本发明专利技术名称为高放电容量锂电池。具体地说，本发明专利技术涉及一种具有高放电容量的锂／二硫化铁电化学电池。该电池具有锂负极、二硫化铁正极和非水电解质。正极二硫化铁具有受控的平均粒度，这使电化学电池显示出低速和高速应用所期望的性能。在各种实施方案中，优选使用介质研磨机来湿法研磨或者使用非机械研磨机如喷射研磨机来研磨二硫化铁颗粒，这使得二硫化铁颗粒降低到结合到正极中所期望的平均颗粒尺寸。
【技术实现步骤摘要】
作为具有大功率工作要求的电子器件所用的便携式电源，锂电 池(含金属锂作为负电极活性材料的电池)变得越来越受欢迎。 一般消费的 锂电池包括锂/二氧化锰(Li/Mn02)和锂/二硫化铁(Li/FeS2)电池，其分别具 有3.0和1.5伏特/电池的标称电压。为在电池中最大化活性材料输入并且减轻增加电极界面表面 积对其的影响，期望的是使用分隔物材料，后者在电池中占据尽可能少的 内体积。这样做存在着实际限制。分隔物必须经受电池制造工艺而没有损 坏，提供阳极和阴极之间的足够的电绝缘和离子迁移，并且这样做要在电 池进行正常和预期异常状态的处理、运输、存储和使用时不形成导致在阳 极和阴极间内部短路的缺陷。因此，本专利技术的一方面涉及一种电化学电池，其包括外壳； 负极条带，其包含金属锂；正极条带，其包含活性材料混合物，和电解质， 其包含至少一种溶于置于外壳内的非水电解质的盐；和分隔物，其置于负 极和正极之间；该电池的阴极界面容量与电极组件界面体积的比值为至少 710mAh/cm3。本专利技术的另一方面涉及一种电化学电池，其包括夕卜壳；负极， 正极和置于外壳内的电解质；和分隔物，其置于负极和正极之间。外壳包 括圆筒形容器，其具有整体封闭底端、最初开口顶端、在底端和顶端之间 延伸的侧壁和置于顶端中的盖以封闭该电池；负极的形式是具有两个相对 主要表面的条带并且包括金属锂；正极的形式是具有两个相对主要表面的 条带并且包括活性材料混合物，活性材料包括大于50wt。/)的二疏化铁； 电解质包括一种或多种溶于非水有才几溶剂中的盐；负极和正极和分隔物形 成螺旋缠绕的圆柱形电极组件，其中径向外表面设置成毗邻容器侧壁的内 表面；电极组件具有界面体积；正极具有界面容量；正极界面容量与电极 组件界面体积的比值为至少710mAh/cm3;分隔物是具有纵向和横向的含 聚乙烯的微孔膜，平均厚度小于22pm并且在纵向和横向中拉伸应力至少 为1.0kgf/cm。本专利技术的又一个方面涉及一种电化学电池，其包括外壳；负 极，其包含锂；正极，其包含活性材料，所述活性材料包含大于49wt% 的二硫化铁；电解质混合物，其包舍至少一种溶于置于外壳内的非水电解 质的盐；和分隔物，其置于负极和正极之间，其中(a)电解质的电导率大 于2.5mS/cm并且分隔物厚度为l-25jim;或(b)电解质的电导率大于 2.5mS/cm并且二發u化铁的平均颗粒尺寸为l-19pm;或(c)分隔物厚度为 l-25jim并且二硫化铁的平均颗粒尺寸为l-19nm。通过参考以下说明书、权利要求和附图，本领域技术人员将进 一步了解和理解本专利技术的这些及其他特性、优点和目的。除非另作说明，如本文所用，下列术语如下定义 活性材料 一种或多种化合物，其是电池放电反应的一部分并且有 助于电池放电容量，包括存在的杂质和少量其它部分； 活性材料混合物固体电极材料的混合物，其不包括集电器和电极 导线，包含电极活性材料； 平均颗粒尺寸组合物样品的体积分布的平均直径(MV);可以使 用装备有型号为9320的大体积再循环器(LVR)(体积4L)的型号为X-]OO 的Microtrac Honeywell颗粒尺寸分对斤仪来测量。该测量方法利用超声处 理来破碎附聚物并且防止再附聚。称量约2.0克样品并且放入50ml烧杯 中。20ml去离子水和2滴表面活性剂(l。/。Aeroso1 OT溶液，由100mi去 离子水中的10ml的1(T/。AerosolOT(可获自Fisher Scientific)制备，其中 使溶液充分混合)；搅拌烧杯样品溶液，优选用搅拌棒。用去离子水将大 体积再循环器填充至某一水平，并将样品从烧杯中转移到再循环器碗中。 使用洗瓶将任何残留样品颗粒冲洗到再循环器碗中。使样品再循环一分 钟，然后开始测量。