[發(fā)明專利]用于便攜式電子設備的高電壓鋰聚合物電池

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• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN108878772A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設計）人: H·戴;R·曼克
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525;H01M10/0565;H01M10/0567;H01M10/058
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李躍龍

本發(fā)明提供了一種用于便攜式電子設備的高電壓鋰聚合物電池。所公開的實施例特別地涉及一種鋰聚合物電池單元。所述鋰聚合物電池單元包括陽極和陰極，所述陰極包含摻雜有摻雜劑的鋰鈷氧化物粒子。所述鋰聚合物電池單元還包括封裝所述陽極和所述陰極的袋，其中所述袋為柔性的。所述陰極可允許所述鋰聚合物電池單元的充電電壓大于4.25V。

本申請是申請日為2012年8月17日，發(fā)明名稱為“用于便攜式電子設備的高電壓鋰聚合物電池”的中國專利申請201280052461.2的分案申請。

背景技術

技術領域

本發(fā)明實施例涉及用于便攜式電子設備的電池。更具體地講，本發(fā)明實施例涉及用于便攜式電子設備的高電壓鋰聚合物電池的設計和制造。

相關領域

可再充電電池目前用于為多種便攜式電子設備提供電力，所述便攜式電子設備包括膝上型計算機、平板型計算機、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式媒體播放器和/或數(shù)字相機。最常用類型的可再充電電池為鋰電池，其可包括鋰離子電池或鋰聚合物電池。

鋰聚合物電池通常包括被封裝在柔性袋中的單元。此類袋通常重量輕且制造成本廉價。此外，這些袋可以定制成各種單元尺寸，從而允許鋰聚合物電池用于空間有限的便攜式電子設備(諸如移動電話、膝上型計算機和/或數(shù)字相機)中。例如，通過將軋制電極和電解質封裝在鋁層合袋中，鋰聚合物電池單元可以實現(xiàn)90％-95％的封裝效率。然后，可以將多個袋并排放置在便攜式電子設備內，并且串聯(lián)地和/或并聯(lián)地電耦合，以形成用于便攜式電子設備的電池。

在操作過程中，鋰聚合物電池的容量可由于內阻的增加、電極和/或電解質降解、過熱和/或異常使用而隨時間推移逐漸變小。例如，重復的充電-放電循環(huán)和/或老化可引起電解質的氧化和/或電池內陰極和陽極材料的降解，這繼而可引起電池容量逐漸減小。當電池繼續(xù)老化和降解時，容量的減小速率可增加，特別是當電池在高充電電壓下連續(xù)充電和/或在高溫下操作時更是如此。

隨時間推移繼續(xù)使用鋰聚合物電池還可在電池的非剛性單元中產(chǎn)生溶脹，并且最終致使電池超出便攜式電子設備的指定的最大物理尺寸。此外，常規(guī)的電池監(jiān)測機制可不包括用以管理電池溶脹的功能性。因而，設備的用戶可能在溶脹導致設備物理損壞之后才會意識到電池的溶脹和/或降解。

因此，需要一種用于使用于便攜式電子設備的高電壓鋰聚合物電池中的溶脹最小化并且提高容量保留的機制。

發(fā)明內容

本發(fā)明所公開的實施例提供了一種鋰聚合物電池單元。鋰聚合物電池單元包括陽極和陰極，所述陰極包含摻雜有摻雜劑的鋰鈷氧化物粒子。鋰聚合物電池單元還包括封裝陽極和陰極的袋，其中袋為柔性的。陰極可允許鋰聚合物電池單元的充電電壓大于4.25V。

在一些實施例中，摻雜劑包括鎂、鈦、鋅、硅、鋁、鋯、釩、錳或鈮的元素或化合物。化合物可對應于氧化物、磷酸鹽和/或氟化物。利用某種技術，例如電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)技術，陰極中的摻雜劑和保護化學品的組合含量可大于0.02％并且小于0.8％。

在一些實施例中，鋰鈷氧化物粒子的中值粒度(D50)介于5微米和25微米之間。

在一些實施例中，鋰鈷氧化物粒子還涂覆有保護化學品。

在一些實施例中，保護化學品的厚度為約200納米。保護化學品還可包括氧化物、磷酸鹽和氟化物。

在一些實施例中，電池單元還包括包含電解質添加劑的電解質。電解質添加劑可包括碳酸亞乙酯、乙酸乙烯酯、乙烯基碳酸亞乙酯、噻吩、1,3-丙磺酸內酯、琥珀酸酐和二腈添加劑。二腈添加劑可為丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈和/或苯二甲腈。

在一些實施例中，二腈添加劑的含量小于電解質的5重量％。

在一些實施例中，單元中的水含量小于200ppm，優(yōu)選小于20ppm。