基；丙氧基；丁氧基；戊氧基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的甲基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的乙基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的丙基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的丁基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的戊基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的己基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的庚基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的辛基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的甲氧基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的乙氧基；被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的丙氧基；被选自由羟基和-F 组成的组中的至少一种取代基取代的丁氧基；和被选自由羟基和-F组成的组中的至少一种取代基取代的戊氧基组成的组中。
3.如权利要求1所述的锂电池，其中R1至&都为氢原子。
4.如权利要求1所述的锂电池，其中所述第一电解液进一步包括所述第一材料。
5.如权利要求1所述的锂电池，其中所述负极进一步包括导电剂。
6.如权利要求1所述的锂电池，其中对所述第一层辐射具有I486.SeV激发能的X射线所得光谱的Ols谱包括具有530. 5eV结合能的A区和具有532. OeV结合能的B区，其中所述A区的结合能强度与所述B区的结合能强度之比在13至17的范围内。
7.如权利要求1所述的锂电池，其中对所述第一层辐射具有I486.SeV激发能的X射线所得光谱的Ols谱包括具有532. OeV结合能的B区和具有533. 5eV结合能的C区，其中所述B区的结合能强度与所述C区的结合能强度之比在10 10至10 1的范围内。
8.如权利要求1所述的锂电池，其中对所述第一层辐射具有I486.SeV激发能的X射线所得光谱的Ols谱包括具有530. 5eV结合能的A区、具有532. OeV结合能的B区和具有 533. 5eV结合能的C区，其中所述A区的结合能强度与所述B区以及所述C区的结合能强度之比为2 10 6。
9.如权利要求1所述的锂电池，其中所述第一材料为马来酸酐和琥珀酸酐中的至少一种。
10.一种制造锂电池的方法，包括 提供锂电池组件，所述锂电池组件包括 正极；包括含钛酸锂的负极活性材料的负极；和第二电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和第一材料，所述第一材料包括选自由通式1所示的化合物和通式2所示的化合物组成的组中的至少一种化合物；以及对所述锂电池组件进行形成工艺以形成锂电池，所述形成工艺包括在1. 5V至2. 8V电压下熟化所述锂电池组件， 其中所述锂电池包括 正极；包括含钛酸锂的负极活性材料的负极； 包括非水有机溶剂和锂盐的第一电解液； 第一电解液包括非水有机溶剂和锂盐；以及所述负极的至少一部分表面上的第一层，所述第一层包括第一材料与第二材料和第三材料中至少一种的反应产物，其中所述第一材料包括选自由通式1所示的化合物、通式2所示的化合物和它们的组合组成的组中的化合物，所述第二材料包括所述第一电解液的至少一种组分，且所述第三材料包括所述负极的至少一种组分
11.如权利要求10所述的方法，其中R1至&都为氢原子。
12.如权利要求10所述的方法，其中基于100重量份的所述非水有机溶剂和所述锂盐的总重量，所述第一材料以0. 1至10重量份范围内的量存在于所述第二电解液中。
13.如权利要求10所述的方法，其中对所述锂电池组件进行所述形成工艺导致在所述负极的至少一部分表面上形成第二层，所述第二层包括所述第一材料与所述第二材料和所述第三材料中的至少一种的反应产物。
14.如权利要求13所述的方法，其中对所述第二层辐射具有1486.SeV激发能的X射线所得光谱的Ols谱包括具有530. 5eV结合能的A区和具有532. OeV结合能的B区，其中所述A区的结合能强度与所述B区的结合能强度之比在13至17的范围内。
15.如权利要求13所述的方法，其中对所述第二层辐射具有1486.SeV激发能的X射线所得光谱的Ols谱包括具有532. OeV结合能的B区和具有533. 5eV结合能的C区，其中所述B区的结合能强度与所述C区的结合能强度之比在10 10至10 1的范围内。
16.如权利要求13所述的方法，其中对所述第二层辐射具有1486.SeV激发能的X射线所得光谱的Ols谱包括具有530. 5eV结合能的A区、具有532. OeV结合能的B区和具有 533. 5eV结合能的C区，其中所述A区的结合能强度与所述B区以及所述C区的结合能强度之比为2 10 6。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述第二层与所述第一层基本相同。
18.如权利要求10所述的方法，其中作为所述形成工艺的结果，所述第二电解液变成所述第一电解液。
19.如权利要求10所述的方法，其中所述形成工艺进一步包括在1.5V至2. 8V电压下熟化所述锂电池组件之前，将所述锂电池组件在室温下放置48至72小时。
20.如权利要求10所述的方法，其中所述第一材料为马来酸酐和琥珀酸酐中的至少一种。
全文摘要
本发明各实施方式涉及包括含钛酸锂负极活性材料的负极的锂电池，以及制造所述锂电池的方法。所述锂电池包括正极、负极、第一电解液和在所述负极上的第一层，其中所述负极可包括含钛酸锂的负极活性材料，所述第一电解液可包括非水有机溶剂和锂盐，且所述第一层可在所述负极的至少一部分表面上，并可包括第一材料与第二材料和第三材料之一或二者的反应产物。所述第一材料可选自以下通式1所示的化合物、以下通式2所示的化合物和它们的组合。所述第二材料可为所述第一电解液中所含的一种组分或多种组分的组合，且所述第三材料可为所述负极中所含的一种组分或多种组分的组合。本发明的锂电池具有改善的寿命特性和高温稳定性。
文档编号H01M10/052GK102290562SQ20111018640
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者吴美贤, 朴奈婡, 林珍赫, 金镇诚, 韩秀熙 申请人:三星Sdi株式会社