[发明专利]电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池、以及相关的组件及方法。

背景技术

电池或电化学电池是通常使用的电能来源。电池包含通常被称作阳极的负极和通常被称作阴极的正极。阳极包含可被氧化的活性物质；阴极包含或消耗可被还原的活性物质。阳极活性物质能够还原阴极活性物质。

当在装置中使用电池作为电能来源时，与阳极和阴极实现电接触，从而允许电子流过装置并发生各自的氧化和还原反应以提供电能。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于电极之间的分隔体的离子，以在放电过程中保持电池整体的电荷平衡。

一种类型的电池包括作为阳极活性物质的碱金属和作为阴极活性物质的二硫化铁。

发明内容

一般来讲，本发明涉及包括阳极、阴极和电解质的电池，所述电解质包含一种或多种锂盐和溶剂组合。在一个方面，所述电池具有阳极，所述阳极包含含锂阳极活性物质；包括过渡金属硫化物的阴极；以及包括溶剂中的碘化锂和六氟磷酸锂的电解质，所述溶剂包括1,3-二氧杂环戊烷和1,2-二甲氧基乙烷。电解质可包含一种或多种添加剂，例如3,5-二甲基异唑、吡啶和/或水。电解质可提供具有良好的安全特性、良好的稳定性、良好的高电流和中电流放电特性、以及成本有益效果的电池。电解质可具有较低的粘度和良好的导电性。

在一个方面，本发明特征在于包括外壳的电池。外壳包括阳极、阴极和电解质，所述阳极包括含锂阳极活性物质、所述阴极包含过渡金属硫化物或过渡金属氧化物、所述电解质包含介于0.05M和0.5M之间的碘化锂，介于0.05M和0.5M之间的六氟磷酸锂、按重量计30%或更多的1,3-二氧杂环戊烷、以及按重量计20%或更多的1,2-二甲氧基乙烷。

电池的实施方案可包括下列一个或多个特征。

阴极可包括FeS₂、FeS、和/或CuS。

电解质还可包括水（例如，少于500ppm的水，250ppm或更少的水，或者100ppm或更少的水，介于50ppm和500ppm之间的水，介于100ppm和400ppm之间的水，或者介于200ppm和300ppm之间的水）。电解质可包含添加剂，例如3,5-二甲基异唑或吡啶，含量介于500ppm和5000ppm之间（例如，介于1000ppm和5000ppm之间，介于2000ppm和4000ppm之间，介于3000ppm和4000ppm之间）。

电解质可包含介于0.05M和0.3M之间（介于0.05M和0.4M之间，介于0.05M和0.3M之间，介于0.1M和0.4M之间，介于0.1M和0.3M之间，介于0.1M和0.25M之间，或者介于0.1M和0.2M之间）的LiI或LiPF₆。在一些实施方案中，电解质优选地包含介于0.1M和0.3M之间的碘化锂，以及介于0.1M和0.3M之间的六氟磷酸锂。在电解质中，总盐浓度可为至少约0.05M（例如，至少0.1M，至少约0.3M，至少约0.5M，或者至少约0.7M）和/或至多约一摩尔（M）（例如，至多约0.8M，至多约0.5M，至多约0.3M，或者至多0.1M）。电解质可包含按重量计70%的1,3-二氧杂环戊烷和/或按重量计30%的1,2-二甲氧基乙烷。

在一些实施方案中，电解质具有介于0.6和0.8cps之间（例如，介于0.7和0.8cps之间）的粘度。电解质可具有介于100和600Ω·cm之间（例如，介于150和600Ω·cm之间，介于150和400Ω·cm之间，或者介于200和400Ω·cm之间）的电阻率。电池在预放电后具有3.86Ah或更小的放电比容量。外壳还可包括具有介于35%和65%之间的孔隙率的分隔体。

本发明的一个或多个实施方案的细节示出于以下附图和说明中。其它特征和优点由发明详述、附图及权利要求将显而易见。

附图说明

图1为非水性电化学电池的一个实施方案的截面图。

图2为示出电解质组合物的实施方案的电阻率的图形。

具体实施方式

参见图1，一次电化学电池10包括与负极引线14电接触的阳极12、与正极引线18电接触的阴极16、分隔体20和电解质。阳极12、阴极16、分隔体20和电解质包含在壳体22内。电解质可包含至少部分溶解于溶剂混合物中的盐，例如碘化锂和六氟磷酸锂，所述溶剂为例如1,3-二氧杂环戊烷（DX和1,2-二甲氧基乙烷（DME）。电化学电池10还包括顶盖24和环形的绝缘垫圈26以及安全阀28。