[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

本申请是申请号为201010138533.8、申请日为2010年3月19日以及申请名称为“用于电化学氧化还原反应中的组合物和电池”的申请的分案申请。

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

本发明提供一种充当电池阴极材料的组合物。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原子或金属氧化物组分。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，所述金属原子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但不包括锂。此外，所述第一材料与所述金属原子或所述金属氧化物组分是共结晶的或是以物理方式结合，并且所述金属原子或所述金属氧化物组分占所述组合物的小于约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，下文将参照图式详细地描述优选实施例。

附图说明

表1显示本发明组合物（实例1-6）与传统组合物（比较实例1-2）之间的物理特性比较。

表2显示分别包含本发明组合物（实例1-6）的电池与分别包含传统组合物（比较实例1-2）的电池之间电学特性的比较。

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

图2说明包含本发明Li_xFe_yPO₄.z(V₂O₃/Sn)/C作为阴极材料的电池的充电/放电曲线图。

图3说明包含本发明Li_xFe_yPO₄.z(V₂O₃/TiO₂)/C作为阴极材料的电池的充电/放电曲线图。

图4说明包含本发明Li_xFe_yPO₄.z(V₂O₃/Al₂O₃)/C作为阴极材料的电池的充电/放电曲线图。

图5说明包含本发明Li_xFe_yPO₄.z(V₂O₃/MgO)/C作为阴极材料的电池的充电/放电曲线图。