[發明專利]鋰二次電池

無效

• 申請號: 200880009640.1
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101657932A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: H·羅斯克勞瑟;F·克雷斯曼;G·M·辛特拉;A·卡普蘭;M·R·斯通;K·S·南津達斯瓦米;R·K·霍爾曼
• 申請（專利權）人: 吉列公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M4/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李 帆

技術領域

本發明涉及電池、以及相關的組件及方法。

發明背景

電池或電化學電池，例如一次堿性電池或二次鋰電池，通常用作電能 來源。電池包含通常稱作陽極的負極和通常稱作陰極的正極。陽極包含可 被氧化的活性材料；陰極包含或消耗可被還原的活性材料。陽極活性材料 能夠還原陰極活性材料。為了防止陽極材料與陰極材料的直接反應，陽極 和陰極通過分隔體彼此電隔離。

當在裝置中使用電池作為電能來源時，陽極和陰極之間實現電接觸， 使電子流過裝置，發生各自的氧化和還原反應以提供電能。與陽極和陰極 接觸的電解質包含流過位于電極之間的分隔體的離子以在放電期間保持電 池整體的電荷平衡。

可充電電池，也稱為二次電池，包含通過充電而再生的活性材料。當 這些電池產生的能量降至最佳效率之下時，取決于它們的構造，這些電池 可以許多方式中的任何一種再充電。基于電池的化學組成將可充電電池分 解成兩大類。這兩類(堿性二次電池和鋰二次電池)包含多種電池類型。

目前一些用于許多消費電子器件應用的鋰離子電池可在1小時內充足 電。最近，可用于電動工具應用的高功率鋰離子電池已上市，其聲稱需要 15至30分鐘的充電時間。然而，較快的充電時間和高功率放電可導致顯 著降低的循環壽命。需要能夠在10秒鐘內遞送和/或充電其容量的至少 10％的小電池。此類電池可具有許多應用，例如用于電動剃刀和其它消費 裝置中。

發明概述

本發明涉及具有快速充電接受速率的電池。

在一個方面，本發明的特征在于電池具有的外殼具有小于16.4cc的 體積。外殼包括具有涂覆有陰極組合物的集流體的陰極、陽極、以及在陽 極與陰極之間的分隔體。陰極組合物優選包括LiFePO₄。涂覆的集流體優 選具有介于15μm和120μm之間的厚度。

在另一方面，本發明的特征在于制備電池的方法，所述方法包括以任 何順序將涂覆有陰極組合物的陰極集流體、陽極和分隔體一起或單獨地插 入到外殼中。

電池的實施方案可包括下列一個或多個特征。電池可具有約15秒鐘 或更少時間內約10％容量(例如約10秒鐘或更少時間內約10％容量)的 充電接受速率，大于或等于1000瓦特每升(例如，大于或等于2000瓦特 每升，大于或等于3000瓦特每升，大于或等于4000瓦特每升，大于或等 于5000瓦特每升)的連續放電功率密度，大于或等于0.13％容量/秒/cc (例如，大于或等于0.20％容量/秒/cc，或者大于或等于0.30％容量/秒 /cc)的充電功率密度，和/或大于或等于1000次循環(例如，大于或等 于2000次循環，或者大于或等于3000次循環)的循環壽命。電池可具有 小于45mΩ(例如，20至50mΩ，20至40mΩ，30至50mΩ，30至40m Ω，或35至40mΩ)的內阻。電池可為一次或二次電池。

陰極、陽極、和/或分隔體可螺旋卷繞、圍繞刀片卷繞、堆疊、或折 疊。

陽極可包括碳基材料，例如中間相炭微球材料。陰極、陽極和分隔體 可螺旋卷繞。

外殼可具有小于或等于16.4cc(例如，小于或等于15cc，或者小于 或等于10cc)的體積。在一些實施方案中，外殼可具有小于或等于18mm (例如，小于15mm，或者小于10mm)的直徑，和/或小于或等于65mm (例如，小于或等于50mm，或者小于或等于30mm)的高度。外殼可為圓 柱形或棱柱。

所述方法可包括圍繞芯軸卷繞涂覆有陰極組合物的陰極集流體、陽 極、和/或分隔體。芯軸優選具有一至兩毫米的直徑。所述方法可包括圍 繞刀片卷繞涂覆有陰極組合物的陰極集流體、陽極、和/或分隔體。刀片 可具有0.3mm至1.0mm的厚度。在一些實施方案中，刀片可具有大于或等 于20mm的寬度以及大于或等于0.3mm的厚度。所述方法可包括將涂覆有 陰極組合物的陰極集流體、陽極、和/或分隔體堆疊在外殼內。

實施方案可具有下列一個或多個優點。電池可具有快速充電時間、高 放電速率、以及高循環壽命。電池一般可具有良好的安全特性、有限的氣 體釋放、良好的熱耗散、以及良好的高電流放電性能。

本發明一個或多個實施方案的細節闡述于附圖和以下說明中。通過閱 讀說明書、附圖以及權利要求書，本發明的其它特征、目的和優點將變得 顯而易見。