[发明专利]可变容量电池组件

权利要求书

1.一种电化学电池，包括：

负电极，包含纳米结构大容量活性材料；以及

正电极，包含具有非活性成分和活性成分的复合活性材料，其中所述非活性成分在被激活时能转变成活性成分。

2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述激活包括基于所转变的非活性成分的重量，释放具有至少约100mAh/g库伦含量的锂离子。

3.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述激活包括基于所述非活性成分的重量，释放具有至少约300mAh/g库伦含量的锂离子。

4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中在激活之前所述正电极中的非活性成分的量足以大致匹配所述负电极的不可逆锂插入容量。

5.根据权利要求1所述的电化学电池，其中在激活之前所述活性成分对所述非活性成分的化学计量比介于约1/10和10之间。

6.根据权利要求1所述的电化学电池，

其中所述活性成分包括LiMO₂，其中M包括从钒（V）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）和镍（Ni）构成的组中选择的平均氧化态为三的一种或多种离子；且

其中所述非活性成分的形式为Li₂M'O₃，其中M'包括从锰（Mn）、钛（Ti）、锆（Zr）、钌（Ru）、铼（Re）和铂（Pt）构成的组选择的平均氧化态为四的一种或多种离子。

7.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述纳米结构活性材料包括衬底根植于导电衬底的含硅纳米线。

8.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述纳米结构活性材料包括核心和壳，且其中所述核心的材料与所述壳的材料不同。

9.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述纳米结构活性材料包括在充分放电状态下平均高宽比为至少约100的结构。

10.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述纳米结构活性材料包括在充分放电状态下平均横截面尺度介于约1纳米和300纳米之间的结构。

11.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述纳米结构活性材料包括在充分放电状态下平均长度为至少约100微米的结构。

12.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述纳米结构活性材料形成孔隙度小于约百分之75的层。

13.根据权利要求1所述的电化学电池，其中在所述非活性成分的激活之后，所述负电极的容量足以锂化可用于在这两个电极之间传输的所有锂离子。

14.一种制造电化学电池的方法，所述电化学电池包括具有纳米结构活性材料的负电极以及具有复合活性材料的正电极，所述复合活性材料包括非活性成分和活性成分，所述方法包括：

通过将所述非活性成分的至少一部分转变成活性形式来激活所述部分，伴随着基于所述部分的重量释放具有至少约100mAh/g库伦含量的锂离子，

其中所述负电极包括不少于所释放的锂离子的不可逆插入锂量。

15.根据权利要求14所述的方法，其中不可逆插入量的锂离子的至少一部分在激活期间插入到所述负电极中。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述纳米结构活性材料在至少20次循环之后具有至少约700mAh/g的可逆锂插入容量以及至少约200mAh/g的不可逆锂插入容量。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括：

相对于所述正电极对准所述负电极，以形成从果冻卷和堆叠构成的组中选择的组件；以及

将所述组件包封到外壳中，

其中在包封所述组件之后执行所述激活。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述激活包括将所述电化学电池充电到至少约4.4V。

19.根据权利要求14所述的方法，其中在所述电化学电池的至少一次循环之后执行所述激活。

20.一种电池组，包括电化学电池，所述电化学电池包括：

负电极，包含纳米结构大容量活性材料；以及

正电极，包含具有非活性成分和活性成分的复合活性材料，其中所述非活性成分在被激活时能转变成活性成分。