[发明专利]锂离子棱柱状电池技术领域

说明书

技术领域

本发明涉及二次锂电池，具体地讲涉及锂离子棱柱状电池。

发明背景

可再充电电池，也称为二次电池，包含通过充电而再生的活性材料。取决于它们的构造，当这些电池所产生的能量降低至最佳效率以下时，可将它们以许多方式中的任何一种进行再充电。基于电池的化学组成，将可再充电电池分解成两大类。这两个类别，即碱性二次电池和锂二次电池，均包含很多种类的电池型式。

与二次电池形成对比的是，一次电化学电池旨在仅放电例如放电至耗尽一次，然后即废弃。一次电池不打算再充电。一次电池描述于例如David Linden的Handbook of Batteries(McGraw-Hill，第2版，1995)中。

二次电化学电池可被再充电许多次，例如超过五十次，超过一百次，或更多次。在一些情况下，二次电池可包括相对坚固的分隔体，例如具有许多层的那些和/或相对较厚的那些。二次电池也可被设计成能适应可能会在电池中发生的变化，诸如溶胀。二次电池描述于例如Falk&Salkind的“Alkaline Storage Batteries”(John Wiley&Sons，Inc.1969)；美国专利345,124；和法国专利164,681中，这些专利均据此以引用方式并入本文。

数字照相机和其它电子装置(例如，移动电话、MP3播放器和个人数字助理(PDA)诸如BlackBerries.RTM.)是靠电池诸如二次镍金属氢化物电池或二次锂离子电池来运行的。一种类型的已在数字照相机中使用的电池为3.7V的二次棱柱状锂离子电池。此类电池可例如以商品名PentaxD-L12从Panasonic商购获得。被称为“棱柱状电池”的电池通常所具有的厚度远远小于它们的宽度和长度。例如，Pentax D-L12电池具有约53.0mm的长度、约35.2mm的宽度和约7.0mm的厚度。很多棱柱状电池具有在40mm至60mm长乘30mm至40mm宽乘4mm至10mm厚范围内的尺度。

发明概述

一般来讲，本发明的特征在于呈棱柱状电池形式的锂离子二次电池。所述电池包括具有棱柱形状的外壳、和设置在外壳内的阳极、包括作为活性组分的锂的阴极、分隔体和电解质。

在一个方面，本发明的特征在于棱柱状电池型的锂离子二次电池，其中阴极包含LiFePO₄。因此，在一个方面，本发明的特征在于一种二次电池，所述二次电池包括棱柱形的外壳，所述外壳容纳阳极、包括LiFePO₄的阴极、以及在阳极与阴极之间的分隔体。这些电池具有可用于数字照相机和其它应用的所期望的特性。

在一些情况下，本文所述的电池为可快速充电的可再充电电池。在所述电池需要被置换之前，它们可提供超过100次的循环，通常数百次或数千次的循环。一些优选的电池具有大于约5mAh的容量。

这些电池还具有15分钟或更短，优选5分钟或更短时间的充电能力。此外，使用LiFePO₄阴极制造的优选的电池一般可表现出良好的安全性、快速充电能力(例如，5分钟或更短时间)、良好的功率密度、一致的性能和环境容受性。5分钟或更短时间的快速充电能力可最小化使用不便性。优选的电池也提供优异的循环寿命(例如，在0.5A/0.5A速率下的至初始容量的80％的大于1000次循环并且优选大于1500次循环)和储存寿命(3年)。

在另一方面，本发明的特征在于一种锂离子棱柱状电池，所述锂离子棱柱状电池包括电池组件，所述电池组件包括阳极、包含锂的阴极、和在阳极与阴极之间的分隔体、以及其内设置有电池组件的外壳。外壳包括多个排气口，所述排气口中的至少两个被构造成当棱柱状电池的内部压力达到不同的预定水平时破裂。

一些具体实施包括下列一个或多个特征。排气口中的至少一个可位于外壳的侧面中。排气口中的至少一个可为精压部件。排气口中的至少一个可为细长凹槽，所述细长凹槽具有三角形或梯形横截面。在一个优选的具体实施中，排气口中的一个包括细长凹槽。细长凹槽可具有约0.05英寸至0.70英寸的长度、约0.006英寸至0.008英寸的深度、和约0.004英寸至0.006英寸的宽度。细长凹槽所具有的长度为电池宽度的约50％至80％，其深度使得凹槽中的壁厚为外壳壁厚的约20％至30％，并且其宽度为外壳壁厚的约50％至60％。细长凹槽可靠近电池的上边缘，例如，细长凹槽可在电池的侧壁上以与外壳的顶部边缘相距一定距离平行于电池的顶部表面延伸，所述距离为电池总高度的约20％至40％。