[发明专利]具有增强的能量密度特性的高能量锂二次电池

权利要求书

1.一种高能量锂二次电池，其包含：

正极，所述正极包含由下式1表示并具有层状结构的第一正极活性材料和由下式2表示并具有尖晶石结构的第二正极活性材料作为正极活性材料，其中基于所述第一正极活性材料和第二正极活性材料的总重量，所述第一正极活性材料的量为40重量%～100重量%；

负极，所述负极包含容量为300mAh/g以上的无定形碳；以及

隔膜；

Li_x(Ni_vMn_wCo_yM_z)O_2-tA_t   (1)

其中0.8＜x≤1.3，0≤v≤0.9，0≤w≤0.9，0≤y≤0.9，0≤z≤0.9，x+v+w+y+z=2，且0≤t≤0.2；

M是指具有+2～+4氧化数的至少一种金属或过渡金属的阳离子；且

A为单价或二价阴离子，

Li_aMn_2-bM'_bO_4-cA'_c   (2)

其中0.8＜a≤1.3，0≤b≤0.5，且0≤c≤0.3；

M'是指具有+2～+4氧化数的至少一种金属或过渡金属的阳离子；且

A'为单价或二价阴离子。

2.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述无定形碳为选自如下碳中的一种碳或它们的混合物：相对于容量具有0.01m²/mAh～0.031m²/mAh的比表面积的第一种碳，以及相对于容量具有0.0035m²/mAh～0.017m²/mAh的比表面积的第二种碳。

3.如权利要求2所述的高能量锂二次电池，其中所述第一种碳在1.0g/cc～1.2g/cc的粉末密度下具有15S/cm以上且小于100S/cm的粉末电导率。

4.如权利要求2所述的高能量锂二次电池，其中所述第二种碳在1.4g/cc～1.6g/cc的粉末密度下具有30S/cm以上且小于100S/cm的粉末电导率。

5.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述第一正极活性材料相对于容量具有0.03μm/mAh～0.1μm/mAh的平均粒径。

6.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述第一正极活性材料在2.65g/cc～2.85g/cc的粉末密度下具有1×10^-3S/cm以上且小于10×10^-3S/cm的粉末电导率。

7.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述第二正极活性材料相对于容量具有0.1μm/mAh～0.2μm/mAh的平均粒径。

8.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述第二正极活性材料在2.65g/cc～2.85g/cc的粉末密度下具有1×10^-5S/cm以上且小于10×10^-5S/cm的粉末电导率。

9.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中在式1中，M为选自Al、Mg和Ti中的至少一种元素，在式2中，M'为选自Co、Mn、Ni、Al、Mg和Ti中的至少一种元素。

10.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中在式1和2中，A和A'各自独立地为选自卤素、S和N中的至少一种元素。

11.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述锂二次电池相对于体积具有0.05Ah/cm³～0.09Ah/cm³的容量，且相对于体积具有0.2Wh/cm³～0.4Wh/cm³的能量。

12.如权利要求1所述的高能量锂二次电池，其中所述隔膜为有机-无机复合隔膜。

13.一种电池模块，包含权利要求1的锂二次电池作为单元电池。

14.一种电动车辆或混合电动车辆，其使用权利要求13的电池模块作为电源。

15.一种电力存储装置，其使用权利要求13的电池模块作为电源。