[發明專利]高能量鋰離子二次電池

無效

• 申請號: 200980118046.0
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN102037602A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 詹姆斯·P·巴克利;蘇吉特·庫馬爾
• 申請（專利權）人: 安維亞系統公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M4/04;H01M4/48;H01M4/62;H01M4/64
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

1.一種鋰離子二次電池，其包含含正電極活性材料和粘合劑的正電極、含第一嵌鋰組合物的負電極、含鋰離子的電解質和在所述正電極與所述負電極之間的隔離物，所述電池當自4.6V放電至2.0V時具有至少約240Wh/kg的放電能量密度，其中所述正電極活性材料包含第二嵌鋰組合物。

2.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中所述正電極包含至少約92重量百分比的所述正電極活性材料且其中所述第二嵌鋰組合物由式xLiMO₂·(1-x)Li₂M′O₃表示，其中M為一種或多種三價金屬離子，其中至少一種金屬離子是Mn⁺³、Co⁺³或N⁺³，且M′表示一種或多種具有+4的平均化合價的金屬離子，且0＜x＜1。

3.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中第二嵌鋰組合物進一步包含約0.1摩爾百分比至約10摩爾百分比的金屬氟化物作為涂層。

4.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中所述正電極包含約0.1重量百分比至5重量百分比的不同于所述第二嵌鋰組合物的導電劑。

5.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中所述正電極包含約0.5重量百分比至7.9重量百分比的聚合物粘合劑。

6.根據權利要求5所述的鋰離子二次電池，其中所述聚合物粘合劑的平均分子量為至少約800,000原子質量單位。

7.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中所述負電極在集電器的單側上具有約65微米至約200微米的厚度。

8.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中所述電池具有至少約250Wh/kg至550Wh/kg的放電能量密度。

9.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中所述電池具有至少約550Wh/l的體積放電能量密度。

10.一種鋰離子二次電池，其包含正電極、含第一嵌鋰組合物的負電極和在所述正電極與所述負電極之間的隔離物，

其中所述正電極包含至少約92重量百分比的正電極活性材料、約0.1重量百分比至5重量百分比的導電劑和約0.5重量百分比至7.9重量百分比的聚合物粘合劑；

其中所述正電極活性材料包含由式xLiMO₂·(1-x)Li₂M′O₃表示的第二嵌鋰組合物，其中M為一種或多種三價金屬離子，其中至少一種金屬離子是Mn⁺³、Co⁺³或Ni⁺³，且M′表示一種或多種具有+4的平均化合價的金屬離子且0＜x＜1，且其中任選存在的氟摻雜劑可替換所述式中至多約1原子百分比的氧；且

其中所述正電極的密度為至少約2.5g/mL。

11.根據權利要求10所述的鋰離子二次電池，其中所述第二嵌鋰組合物由式Li_1+xNi_αMn_βCo_γO₂表示，其中x在約0.05至約0.25的范圍內，α在約0.1至約0.4的范圍內，β在約0.4至約0.65的范圍內，且γ在約0.05至約0.3的范圍內。

12.根據權利要求10所述的鋰離子二次電池，其中正電極材料進一步包含約0.1摩爾百分比至約10摩爾百分比的金屬氟化物作為涂層。

13.根據權利要求12所述的鋰離子二次電池，其中所述金屬氟化物包含AlF₃。

14.根據權利要求10所述的鋰離子二次電池，其中所述第二嵌鋰組合物由式Li_1+xNi_αMn_βCo_γM″_δO_2-z/2F_z表示，其中x在約0.05至約0.25的范圍內，α在約0.1至約0.4的范圍內，β在約0.4至約0.65的范圍內，γ在約0.05至約0.3的范圍內，δ在約0至約0.1的范圍內且z在約0至約0.1的范圍內，且其中M″為Mg、Zn、Al、Ga、B、Zr、Ti、Ca、Ce、Y、Nb或其組合。