[发明专利]非水电解质电池

说明书

发明领域

本发明涉及包括用带状阴极材料和带状阳极材料层叠卷绕制成的电池芯的非水电解质电池，更具体涉及电池芯的改进。

相关技术说明

目前，为了紧跟电子设备领域中新的明显的进步，正在研究能方便而经济、可长时间使用的用作电源的充电电池。典型的电池有铅蓄电池，碱蓄电池和非水电解质电池。

上述电池中，锂离子二次电池作为非水电解质电池有高输出和高能量密度的优点。

锂离子二次电池用阴极和阳极制成，包括能可逆掺杂/去杂锂离子的活性材料，和非水电解质。锂离子电池的充电反应使锂离子在阴极处脱出进入电解液中，嵌入阳极活性材料中。放电中与充电反应相反，产生的锂离子在阴极嵌入，即，随着锂离子从阴极进入阳极活性材料，和从阳极活性材料释出的进入/释出反应重复发生，而使充电/放电重复。

通常，LiCoO₂，LiNiO₂或LiMn₂O₄用作锂离子二次电池的阴极活性材料，因为，这些材料有高能量密度和高电压。

但是，如果用所述的活性材料，阴极材料和阳极材料在充电和放电中分别均会受到体积膨胀和收缩，因此，产生明显的体积变化。因此，在电池蓄积电解液和电池芯放在铁电池盒中的情况下，阴极和阳极材料层叠并卷绕在一起构成电池芯，阴极和阳极卷绕体的内径太小，那么，卷绕体中心附近的阴极活性材料层或阳极活性材料层将会受损，在充电/放电时因电池芯的体积变化会造成阴极活性材料或阳极活性材料剥离或分离，这会引起内部短路或降低容量保持率，因而不能得到满意的循环特性。

而且，根据电池芯的结构，特别是根据内径d与外径的比值d/D，引入电池芯的活性材料数量不能平衡电解液的数量，因而，不可能得到高放电容量。

发明概述

本发明的目的是，提供非水电解质电池，当阴极和阳极材料层叠卷绕在一起构成电池芯时，之后，电池芯与电解液一同装在电池外壳中，该非水电解质电池具有高容量，能提高容量保持率。

本发明提供非水电解质电池，包括电池芯，电池芯包括经隔板层叠并卷绕多次的带状阴极材料和带状阳极材料；非水电解液；和容纳电池芯和非水电解液的电池外壳，其中，所述阴极材料用含通式Li_xFe_1-yMyPO₄表示的橄榄石结构化合物的阴极活性材料，式中M是选自以下元素组中的至少一种元素，Mn，Cr，Co，Ni，V，Mo，Ti，Zn，Al，Ga，Mg，B和Nb，式中，0.05≤X≤1.2，0≤y≤0.8，这种化合物可以单独使用，或者与其它材料组合使用，其中，所述电池芯的内径d和外径D之比d/D，是0.05≤d/D≤0.5。

按本发明的非水电解质电池，阴极活性材料中用所述的化合物，能抑制充电/放电时电池芯的体积变化，能减小电池芯卷绕体的内径。因此，按本发明，用所述化合物作阴极活性材料，并设定电池芯的内径d与外径D的比值d/D的预定值范围，能得到高放电容量以及高容量保持率。

附图的简要说明

图1是按本发明实施例的非水电解质电池的局部剖开的剖视图；

图2是图1所示电池的电池芯主要部分的剖视图。

优选实施例说明

以下将参见附图详细说明本发明的某些优选实施例。

参见图1，非水电解质电池1包括经隔板4层叠在一起的带状阴极材料2和带状阳极材料3，并螺旋形卷绕多次，形成电池芯5，电池芯5与非水电解液装在电池外壳6中。

阴极材料2包括阴极集电体7，阴极集电体7例如用铝箔(其两侧面形成有含能可逆电脱出和嵌入锂的阴极活性材料的阴极活性材料层8)形成。阴极材料2的一端附近装阴极引线9。

阴极活性材料层8中含的阴极活性材料是用通式Li_xFe_1-yM_yPO₄表示的橄榄石晶体结构的化合物，式中M是选自下列元素组中的至少一种，Mn，Cr，Co，Cu，Ni，V，Mo，Ti，Zn，Al，Ga，Mg，B和Nb，0.05≤X≤1.2，0≤y≤0.8，该化合物可以单独使用，也可以与其它材料组合使用。本例中，用以后会详细说明的LiFePO₄和碳材料构成的复合材料，用作阴极活性材料。以下将说明用LiFePO₄作为Li_xFe_1-yMyPO₄与用LiFePO₄和碳材料的复合材料作阴极活性材料的情况。