[发明专利]用于电化学氧化还原反应中的组合物和电池

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2009年3月19日申请的美国临时申请案第61/161,408号的优先权益。上述专利申请案全文以引用的方式并入本文中并构成说明书的一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于电化学氧化还原反应中的组合物，和包含所述组合物的电池。

背景技术

许多电化学应用和装置，例如电化学电池，使用展现电化学氧化还原活性和/或能够参与电化学氧化还原反应的组合物。

在传统技术中，一般将可再充电锂电池用作电源，并且在业界已引起广泛关注。锂电池通常具有锂离子电解质、作为阳极的固体还原剂以及作为阴极的固体氧化剂。据观察，作为阴极材料的多种固体组合物会影响锂电池的电导率和容量。

因此，一般需要开发出一种适用于电化学氧化还原反应中并且能充当电池阴极材料的组合物。

发明内容

本发明提供一种用于电化学氧化还原反应中的组合物和电池。用于电化学氧化还原反应中的组合物充当电池阴极材料。就物理特性和电学特性来说，所形成的包含本发明组合物的电池的性能优于传统电池。

本发明提供一种用于电化学氧化还原反应中的组合物；所述组合物包含第一材料和金属或金属氧化物组分；所述第一材料以通式M¹_xM²_yXO₄表示，其中M¹表示至少一种选自碱金属元素、铍、镁、镉、硼和铝的元素；M²表示至少一种选自过渡金属元素、锌、镉、铍、镁、钙、锶、硼、铝、硅、镓、锗、铟、锡、锑和铋的元素；X表示至少一种选自磷、砷、硅和硫的元素；O表示氧；x表示约0.6到约1.4(包含0.6和1.4在内)的数字；并且y表示约0.6到约1.4(包含0.6和1.4在内)的数字。另外，所述金属或所述金属氧化物组分包含至少两种选自由以下组成的群组的材料：过渡金属元素、半金属元素、IIA族元素、IIIA族元素、IVA族元素、其合金以及上述金属元素和合金的氧化物，其中所述至少两种材料包含不同的金属元素；此外，所述第一材料与所述金属或所述金属氧化物组分是共结晶的或是以物理方式结合，并且所述金属或所述金属氧化物组分占所述组合物的小于约30％。

本发明还提供一种电池，其包括组合物作为阴极材料，其中所述组合物包括：

第一材料，以通式M¹_xM²_yXO₄表示，其中：

M¹表示至少一种选自碱金属元素、铍、镁、镉、硼以及铝的元素；

M²表示至少一种选自过渡金属元素、锌、镉、铍、镁、钙、锶、硼、铝、硅、镓、锗、铟、锡、锑以及铋的元素；

X表示至少一种选自磷、砷、硅以及硫的元素；

O表示氧；

x表示数字0.6到1.4，包括0.6和1.4在内；以及

y表示数字0.6到1.4，包括0.6和1.4在内；以及

金属或金属氧化物组分，其包括至少两种选自由以下组成的群组的材料：过渡金属元素、半金属元素、IIA族元素、IIIA族元素、IVA族元素、其合金以及上述金属元素和合金的氧化物，其中所述至少两种材料包括不同的金属元素；

其中所述第一材料与所述金属或所述金属氧化物组分是共结晶的或是以物理方式结合，以及所述金属或所述金属氧化物组分占所述组合物的小于30％。

在本发明中，向传统组合物中加入至少两种选自由以下组成的群组的材料：过渡金属元素、半金属元素、IIA族元素、IIIA族元素、IVA族元素、其合金以及上述金属元素和合金的氧化物，并将混合物加热以形成结晶形式，由此有效地增强电池的电导率和容量。因此，包含本发明组合物的电池的性能得到增强，并获得竞争优势。

为了能更好地了解本发明的上述和其它目标、特征和优势，下面将参照附图详细地描述优选实施例。

附图说明

图1为包含本发明Li_xFe_yPO₄.z(V₂O₃/MoO₂)/C作为阴极材料的电池的充电/放电曲线图。