[发明专利]使用高级阴极材料的高电压、高体积能量密度锂离子电池

说明书

本发明涉及一种使用高级阴极材料的高电压、高体积能量密度锂离子电池。本发明所公开的实施例提供了一种电池单元。该电池单元包括具有阳极集流体的阳极和设置在阳极集流体上方的阳极活性材料。该电池单元还包括具有阴极集流体的阴极和设置在阴极集流体上方的阴极活性材料。该阴极活性材料具有由xLi₂MO₃·(1‑x)LiCo_yM'_(1‑y)O₂表示的组合物。

本申请是申请日为2014年3月11日，发明名称为“使用高级阴极材料的高电压、高体积能量密度锂离子电池”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本实施例总体涉及可再充电电池。更具体地，本实施例涉及使用高级阴极材料的高电压、高体积能量密度锂离子电池的设计。

背景技术

可再充电电池广泛用于各种消费、医疗、航天、国防、和/或交通运输应用中的能量存储装置。最常用类型的可再充电电池是锂电池，该锂电池可包括锂离子或锂聚合物电池。随着电池供电的设备日益变小并且更强大，为这些设备供电的电池需要在较小的体积中储存更多的能量。因此，通过用于改进设备中的电池的体积能量密度的机制可有助于电池供电的设备的使用。

发明内容

本发明所公开的实施例提供了一种电池单元。该电池单元包括具有阳极集流体的阳极和设置在阳极集流体上方的阳极活性材料。该电池单元还包括具有阴极集流体的阴极和设置在阴极集流体上方的阴极活性材料。阴极活性材料具有由xLi₂MO₃·(1-x)LiCo_yM'_(1-y)O₂表示的组合物。

在一些实施例中，M为锰、钛、钌和锆中的至少一者。

在一些实施例中，y＝1.00，M'不存在，并且组合物为xLi₂MO₃·(1-x)LiCoO₂。

在一些实施例中，0.5≤y1.00，并且M'为一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子、四价阳离子和钌阳离子中的至少一者。

在一些实施例中，M或M'包含金属阳离子的混合物。

在一些实施例中，混合物中的金属阳离子的化学计量数不相等。

在一些实施例中，0.01≤x≤0.50。

在一些实施例中，组合物利用锂加成固态反应和使用溶液共沉淀法制成的混合金属水合氢氧化物前体中的至少一者形成。

在一些实施例中，y＝1.00，M为锰(Mn)，并且组合物为xLi₂MnO₃·(1-x)LiCoO₂。

在一些实施例中，可从阴极活性材料可逆地提取的锂的量大于165mAh/g。

在一些实施例中，可从阴极活性材料可逆地提取的锂的量大于200mAh/g。

附图说明

本专利或申请文件包括至少一个彩色绘制的附图。在请求并支付必要费用的前提下，专利局将提供本专利或专利申请公开的带有一个或多个彩色附图的副本。

图1示出了根据本发明所公开的实施例的电池单元的顶视图。

图2示出了根据本发明所公开的实施例的电池单元的一组层。

图3示出了根据本发明所公开的实施例的阴极活性材料组合物的扫描电子显微照片(SEM)。

图4示出了根据本发明所公开的实施例的阴极活性材料组合物的X射线粉末衍射(XRD)。