[發(fā)明專(zhuān)利]具有氟化碳陰極材料的混合物的非水電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080063015.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102754249A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.張;M.德斯蒂芬;V.武;J.C-H.常;H.J.邦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 伊格皮切爾科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/133
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/133
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李連濤;林森

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2009年12月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.?61/266,628的權(quán)益，該臨時(shí)申請(qǐng)以引用的方式整體并入本申請(qǐng)中。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及適合用于非水電化學(xué)電池（non-aqueous?electrochemical?cell）的陰極材料，所述電池包含氟化碳材料的混合物，并且本發(fā)明更尤其涉及這樣的電池，其包含三種氟化碳材料的混合物，每種所述氟化碳材料具有不同的（彼此之間）放電曲線(xiàn)（例如，不同的電壓和容量）。另外，本發(fā)明涉及包含這樣的陰極材料的非水電化學(xué)電池，并尤其涉及為鋰基（即，鋰或鋰離子的非水電化學(xué)電池）的這樣的非水電化學(xué)電池。

發(fā)明背景

鋰電化學(xué)電池（更通常稱(chēng)其為電池組（batteries））廣泛地用于各種軍用和消費(fèi)產(chǎn)品中。很多這些產(chǎn)品利用高能量和高功率電池組。部分由于便攜式電子設(shè)備的小型化，人們希望開(kāi)發(fā)出功率容量和使用壽命得到提高的甚至更小型的鋰電池。一種用以開(kāi)發(fā)功率容量提高的更小型電池的方法是開(kāi)發(fā)出更高能量的陰極材料。

高能量陰極材料的一個(gè)實(shí)例是氟化碳（即CF）。迄今為止，Li陽(yáng)極/CF陰極電池已經(jīng)用于低功率或中等功率的設(shè)備中，所述設(shè)備包括例如，軍事、航空航天、電子以及醫(yī)療領(lǐng)域（放電速率通常例如從約0.1W/cc（即，約C/10）延伸到約2×10^-5W/cc?（即，約C/50,000））。在所述醫(yī)療領(lǐng)域中，Li陽(yáng)極/CF陰極電池目前用于要求低功率或中等功率的可植入能量的醫(yī)療設(shè)備。然而，盡管所述電池具有高能量密度和良好的穩(wěn)定性，但由于陰極基質(zhì)的高電阻率導(dǎo)致低工作電壓和限定的功率容量，所述Li/CF陰極電池尚未用于高速率應(yīng)用（如可植入的心臟除顫器（或ICD））中。

因此，繼續(xù)存在對(duì)適于高電壓應(yīng)用（包括高速率脈沖放電應(yīng)用）的陰極材料的需求，并尤其存在對(duì)附加特征在于高能量密度這樣的陰極材料的需求。

發(fā)明概述

簡(jiǎn)而言之，因此本發(fā)明涉及非水電化學(xué)電池，包括：（i）?陽(yáng)極；（ii）混合陰極，其包括第一氟化碳陰極材料、第二氟化碳陰極材料和第三氟化碳陰極材料，其中，（a）所述第一或第三氟化碳陰極材料具有與所述第二氟化碳陰極材料不同的平均氟化度，以及（b）所述第一氟化碳陰極材料來(lái)源于石油焦炭，而所述第三氟化碳陰極材料來(lái)源于石油瀝青；（iii）設(shè)置在所述陽(yáng)極和所述陰極之間的隔板；以及（iv）與所述陽(yáng)極、所述陰極以及所述隔板流體連通的非水電解液。任選地，所述第二氟化碳陰極材料同樣來(lái)源于石油焦炭，和/或所述第一和第三氟化碳陰極材料具有大致相同的平均氟化度。

附加地或可替換地，本發(fā)明涉及非水電化學(xué)電池，包括：（i）?陽(yáng)極；（ii）混合陰極，其包括第一氟化碳陰極材料、第二氟化碳陰極材料和第三氟化碳陰極材料，其中，（a）所述第一、第二和第三氟化碳陰極材料的每種呈現(xiàn)不同于其它兩種的約2.5V或高于約2.5V的放電電壓，以及（b）在放電到大約1.5V時(shí)，所述第一氟化碳陰極材料的放電容量為約800mAh/g-約870mAh/g，所述第二氟化碳陰極材料的放電容量為約680mAh/g-約800mAh/g，并且所述第三氟化碳陰極材料的放電容量為約825mAh/g-約875mAh/g；（iii）設(shè)置在所述陽(yáng)極和所述陰極之間的隔板；以及（iv）與所述陽(yáng)極、所述陰極和所述隔板流體連通的非水電解液。任選地，所述第一和第二氟化碳陰極材料來(lái)源于石油焦炭，和/或所述第三氟化碳陰極材料來(lái)源于石油瀝青。

本發(fā)明還進(jìn)一步涉及各種包含這樣的非水電化學(xué)電池的電子設(shè)備。

應(yīng)該注意到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以將在下面詳細(xì)描述的一個(gè)或多個(gè)附加特征引入到一個(gè)或多個(gè)上述實(shí)施方案中。

附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為來(lái)源于石油瀝青的珠粒狀活性炭在氟化作用之前的照片。

圖2為用作陰極材料的氟化碳顆粒的顯微照片。

圖3為來(lái)源于石油焦炭的氟化碳（CF₁）和珠粒狀來(lái)源于石油瀝青的氟化碳的X射線(xiàn)衍射圖的圖解。

圖4為來(lái)源于石油焦炭的氟化碳（CF₁）的顆粒表面的X射線(xiàn)光電子能譜（F1）的圖解。

圖5為來(lái)源于石油焦炭的氟化碳（CF₁）的顆粒表面的X射線(xiàn)光電子能譜（C1）的圖解。

圖6為珠粒狀來(lái)源于石油瀝青的氟化碳的顆粒表面的X射線(xiàn)光電子能譜（F1）的圖解。