[发明专利]具有快速充电能力和高能量密度的可再充电锂离子电池组化学

权利要求书

1.一种可再充电锂离子电池组，其包括：

正极，所述正极包含在充电状态下包含Li₂MSiO₄和在放电状态下包含MSiO₄或LiMSiO₄的正极电活性材料，其中M包含选自铁(Fe)、铝(Al)、锰(Mn)、镁(Mg)及其组合的金属；

包含磷烯的负极；

布置在正极与负极之间的隔离件；和

包含有机溶剂和锂盐的电解质，其提供传导介质以在正极和负极之间传递锂离子。

2.权利要求1的可再充电锂离子电池组，其中所述金属是第一金属以使M包含第一金属(MI)并进一步包含选自锆(Zr)、铪(Hf)、钛(Ti)及其组合的第二金属(MII)掺杂剂。

3.权利要求2的可再充电锂离子电池组，其中M = MI_x + MII_y，其中x大于或等于大约0.75且y小于或等于大约0.25。

4.权利要求1的可再充电锂离子电池组，其中所述负极进一步包含与磷烯混合的导电碳粒子。

5.权利要求1的可再充电锂离子电池组，其中所述有机溶剂包含有机醚化合物，其选自：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧戊环、甘醇二甲醚（二甲氧基乙烷（DME））、二甘醇二甲醚（二乙二醇二甲基醚）、三甘醇二甲醚（三(乙二醇)二甲基醚）、1,3-二甲氧基丙烷（DMP）及其组合。

6.权利要求1的可再充电锂离子电池组，其中所述正极不含钴并且不含镍。

7.权利要求1的可再充电锂离子电池组，其任选具有：

大于或等于大约250 Wh/kg和大于或等于大约600 Wh/L的能量密度；

至少3.7 mAh/cm²的面积容量并可在充电10分钟内充电到其满载容量的90%；或

能够实现在25℃下大于或等于大约4C的充电倍率。

8.一种可再充电锂离子电池堆，其包括多个权利要求1的可再充电锂离子电池组。

9.一种可再充电锂离子电池组，其包括：

正极，所述正极包含在充电状态下包含原硅酸锂铁(II)（Li₂FeSiO₄）和在放电状态下包含FeSiO₄或LiFeSiO₄的正极电活性材料；

包含磷烯的负极；

布置在正极与负极之间的隔离件；和

包含有机溶剂和锂盐的电解质，其提供传导介质以在正极和负极之间传递锂离子。

10.权利要求9的可再充电锂离子电池组，其中所述正极电活性材料进一步包含选自锆(Zr)、铪(Hf)、钛(Ti)及其组合的第二金属掺杂剂，第二金属掺杂剂以小于或等于正极电活性材料的大约25质量%存在。