[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明是有关于(1)一种活性(active)阴极材料，其包括一混合物：一钴酸锂(lithium cobaltate)与一镍酸锂(lithium nickelate)的至少一者；及一锰酸尖晶石(manganate spinel)与一橄榄石化合物(olivinecompound)的至少一者，(2)一种锂离子电池，其具有该种活性阴极材料，(3)一种形成该种锂离子电池的方法，(4)一种电池组(pack)，其包含一或多个电池，各个电池包括该种活性阴极材料，以及(5)一种系统，其包括该种电池组或锂离子电池与一可携式电子装置。

背景技术

诸如锂离子充电式(rechargeable)电池的充电式电池是广泛运用作为用于电池供电的可携式电子装置的电力，可携式电子装置是诸如：手机、可携式电脑、摄录影机、数位相机、个人数位助理(PDA)与类似者。用于这些可携式电子装置的一种典型的锂离子电池组运用其配置为并联或串联的多个电池。举例而言，一锂离子电池组可包括其为串联连接的数个区块(block)，其中，各个区块包括其为并联连接的一或多个电池。各个区块是典型为具有一电子控制器，其是监视该区块的电压位准。于一种理想的配置，纳入于电池组的各个电池相同。然而，当电池老化及循环使用，电池倾向于偏离自初始的理想条件，而造成一种不平衡的电池组(例如：不相同的容量、阻抗、放电与充电率)。于电池之间的此种不平衡可能引起于充电式电池的正常操作期间的过度充电或过度放电，且继而将加诸安全顾虑，诸如：爆炸(即：快速气体释放与针对于火灾的可能性)。

传统而言，习用的锂离子充电式电池已经运用LiCoO₂型式的材料作为锂离子电池阴极的活性成分(component)。针对于运用LiCoO₂型式的活性阴极材料的该种锂离子电池以完全充电，充电电压通常为4.20伏特(V)。关于较低的充电电压，容量较低，其为对应于活性材料的较低的利用。另一方面，关于较高的充电电压，该电池较不安全。概括而言，归因于高安全顾虑，针对于基于LiCoO₂的锂离子电池以具有一高容量(例如：高于约3安培小时(Ah))一挑战。为了使得安全顾虑为最小，降低充电电压一个选项。然而，此举将降低电池容量，且继而降低电池能量密度。欲得到高容量，不同于提高充电电压，增加一个电池组的电池的数目可为另一个选项。然而，于电池的数目的增加是将造成于电池之间的不平衡的机率，此举将引起于正常操作期间的过度充电或过度放电，如上所述。

典型为运用于产业者的最大主流的电池目前为一种所谓的“18650”电池。此电池具有约为18毫米(mm)的一外径与约为65毫米的一长度。典型而言，18650电池利用LiCoO₂且具有介于1800毫安培小时(mAh)与2400毫安培小时之间的一容量，但是高为如同2600毫安培小时的电池目前为运用。通常相信的是：因为关联于LiCoO₂的一安全顾虑，运用LiCoO₂于相较于18650电池的一较大的电池不安全。相较于18650电池为大的其他电池存在于此技艺，例如：其具有约为26毫米的一外径与65毫米的一长度的“26650”电池。26650电池典型为并未含有LiCoO₂，且相较于其运用LiCoO₂的18650电池而具有依据Wh/kg与Wh/L为较差的性能特性。

因此，存在需要以发展其用于锂离子电池的新的活性阴极材料，以最小化或克服上述的问题。尤其，存在需要以发展新的活性阴极材料，其可致使能够制造大的电池，例如：于体积(volume)及/或安培小时/电池(Ah/cell)为大于习用的基于LiCoO₂的电池(例如：18650电池)。

发明内容

本发明概括为针对于(1)一种活性(active)阴极材料，其包括一混合物：一钴酸锂(lithium cobaltate)与一镍酸锂(lithium nickelate)的至少一者；及一锰酸尖晶石(manganate spinel)与一橄榄石化合物(olivinecompound)的至少一者，(2)一种锂离子电池，其具有该种活性阴极材料，(3)一种形成该种锂离子电池的方法，(4)一种电池组(pack)，其包含一或多个电池，各个电池包括该种活性阴极材料，以及(5)一种系统，其包括该种电池组或锂离子电池与一可携式电子装置。