[发明专利]用于可再充电的锂离子电池的N-氧化物氧化还原梭

权利要求书

1.一种可再充电的锂离子电池，其包括：

(a)具有再充电电位的正极；

(b)负极；

(c)包括电荷携带介质和锂盐的电荷携带电解质；和

(d)可循环的氧化还原化学梭，其包括溶于或可溶于电解质中的脂 环族N-氧化物化合物，并且所述氧化还原化学梭的氧化电位高于所述 正极的再充电电位。

2.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物包括哌啶环或 吡咯烷环。

3.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物在一个或多个 环位置上被包含1至4个碳原子的一个或多个烷基取代。

4.如权利要求3所述的电池，其中N-氧化物化合物具有连接至位 于该N-氧化物化合物环氮原子的α-位的环碳原子上的一个或多个烷 基。

5.如权利要求4所述的电池，其中N-氧化物化合物具有连接至位 于该N-氧化物化合物环氮原子的α-位的所有环碳原子上的烷基。

6.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物在一个或多个 环位置上被一个或多个下列基团取代：酰基、酰氧基、烷芳基、烷氧 基、乙酰氨基、酰氨基、氨基、芳基、芳烷基、烷基羧基、芳基羧基、 烷基磺酰基、苯甲酰基、氨基甲酰基、脲基、羧基、氰基、甲酰基、 卤素、卤代乙酰氨基、卤代酰基、卤代烷基磺酰基、卤代芳基、羟基、 异硫氰酸根合、甲基磺酰氧基、硝基、氧基、氧基苯甲酰基、或苯膦 氧基。

7.如权利要求1所述的电池，其中脂环族N-氧化物化合物包括 3-、4-或5-取代-2，2，6，6-四烷基-1-哌啶基N-氧化物或者3-或4-取代 -2，2，5，5-四烷基-1-吡咯烷基N-氧化物，其中烷基具有1-4个碳原子。

8.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物包括：2，2，6，6- 四甲基-1-哌啶基N-氧化物、4-氧代-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶基N-氧化物、 4-甲氧基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶基N-氧化物、4-氰基-2，2，6，6-四甲基-1- 哌啶基N-氧化物、4-氧基苯甲酰基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶基N-氧化物、 2，2，5，5-四烷基-3-氰基-1-吡咯烷基N-氧化物或其混合物。

9.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物溶于电解质中。

10.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物具有的氧化 电位比正极的再充电电位高0.3V至5V。

11.如权利要求1所述的电池，其中N-氧化物化合物具有的氧化 电位比正极的再充电电位高0.3V至0.6V。

12.如权利要求1所述的电池，其中在每次循环过程均处于足以 使N-氧化物化合物氧化的充电电压和相当于100％电池容量的过充电 电荷流的情形下，在至少30次充电-放电循环后，N-氧化物化合物仍提 供过充电保护。

13.如权利要求1所述的电池，其中在每次循环过程均处于足以 使N-氧化物化合物氧化的充电电压和相当于100％电池容量的过充电 电荷流的情形下，在至少80次充电-放电循环后，N-氧化物化合物仍提 供过充电保护。

14.如权利要求1所述的电池，其中正极包括：LiFePO₄；Li₂FeSiO₄； Li_xMnO₂，其中x为0.3至0.4；或MnO₂。

15.如权利要求1所述的电池，其中负极包括石墨炭、锂金属或 锂合金。

16.如权利要求1所述的电池，其中电荷携带介质包括碳酸亚乙 酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或其组合。