锂离子二次电池制造技术

一种锂离子电池包括含有活性阴极材料的阴极。该活性阴极材料包括一种阴极混合物，该阴极混合物包括钴酸锂及以实验式Ｌｉ↓［（１＋ｘ１）］（Ｍｎ↓［１－ｙ１］Ａ’↓［ｙ２］）↓［２－ｘ２］Ｏ↓［ｚ１］或Ｌｉ↓［（１＋ｘ１）］Ｍｎ↓［２］Ｏ↓［ｚ１］表示的锰酸盐尖晶石。钴酸锂与锰酸盐尖晶石是呈钴酸锂∶锰酸盐尖晶石为介于约０．９∶０．１至约０．６∶０．４之间的重量比例。一种锂离子电池组应用包括上述活性阴极材料的阴极。一种形成锂离子电池的方法包括下列步骤：形成上述活性阴极材料；以该活性阴极材料形成阴极；以及形成经由电解质和该阴极有电性接触的阳极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】^!里离子二次电池相关申请本申请主张基于2006年7月12日申请的美国专利申请第11/485,068号(其 是2006年6月23日申请的美国专利申请第11/474,056号的部份接续申请)和 2006年6月23日申请的美国专利申请第11/474,056号的优先权。美国专利申 请第11/474,056号是国际专利申请第PCT/US2005/047383号的部份接续申请， 后者指定美国且于2005年12月23日申请和以英文7>告，而主张基于2004 年12月28日申请的美国专利临时申请第60/639,275号、2005年5月12曰申 请的美国专利临时申请第60/680,271号、2005年7月14日申请的美国专利临 时申请第60/699,285号的权益。上述申请的所有教示引入此处作为参考。引入参考申请2007年6月22日申请的美国专利申请(代理人档案编号第3853.1015-000 号，标题为r用于电池的低压电流中断装置J ) 、 2007年6月22日申请的美 国专利申请(代理人档案编号第3853.1012-001号，标题为r用于锂离子电池 的整合电流中断装置」)、2005年9月16曰申请的美国专利临时申请第 60/717,898号、2005年12月23日申请的国际专利申请第PCT/US2005/047383 号、2006年6月23日申请的美国专利申请第11/474,081号、2006年6月23 曰申请的美国专利申请第11/474,056号、2006年6月28日申请的美国专利临 时申请第60/816,977号、2006年7月12日申请的美国专利申请第11/485,068 号、2006年7月14日申请的美国专利申请第11/486,970号、2006年10月19 曰申请的美国专利临时申请第60/852,753号，以上都整体引入此处作为参考。
技术介绍
可充电式电池-例如锂离子可充电式电池-是广泛用作为受电池驱动的可 携式电子装置(例如手机、可携式计算机、摄录象机、数字相机、PDA等)6的电源。一种用于该类可携式电子装置的典型锂离子电池组运用并联及串联构 形的多数个电池。举例来说， 一锂离子电池组可包括串联连接的数批，其中各 批包括并联连接的一或多个电池。各批通常具有监控该批电压位准的电子控制 器。在理想构形中，包括在电池组以内的各个电池是完全相同的。然而，当电 池老化且充放多次时，电池倾向偏离初始理想条件，造成不均衡的电池组(譬 如不完全相同的容量、阻抗、放电与充电速率)。此于电池中的不均衡现象可 能致该可充电式电池于正常操作期间过度充电或过度放电，继而可能招致安 全性疑虑，例如爆炸(亦即气体快速释放并有可能起火)。传统上，常使用的锂离子可充电式电池已运用LiCo02型材料作为锂离子 电池阴极的活性成分。就该类运用LiCo02型活性阴极材料的锂离子电池欲完 全充饱而言，充电电压通常为4.20V。若施以较低的充电电压，容量较低，其 对应于活性LiCo02材料的较低利用。另一方面，若施以较高的充电电压，电 池较不安全。 一般而言，由于高安全性疑虑的缘故，就以LiCo02为基质的锂 离子电池而言欲具有高容量(举例来说高于约3Ah)是一大挑战。为了使安全 性疑虑减至最小，降低充电电压是一个选项。然而，这将降低电池容量且继而 降低电池能量密度。为获得高容量，在一个电池组内增加电池的数目可取代增 加充电电压成为另一选项。然而，电池数目的增加可能造成电池不均衡的机率 加大，其可能导致正常操作期间过度充电或过度放电，如上文所讨论者。目前普遍用于工业上的最主流电池是所谓的"18650"电池。此电池具有 约18 mm的外径与65 mm的长度。通常，18650电池利用LiCo02并具有介于 1800 mAh与2400 mAh之间的容量，但目前已有使用高达2600 mAh的电池。 因为和LiCo02相关的安全性疑虑，所以一般相信在比18650电池大的电池中 使用LiCo02是不安全的。本领域存在其它比18650电池大的电池，举例来说， 具有约26mm外径与65 mm长度的"26650"电池。26650电池通常不含LiCo02, 且在Wh/kg与Wh/L方面比运用LiCo02的18650电池具有较差的性能特性。因此，对发展用于令上述问题减至最小或克服上述问题的锂离子电池的新 颖活性阴极材料是有所需求的。尤其，对发展能够制造大型电池(举例来说， 在体积A/或Ah/电池上大于常用的以LiCo02基的电池(譬如18650电池)) 的新颖活性阴极材料是有所需求的。