为FeS2颗粒输入以下参数透明颗粒-无(吸收)；球 状颗粒-无；流体折射率-1.33;实验时间-60秒； 容量，放电在放电期间由电池所输送的实际容量，通常用安培-小时(Ah)或者毫安-小时(mAh)表示； 容量，输入电极的理论容量，等于电极中的每种活性材料的重量 乘以该活性材料的理论比容量，其中每种活性材料的理论比容量由以下计 算公式确定x (每摩尔活性材料电 子数)/(3600秒/小时)x (1000毫安培小时/安培-小时)(例如Li = 3862.0 mAh/g， S - 1672.0 mAh/g， FeS2 = 893.6 mAh/g， CoS2 - 871.3 mAh/g' CFX = 864.3 mAh/g， CuO = 673.8 mAJh/g, C2F = 623.0 mAh/g, FeS = 609.8 mAh/g, CuS = 560.7 mAh/g， Bi203 - 345.1 mAli/g, Mn02 = 308.3 mAh/g， Pb2Bi205 = 293.8 mAh/g和FeCuS2 -292.1 mAh/g); 容量，电池界面负极和正极容量中的较小的； 容量，电极界面电极对电池理论放电容量的总贡献，基于全部电部分中所含的活性材料的总量，假定所有的活性材料完全反应，通常用 Ah或者mAh表示(其中电极条带的两个主要表面中的仅仅一个毗邻相对 电极中的活性材料，仅电极侧上的活性材料(固体集电器板侧上的材料或 者在没有固体集电器板的情况下为电极厚度一半的材料)被归入界面容量 的确定之中)； 电极组件负极、正极和分隔物以及与其结合的任何绝缘材料、外 包装、带材等的结合体，但排除任何单独的附于活性材料、活性材料混合 物或者集电器的电导线； 电极间距在相邻的负极和正极之间的距离； 电极负载每单位电极表面面积的活性材料混合物干重，通常用克 每平方厘米(g/cm2)表示； 电极填充率每单位电极表面面积的活性材料干重除以每单位电极 表面面积的理论活性材料混合物千重，基于混合物中的固体材料的实密 度，通常表示为百分比； 折叠电极通过折叠而结合到组件中的电极条带，其中该条带的长 度方向或者相互平行或者互相交叉； 界面高度，电极组件组件中电极的界面表面的与电池的纵轴平行 的平均高度； 界面体积，电极组件由在容器(container)侧壁的内表面处的垂直 于电池纵轴的截面面积和电极组件界面高度所限定的电池外壳内的体积； 标称由制造商所规定的值，其表征了对该特征或性能所能预期的内容;百分数放电在放电期间从电池取走的额定容量的百分比； 室温约20'C-约25'C;螺旋缠绕的电极通过沿其长度或者宽度缠绕而结合到组件中的电极条带，例如围绕芯轴或者中心芯；和 空隙体积，电极组件每单位界面高度的电极组件空隙的量，通过 从电极组件界面体积中减去界面高度中所包括的无孔的电极组件元件和 多孔电极组件元件的固体部分的总体积而确定(微孔性分隔物、绝缘薄膜、 带材等^支假定为无孔的并且不可压缩的，使用这些元件的实密度和总实际 体积来确定多孔电极的体积)，通常用cmVcm表示。附图说明通过研读专利技术的详细说明并结合附图，本专利技术将被较好地理解 并且其它特性和优点将变得清楚明了，其中图2是这样的图表，其显示了作为在界面高度内电极组件的每 单位高度的空隙体积的函数的部分方文电的FR6电池的冲击测试(lmpact Test本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学电池，其包括： 外壳； 负极，其包含锂； 正极，其包含活性材料，所述活性材料包含大于４９ｗｔ％的二硫化铁； 电解质混合物，其包含至少一种溶于置于外壳内的非水电解质的盐；和 分隔物，其置于负极和正极之间 ，其中 ａ）电解质的电导率大于２．５ｍＳ／ｃｍ并且分隔物厚度为１－２５μｍ；或ｂ）电解质的电导率大于２．５ｍＳ／ｃｍ并且二硫化铁的平均颗粒尺寸为１－１９μｍ；或 ｃ）分隔物厚度为１－２５μｍ并且二硫化铁的平均颗粒尺寸为１－１９μ ｍ。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JW马普尔，MW温普尔，
申请(专利权)人：永备电池有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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