[發明專利]具有高充電和放電倍率能力和低阻抗增長的鋰二次電池

無效

• 申請號: 201210057749.0
• 申請日: 2006-09-11
• 公開（公告）號: CN102544496A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: A·S·古茲德茲;A·C·楚;R·弗洛普;Y-M·常;G·N·瑞雷;R·林
• 申請（專利權）人: A123系統公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/587;H01M4/133;H01M4/136;H01M10/0569;H01M10/0525;H01M10/44
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

1.鋰二次電池，其包含：

包括鋰過渡金屬磷酸鹽化合物的正電極；

包括含碳的嵌鋰化合物的負電極；

與正電極和負電極接觸并將正電極和負電極隔開的電解質；

與正電極電子連通的正電極集流體；和

與負電極電子連通的負電極集流體；

其中正電極的面積比阻抗是負電極的面積比阻抗的至少3倍，并且在至多60℃的溫度下對于每1000次深放電的充電-放電循環，所述電池表現出不大于10％的阻抗增長。

2.鋰二次電池，其包含：

包括鋰過渡金屬磷酸鹽的正電極，所述鋰過渡金屬磷酸鹽具有式Li_xM′_yM″_aPO₄，其中M″選自離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑的IIA、IIIA、IVA、VA、VIA和IIIB族金屬；M′是第一行過渡金屬；x等于或大于0，且a和y大于0；

包括含碳的嵌鋰化合物的負電極；

與正電極和負電極接觸并將正電極和負電極隔開的電解質，其中所述電解質包括0.8M至1.5M的LiPF₆和有機溶劑，該有機溶劑包括30重量％至70重量％的碳酸乙烯酯、0重量％至20重量％的碳酸丙烯酯、0重量％至60重量％的碳酸二甲酯、0重量％至60重量％的碳酸乙基甲基酯、0重量％至60重量％的碳酸二乙酯和0重量％至5重量％的碳酸亞乙烯酯，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的重量百分比之和是總有機溶劑的30重量％至70重量％，且碳酸丙烯酯占所述之和的30重量％或更小；

與正電極電子連通的正電極集流體；和

與負電極電子連通的負電極集流體；其中正電極的面積比阻抗是負電極的面積比阻抗的至少3倍。

3.權利要求1或2的鋰二次電池，其中在至多60℃的溫度下對于每500次深放電的充電-放電循環，所述電池表現出不大于20％的從初始電池能量的總電池能量容量降低。

4.權利要求1或2的鋰二次電池，其中所述鋰過渡金屬磷酸鹽是具有式Li_1-xMPO₄的化合物，其中M選自釩、鉻、錳、鐵、鈷和鎳；且0≤x≤1。

5.權利要求1的鋰二次電池，其中所述鋰過渡金屬磷酸鹽是具有式Li_xM′_yM″_aPO₄的化合物，其中M″選自離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑的IIA、IIIA、IVA、VA、VIA和IIIB族金屬；M′是第一行過渡金屬；x等于或大于0，且a和y大于0。

6.權利要求1或2的鋰二次電池，其中所述鋰過渡金屬磷酸鹽是具有式(Li_1-xZ_x)MPO₄的化合物，其中M是釩、鉻、錳、鐵、鈷和鎳中的一種或多種，Z是鈦、鋯、鈮、鋁、鉭、鎢或鎂中的一種或多種，且x為0至0.05。

7.權利要求1或2的鋰二次電池，其中所述鋰過渡金屬磷酸鹽化合物具有大于10m²/g的比表面積。

8.權利要求1或2的鋰二次電池，其中所述負電極包括石墨碳。

9.權利要求1或2的鋰二次電池，其中所述碳選自球狀石墨、中間相碳微球和碳纖維。

10.權利要求1或2的鋰二次電池，其中所述電解質包括1.0M至1.3M的LiPF₆和有機溶劑，該有機溶劑包括30重量％至50重量％的碳酸乙烯酯、10重量％至20重量％的碳酸丙烯酯、20重量％至35重量％的碳酸二甲酯、20重量％至30重量％的碳酸乙基甲基酯和另外的0重量％至3重量％的碳酸亞乙烯酯。

11.權利要求1或2的鋰二次電池，其中在至多55℃的溫度下所述電池的阻抗增長相對于時間呈對數。

12.權利要求2的鋰二次電池，其中在至多60℃的溫度下對于每1000次深放電的充電-放電循環，所述電池表現出不大于10％的阻抗增長。

13.權利要求11的鋰二次電池，其中阻抗增長相對于時間的曲線的斜度在電池壽命的開始比在電池壽命終止處的更陡峭。