[发明专利]具有改进的安全性的蓄电池

说明书

本申请是2008年1月16日提交的名称为“具有改进的安全性的蓄电池”的200880001438.4发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种蓄电池，当发生短路时，其中产生的大量瞬间电流和锂离子流可被抑制，由此保证了电池具有优越的安全性。

背景技术

近年来，已经开发出结构轻巧紧凑的电子设备，并且便携式电子设备的应用已逐渐普及。因此，已经积极研究具有高能量密度的蓄电池。锂蓄电池包括阴极和阳极，所述阴极和阳极由能够嵌入和脱嵌锂离子的材料制成，所述蓄电池通过在阴极和阳极之间注入有机电解质或聚合物电解质而制备，并通过氧化和还原反应提供电能，当在阳极和阴极上发生锂离子的嵌入和脱嵌时就发生所述氧化和还原反应。

目前，为了实现具有高容量和高输出量的电池，在锂蓄电池中主要使用相对于锂(Li/Li⁺)具有较高电势的含锂金属复合氧化物(例如LiCoO₂)作为阴极活性材料，并主要使用碳材料作为阳极活性材料。然而，在单独使用上述相对于锂具有较高电势的阴极活性材料时，一旦由于内部或外部条件而在电池中发生短路，电子和锂离子就会快速地从阳极迁移至阴极，从而产生大量的瞬间电流，将导致在电池中迅速产生热，由此造成例如电池起火或爆炸的问题。

发明内容

技术问题

本发明人发现，如果电池的阴极包括两种或两种以上具有相对于锂的(Li/Li⁺)不同电势和不同阻抗的阴极活性材料，也就是说，如果所述阴极包括一种相对于锂具有高电势的第一阴极活性材料和一种第二阴极活性材料——所述第二阴极活性材料与所述第一阴极活性材料相比，相对于锂的电势更低而阻抗更高，那么，当电池中发生短路时，由阳极向阴极迁移的大量锂离子和电子的迁移率可被减少。这样可以抑制由瞬间过电流的产生而导致的热量产生，由此改进电池的安全性。

因此，本发明的一个目的是提供一种阴极，包括两种或两种以上具有相对于锂(Li/Li⁺)的不同电势和不同阻抗的阴极活性材料；本发明的目的还包括提供包括所述阴极的具有改进的安全性的蓄电池。

技术方案

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种阴极，包括两种或两种以上的含锂金属复合氧化物，所述金属复合氧化物具有相对于锂(Li/Li⁺)不同的电势和不同的阻抗，所述阴极包括：(a)第一含锂金属复合氧化物，和(b)第二含锂金属复合氧化物；所述第二含锂金属复合氧化物与所述第一含锂金属复合氧化物相比，具有的阻抗更高，而相对于锂(Li/Li⁺)的电势更低。另外，本发明提供了包括所述阴极的蓄电池，优选地为锂蓄电池。

根据本发明的另一方面，提供了一种制备锂蓄电池的方法，所述锂蓄电池包括一种阴极，所述阴极包括：(a)第一含锂金属复合氧化物，和(b)第二含锂金属复合氧化物；所述第二含锂金属复合氧化物与所述第一含锂金属复合氧化物相比，具有的阻抗更高，而相对于锂(Li/Li⁺)的电势更低；由此当电池中发生短路时，由阳极向阴极快速迁移的大量锂离子和电子的迁移率可被减少。

下文将对本发明进行更详细的描述。

本发明的特征在于：使用两种或两种以上含锂金属复合氧化物的组合作为阴极组分，所述含锂金属复合氧化物具有相对于锂(Li/Li⁺)不同的电势和不同的阻抗。

在现有技术中，有时也结合使用多种具有相对于锂(Li/Li⁺)的不同电势的阴极活性材料作为锂蓄电池的阴极组分。在这种情况下，主要的目的是为了将阴极的放电电势控制在一个特定的范围内。这样的话，当含有这种阴极的电池由于内部或外部条件发生短路时，并不能抑制从阳极流向阴极的大量瞬间电流，因为并未合适地考虑被组合使用的阴极活性材料之间的电导率(即阻抗差异)。所以，可能发生电池的快速起火或爆炸。

与上述现有技术相比，本发明的特征在于使用具有相对于锂不同的电势和不同阻抗的含锂金属复合氧化物的组合作为阴极组分，也就是：(a)第一含锂金属复合氧化物，和(b)第二含锂金属复合氧化物；所述第二含锂金属复合氧化物与所述第一含锂金属复合氧化物相比，具有的阻抗更高，而相对于锂(Li/Li⁺)的电势更低。

当使用本发明的这种阴极时，显著地减少了在电池中发生短路时产生的从阳极流向阴极的大量锂离子和电子的瞬间迁移。因此，本发明的阴极可以显著减少由于高电流导致的电池中的热积累，由此防止电池的快速起火和爆炸。