具有過充電保護(hù)的1.5-3v鋰電池的制作方法
【專利說明】具有過充電保護(hù)的1.5-3V鋰電池
[0001] 鋰離子電池（"LiB"）是目前單位能量密度最高的電池系統(tǒng)。它們由兩種鋰嵌入 材料的組合構(gòu)成，鋰離子在不同的電勢下可以可逆地嵌入和脫嵌。通常，陰極（正極物質(zhì)） 由鋰金屬氧化物組成，而陽極（負(fù)極活性物質(zhì)）含有石墨材料。這時，陽極反應(yīng)如下：
[0002] Li++e>6C< - >LiC6
[0003] 石墨材料的理論電容通過極限化學(xué)計量法由LiC6給出并等于372mAh/g。
[0004] 已知電容較高的陽極材料，尤其是鋰金屬本身，在理論上具有3, 860mAh/g的比電 容。但是，不可以將鋰金屬陽極與"經(jīng)典的"鋰離子陰極材料（即，鋰金屬氧化物）結(jié)合使 用，因為在這種情況下兩個電極已經(jīng)處于鋰化狀態(tài)。如果也要使用鋰化的陽極材料，尤其是 鋰金屬本身，則必須使用非鋰化（或部分鋰化）的陰極材料。這樣的材料是例如：
[0005]
【主權(quán)項】
1. 可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，其含有鋰金屬或鋰合金作為活性陽極材 料，含有相對Li/Li+具有1. 5-3. 4V之間范圍內(nèi)的氧化還原電勢的活性陰極材料，和含有硫 氰化鋰（LiSCN)作為電解質(zhì)組分。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，含有粉末狀鋰金屬 或粉末狀鋰合金作為活性陽極材料，其可以以緊密化的形式存在。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，所述陰極材料 選自CFX、過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氟化物、過渡金屬氟氧化物、有機氧 化還原活性化合物以及硫和/或硒。
4. 按照權(quán)利要求3所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，所述陰極材料選自 CFX、Mn02、V 205、V6013、FeOF、FeF3、FeF 2、S〇
5. 按照權(quán)利要求1-4中任一項或多項所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于， 所述電解質(zhì)在室溫下以液態(tài)、凝膠狀或固態(tài)存在。
6. 按照權(quán)利要求5所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，所述電解質(zhì)含有質(zhì) 子惰性的有機溶劑，該有機溶劑選自非環(huán)狀或環(huán)狀的醚、聚醚、腈、內(nèi)酯、碳酸酯和/或離子 液體。
7. 按照權(quán)利要求6所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，所述電解質(zhì)含有至 少一種質(zhì)子惰性的有機溶劑，該有機溶劑選自四氫吡喃、四氫呋喃、1，2_二甲氧基乙烷、二 乙二醇二甲基醚、乙腈、己二腈、丙二腈、戊二腈、Y-丁內(nèi)酯和咪唑鑰鹽。
8. 按照權(quán)利要求1-7中任一項或多項所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于， 所述電解質(zhì)含有LiSCN和至少另一種導(dǎo)電鹽。
9. 按照權(quán)利要求1-8中任一項或多項所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在 于，所述其它導(dǎo)電鹽選自LiPF6、氟烷基磷酸鋰、LiBF 4、亞氨基鹽、Li0S02CF3、甲基化物鹽、 LiCI04、螯合硼酸鋰、氟代螯合硼酸鋰、螯合磷酸鋰、氟代螯合磷酸鋰和/或鹵化鋰。
10. 按照權(quán)利要求1-9中任一項或多項所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在 于，所述電解質(zhì)含有選自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或其任意混合物的有機聚合 物。
11. 按照權(quán)利要求1-10中任一項或多項所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在 于，電解質(zhì)中LiSCN的濃度為0. 01-15重量％。
12. 按照權(quán)利要求11所述的可再充電的、非水性鋰電池，其特征在于，電解質(zhì)中LiSCN 的濃度為1-10重量％。
13. 應(yīng)用在按照權(quán)利要求1-11中任一項或多項所述的可再充電的、非水性鋰電池中的 電解質(zhì)，其特征在于，含有硫氰化鋰作為電解質(zhì)組分。
14. 按照權(quán)利要求13所述的電解質(zhì)，其特征在于，在電解質(zhì)中含有的LiSCN的濃度為 0. 01-15 重量％。 15. LiSCN作為氧化還原穿梭化合物在可再充電的、非水性鋰電池的電解質(zhì)中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及可再充電的非水性鋰電池，其含有鋰金屬或鋰合金作為活性陽極材料，含有相對Li/Li+具有1.5-3.4V之間范圍內(nèi)的氧化還原電勢的活性陰極材料，和含有硫氰化鋰(LiSCN)作為電解質(zhì)組分。
【IPC分類】H01M4-587, H01M4-58, H01M10-0565, H01M10-42, H01M10-0569, H01M10-052, H01M10-0567, H01M4-38, H01M4-505, H01M4-40
【公開號】CN104641503
【申請?zhí)枴緾N201380022100
【發(fā)明人】U·韋特爾曼, U·埃梅爾, I·切爾尼希
【申請人】羅克伍德鋰有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年4月24日
【公告號】CA2871366A1, DE102013207427A1, EP2842193A1, US20150236382, WO2013160342A1