技术实现思路
本专利技术大致上涉及(l)一种活性阴极材料，其包括钴酸锂与镍酸锂中 的至少一种；以及锰酸盐尖晶石与橄榄石化合物中的至少一种的混合物，(2) 一种具有该类活性阴极材料的锂离子电池，(3) —种形成该类锂离子电池的 方法，(4) 一种包含一或多个电池的电池组，各电池包括该类活性阴极材料， 以及(5) —种系统，其包括该类电池组或锂离子电池和可携式电子装置。在具体实例中，本专利技术涉及一种包括电极材料混合物的活性阴极材料。该 混合物包括钴酸锂与镍酸锂中的至少一种；以及锰酸盐尖晶石与橄榄石化合 物中的至少一种。该锰酸盐尖晶石以实验式Lid+xD(Mn"y,A，y2)2.x20z,表示，其 中xl与x2各自独立地等于或大于0.01且等于或小于0.3;yl与y2各自独立地大于0.0且等于或小于0.3;zl等于或大于3.9且等于或小于4.1;以及A，为镁、铝、钴、镍与铬所组成的组中的至少一种。该橄榄石化合物以实验式Lid-x2)A，，x2MP04表示，其中x2等于或大于0.05且等于或小于0.2,或者x2等于或大于0.0且等于或小于0.1;以及M为铁、锰、钴与镁所组成的组中的至少一种；以及A"为钠、 一纟美、钙、钾、镍与铌所组成的组中的至少一种。在另一具体实例中，本专利技术涉及一种包括混合物的活性阴极材料，该混合 物包括镍酸锂，其选自于由涂覆有LiCo02的LiNi0.8Co0.15Al,O2、及 Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)02所组成的组；以及以实验式Li(1+x7)Mn2.y7Oz7表示的锰酸盐 尖晶石，其中x7与y7各自独立地等于或大于0.0且等于或小于1.0;以及z7 等于或大于3.9且等于或小于4.2。本专利技术还涉及一种锂离子电池，其具有包含活性阴极材料的阴极。该活性 阴极材料包括电极材料的混合物。该混合物包括钴酸锂与镍酸锂中的至少一 种；以及锰酸盐尖晶石与橄榄石化合物中的至少一种。该锰酸盐尖晶石以实验 式Li(HxD(MnLyiA，y2)2-x2C^表示，其中xl与x2各自独立地等于或大于0.01且等于或小于0.3;8yl与y2各自独立地等于或大于0.0且等于或小于0.3;zl等于或大于3.9且等于或小于4.1;以及A，为镁、铝、钴、镍与铬所组成的组中的至少一种。该橄榄石化合物以实验式Li(1.x2)A"x2MP04表示，其中x2等于或大于0.05且等于或小于0.2,或者x2等于或大于0.0且等于或小于0.1;以及M为铁、锰、钴与镁所组成的组中的至少一种；以及A"为钠、镁、钙、钾、镍与铌所组成的组中的至少一种。在具体实例中，该混合物包括钴酸锂与镍酸锂中的至少一种；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池，其具有包含活性阴极材料的阴极，该活性阴极材料包含一种阴极混合物，该阴极混合物包括：　ａ）钴酸锂；以及　ｂ）以下列表示的锰酸盐尖晶石　ｉ）实验式Ｌｉ↓［（１＋ｘ１）］（Ｍｎ↓［１－ｙ１］Ａ’↓［ｙ２］）↓［２ －ｘ２］Ｏ↓［ｚ１］，其中：　ｘ１与ｘ２各自独立地等于或大于０．０１且等于或小于０．３，　ｙ１与ｙ２各自独立地等于或大于０．０且等于或小于０．３，　ｚ１等于或大于３．９且等于或小于４．１，且　Ａ’为镁、铝、镍与铬所组 成的组中的至少一种，或　ｉｉ）实验式Ｌｉ↓［（１＋ｘ１）］Ｍｎ↓［２］Ｏ↓［ｚ１］，其中：　ｘ１等于或大于０．０１且等于或小于０．３；以及　ｚ１等于或大于３．９且等于或小于４．１，　其中钴酸锂与锰酸盐尖晶石是呈钴酸锂 ：锰酸盐尖晶石为介于约０．９∶０．１至约０．６∶０．４之间的重量比例。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克丽斯缇娜M朗普欧娜鲁德，普尔欧娜鲁德，宋彦宁，里查V香柏兰二世，
申请(专利权)人：波士顿电力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]