[发明专利]具有高充电和放电倍率能力和低阻抗增长的锂二次电池

权利要求书

1.锂二次电池，其包含：

包括锂过渡金属磷酸盐化合物的正电极；

包括含碳的嵌锂化合物的负电极；

与正电极和负电极接触并将正电极和负电极隔开的电解质；

与正电极电子连通的正电极集流体；和

与负电极电子连通的负电极集流体；

其中正电极的面积比阻抗是负电极的面积比阻抗的至少3倍，并且在至多60℃的温度下对于每1000次深放电的充电-放电循环，所述电池表现出不大于10％的阻抗增长。

2.锂二次电池，其包含：

包括锂过渡金属磷酸盐的正电极，所述锂过渡金属磷酸盐具有式Li_xM′_yM″_aPO₄，其中M″选自离子半径小于Fe²⁺的离子半径的IIA、IIIA、IVA、VA、VIA和IIIB族金属；M′是第一行过渡金属；x等于或大于0，且a和y大于0；

包括含碳的嵌锂化合物的负电极；

与正电极和负电极接触并将正电极和负电极隔开的电解质，其中所述电解质包括0.8M至1.5M的LiPF₆和有机溶剂，该有机溶剂包括30重量％至70重量％的碳酸乙烯酯、0重量％至20重量％的碳酸丙烯酯、0重量％至60重量％的碳酸二甲酯、0重量％至60重量％的碳酸乙基甲基酯、0重量％至60重量％的碳酸二乙酯和0重量％至5重量％的碳酸亚乙烯酯，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的重量百分比之和是总有机溶剂的30重量％至70重量％，且碳酸丙烯酯占所述之和的30重量％或更小；

与正电极电子连通的正电极集流体；和

与负电极电子连通的负电极集流体；其中正电极的面积比阻抗是负电极的面积比阻抗的至少3倍。

3.权利要求1或2的锂二次电池，其中在至多60℃的温度下对于每500次深放电的充电-放电循环，所述电池表现出不大于20％的从初始电池能量的总电池能量容量降低。

4.权利要求1或2的锂二次电池，其中所述锂过渡金属磷酸盐是具有式Li_1-xMPO₄的化合物，其中M选自钒、铬、锰、铁、钴和镍；且0≤x≤1。

5.权利要求1的锂二次电池，其中所述锂过渡金属磷酸盐是具有式Li_xM′_yM″_aPO₄的化合物，其中M″选自离子半径小于Fe²⁺的离子半径的IIA、IIIA、IVA、VA、VIA和IIIB族金属；M′是第一行过渡金属；x等于或大于0，且a和y大于0。

6.权利要求1或2的锂二次电池，其中所述锂过渡金属磷酸盐是具有式(Li_1-xZ_x)MPO₄的化合物，其中M是钒、铬、锰、铁、钴和镍中的一种或多种，Z是钛、锆、铌、铝、钽、钨或镁中的一种或多种，且x为0至0.05。

7.权利要求1或2的锂二次电池，其中所述锂过渡金属磷酸盐化合物具有大于10m²/g的比表面积。

8.权利要求1或2的锂二次电池，其中所述负电极包括石墨碳。

9.权利要求1或2的锂二次电池，其中所述碳选自球状石墨、中间相碳微球和碳纤维。

10.权利要求1或2的锂二次电池，其中所述电解质包括1.0M至1.3M的LiPF₆和有机溶剂，该有机溶剂包括30重量％至50重量％的碳酸乙烯酯、10重量％至20重量％的碳酸丙烯酯、20重量％至35重量％的碳酸二甲酯、20重量％至30重量％的碳酸乙基甲基酯和另外的0重量％至3重量％的碳酸亚乙烯酯。

11.权利要求1或2的锂二次电池，其中在至多55℃的温度下所述电池的阻抗增长相对于时间呈对数。

12.权利要求2的锂二次电池，其中在至多60℃的温度下对于每1000次深放电的充电-放电循环，所述电池表现出不大于10％的阻抗增长。

13.权利要求11的锂二次电池，其中阻抗增长相对于时间的曲线的斜度在电池寿命的开始比在电池寿命终止处的更陡峭。