[發明專利]鋰可再充電蓄電池

有效

• 申請號: 201110462246.7
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102544571A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李永琦;金光萬;崔民圭;姜根永;梁壹錫;金鐘大
• 申請（專利權）人: 韓國電子通信研究院
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/058;H01M4/13
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

相關申請的交叉引用

本美國非臨時專利申請根據35U.S.C§119要求2010年11月2日提交的韓國專利申請No.10-2010-0108162的優先權，將其其人全部內容引入本文作為參考。

技術領域

本公開內容于此涉及鋰可再充電蓄電池(battery)，且更特別地涉及了用于以能量采集器(energy?harvesting?device)自充電的鋰可再充電蓄電池。

背景技術

能量采集器通常采用將存在于環境中的能量例如光、熱、振動/壓力、無線電波等轉化成電能的原理。典型的能量采集器包括：通過光電效應將光直接轉化成電的光伏電池(cell)、通過壓電效應將振動或壓力轉化成電的壓電器件、以及通過熱電效應將熱直接轉化成電的熱電器件。然而，由于包括光、熱、振動/壓力、無線電波等的能量來源的空間和環境限制，實質上不可能長期產生穩定的輸出。由于由單個能量采集器產生的電壓通常為1伏或更低，當將這些器件應用于其它器件時，必須要求串聯連接或模塊化。而且，當周圍能量的供應長期中斷時，能量采集器應用于其中的器件的驅動可停止。

近來，已經積極地進行了對將作為能量儲備器的可再充電蓄電池連接到能量采集器中的研究以克服這些缺點。即，已經嘗試自充電電源模塊的開發，其確保能量采集器產生的全部電能實時地充進可再充電蓄電池中并且儲存在所述可再充電蓄電池中的所述能量穩定地提供給另外的器件。然而，因為通過能量采集器的能量產生基本上是無規律的且輸出既不平穩(steady)也不穩定(stable)，將該產生的能量安全儲存到可再充電蓄電池中已經成為日益重要的問題。

自充電電源模塊可替換應用于傳感器節點的典型的一次電池。特別地，該自充電電源模塊有利地應用于安裝在不能有線充電(wired?charging)和容易地更換蓄電池的環境中的獨立電源設備。因此，對于應用于自充電電源模塊的可再充電蓄電池而言，耐久性和安全性是關鍵考慮因素。應用于自充電電源模塊的可再充電蓄電池應該能夠被高速充電，使得它們可容易地在不規律的充電環境下應用，具有高的充電效率，且是可靠的和長壽命的蓄電池以確保循環穩定性和電池安全性。

發明內容

本發明提供適合于自充電電源模塊的鋰可再充電蓄電池，其可控制標稱電壓和使用的工作電壓，容許在該蓄電池充電和放電時的電壓圖案(pattern)的控制，在使用能量采集器的充電環境下容易地充電，且具有優異的電池可靠性。

本發明的實施方式提供包括如下的鋰可再充電蓄電池：包括正極集流體層和正極層的正極板；與所述正極板隔開的負極板，所述負極板包括負極集流體層和負極層；和設置在所述正極板和所述負極板之間的聚合物電解質，其中所述正極層和所述負極層的至少一個包括混合正極活性材料或混合負極活性材料。

在一些實施方式中，所述混合正極活性材料可包括以1∶99～99∶1的重量比率混合的橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO₄)和鋰過渡金屬氧化物，其中所述橄欖石型磷酸鐵鋰包覆有碳顆粒并具有納米尺寸，其中所述鋰過渡金屬氧化物包括過渡金屬且未摻雜有或者摻雜有選自鋁、鐵、銅、鈦和鎂的雜質，且所述過渡金屬選自鎳、鈷和錳。

在另外的實施方式中，所述混合負極活性材料可包括以99∶1～1∶99的重量比率混合的尖晶石鋰鈦氧化物(Li₄Ti₅O₁₂）和鋰鈦氧化物納米管(Li_xTiO₂，0＜x＜2)。

在另一些實施方式中，所述正極層可包括橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、未摻雜有雜質的鋰過渡金屬氧化物或摻雜有雜質的鋰過渡金屬氧化物中的單一正極活性材料，其中所述橄欖石型磷酸鐵鋰包覆有碳顆粒并具有納米尺寸，其中所述鋰過渡金屬氧化物包括過渡金屬且未摻雜有或者摻雜有選自鋁、鐵、銅、鈦和鎂的雜質，且所述過渡金屬選自鎳、鈷和錳。

在另一些實施方式中，所述負極層可包括碳基或非碳基材料中的單一負極活性材料，所述碳基材料包括硬碳、軟碳或石墨，和所述非碳基材料包括尖晶石鋰鈦氧化物(Li₄Ti₅O₁₂)或鋰鈦氧化物納米管(Li_xTiO₂，0＜x＜2)。

在另一些實施方式中，所述聚合物電解質可包括包含聚合物基體、無機添加劑和鹽的有機電解質溶液。