[发明专利]可再充电电池及相关方法无效

专利信息
申请号: 200910140202.5 申请日: 2009-07-07
公开(公告)号: CN101626098A 公开(公告)日: 2010-01-13
发明(设计)人: 金真喜 申请(专利权)人: 三星SDI株式会社
主分类号: H01M10/40 分类号: H01M10/40;H01M10/38;H01M4/36;C01G53/00
代理公司: 北京德琦知识产权代理有限公司 代理人: 徐江华;王珍仙
地址: 韩国*** 国省代码: 韩国;KR
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摘要:
搜索关键词: 充电电池 相关 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种可再充电电池和相关方法。

背景技术

可再充电锂电池的阴极活性材料是制造可再充电电池所必需的四个主 要组成之一。它是占材料成本的40%并决定电池容量的重要因素。尽管已将 例如LiCoO2的氧化锂钴(LCO)化合物广泛用作阴极活性材料,但由于钴 价的快速上涨以及对高容量电池的需求增加,因此三元阴极活性材料的应用 正在逐渐增加。在LCO类阴极活性材料的情况下,钴形成总产品成本的约 60%。然而,三元阴极活性材料仅占电池制造成本的约15~17%,因而能够 节约基于整个电池制造成本的约20%。

但是,这种三元阴极活性材料,例如镍钴锰(NCM)的Li[NiMnCo]O2, 或者镍钴铝(NCA)的Li[NiAlCo]O2,因各种问题而未得到广泛使用,这些 问题包括例如Ni或Mn离子溶解到电解液中,阳极表面溶解的金属离子减 少致使金属枝晶长大而导致金属枝晶穿透隔板,由此发生内部短路,从而导 致电压下降。也就是说,在笔记本电脑常用的圆柱形电池中,由于笔记本电 脑主体发热,充电的电池会暴露于约40℃~约60℃的高温中。在使用三元 阴极活性材料的电池中,来自阴极活性材料的溶解的金属阳离子、例如镍或 锰离子,会接收来自阳极活性材料表面的电子而被还原,这会导致镍或锰金 属不理想的枝晶长大。然后,长大的枝晶会穿透薄(约10~20μm)聚烯烃 隔板膜,这会依次导致与电池内部发生微短路相关的问题,以及伴随有充电 电池电压下降的低电压。

而且,当与LCO类活性材料相比较时,三元活性材料会具有低放电电 压的不足。因此,为了制造用于例如笔记本电脑等的电池,活性材料应满足 与LCO相当的驱动电功率,因此需要通过增加使用三元活性材料(的电池 以下称作“三元电池”)的容量来补偿相对于LCO的低电压。最终,相对 于使用LCO类活性材料的电池(以下称作“LCO型电池”),理想的是大 大地提高三元电池的初始容量。还希望解决与电池寿命短以及电池长期暴露 于高温下的电压下降相关的问题。

发明内容

因此,本发明实施方式涉及一种可再充电电池和相关方法,它们能够基 本解决一个或多个因相关领域的局限和缺点而导致的问题。

因此,实施方式的一个特征是提供一种具有优异的寿命和储存特性的可 再充电电池。

因此,实施方式的另一个特征是提供一种包括制造成本降低的三元阴极 活性材料的可再充电电池。

以上和其它特征和优点中的至少一个可通过提供一种可再充电电池实 现,所述可再充电电池包括阳极;阴极,其中阴极包括三元活性材料;插入 阴极和阳极之间的隔板;电解液;和容纳电解液、阳极和阴极的壳,其中电 解液包括锂盐、非水有机溶剂、约0.5wt%~约5wt%的丁二腈、以及约1wt%~ 约10wt%的碳酸卤代亚乙酯和约1wt%约5wt%的碳酸乙烯亚乙酯中至少一 种。

碳酸卤代亚乙酯可包括碳酸氟代亚乙酯。

三元阴极活性材料可包括由通式1表示的阴极化合物:

LixNi1-y-zCoyMzOα                              (1)

其中x、y、z和α满足以下关系:0.9≤x≤1.3,0≤y≤0.5,0≤z≤0.7,0 ≤α≤2和y+z≤1,且M为Mn或Al。

三元阴极活性材料可包括LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2

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