具有过充电保护的1.5-3v锂电池的制作方法
【专利说明】具有过充电保护的1.5-3V锂电池
[0001] 锂离子电池（"LiB"）是目前单位能量密度最高的电池系统。它们由两种锂嵌入 材料的组合构成，锂离子在不同的电势下可以可逆地嵌入和脱嵌。通常，阴极（正极物质） 由锂金属氧化物组成，而阳极（负极活性物质）含有石墨材料。这时，阳极反应如下：
[0002] Li++e>6C< - >LiC6
[0003] 石墨材料的理论电容通过极限化学计量法由LiC6给出并等于372mAh/g。
[0004] 已知电容较高的阳极材料，尤其是锂金属本身，在理论上具有3, 860mAh/g的比电 容。但是，不可以将锂金属阳极与"经典的"锂离子阴极材料（即，锂金属氧化物）结合使 用，因为在这种情况下两个电极已经处于锂化状态。如果也要使用锂化的阳极材料，尤其是 锂金属本身，则必须使用非锂化（或部分锂化）的阴极材料。这样的材料是例如：
[0005]
【主权项】
1. 可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，其含有锂金属或锂合金作为活性阳极材 料，含有相对Li/Li+具有1. 5-3. 4V之间范围内的氧化还原电势的活性阴极材料，和含有硫 氰化锂（LiSCN)作为电解质组分。
2. 按照权利要求1所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，含有粉末状锂金属 或粉末状锂合金作为活性阳极材料，其可以以紧密化的形式存在。
3. 按照权利要求1或2所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，所述阴极材料 选自CFX、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属氟化物、过渡金属氟氧化物、有机氧 化还原活性化合物以及硫和/或硒。
4. 按照权利要求3所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，所述阴极材料选自 CFX、Mn02、V 205、V6013、FeOF、FeF3、FeF 2、S〇
5. 按照权利要求1-4中任一项或多项所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于， 所述电解质在室温下以液态、凝胶状或固态存在。
6. 按照权利要求5所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，所述电解质含有质 子惰性的有机溶剂，该有机溶剂选自非环状或环状的醚、聚醚、腈、内酯、碳酸酯和/或离子 液体。
7. 按照权利要求6所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，所述电解质含有至 少一种质子惰性的有机溶剂，该有机溶剂选自四氢吡喃、四氢呋喃、1，2_二甲氧基乙烷、二 乙二醇二甲基醚、乙腈、己二腈、丙二腈、戊二腈、Y-丁内酯和咪唑鑰盐。
8. 按照权利要求1-7中任一项或多项所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于， 所述电解质含有LiSCN和至少另一种导电盐。
9. 按照权利要求1-8中任一项或多项所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在 于，所述其它导电盐选自LiPF6、氟烷基磷酸锂、LiBF 4、亚氨基盐、Li0S02CF3、甲基化物盐、 LiCI04、螯合硼酸锂、氟代螯合硼酸锂、螯合磷酸锂、氟代螯合磷酸锂和/或卤化锂。
10. 按照权利要求1-9中任一项或多项所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在 于，所述电解质含有选自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或其任意混合物的有机聚合 物。
11. 按照权利要求1-10中任一项或多项所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在 于，电解质中LiSCN的浓度为0. 01-15重量％。
12. 按照权利要求11所述的可再充电的、非水性锂电池，其特征在于，电解质中LiSCN 的浓度为1-10重量％。
13. 应用在按照权利要求1-11中任一项或多项所述的可再充电的、非水性锂电池中的 电解质，其特征在于，含有硫氰化锂作为电解质组分。
14. 按照权利要求13所述的电解质，其特征在于，在电解质中含有的LiSCN的浓度为 0. 01-15 重量％。 15. LiSCN作为氧化还原穿梭化合物在可再充电的、非水性锂电池的电解质中的应用。
【专利摘要】本发明涉及可再充电的非水性锂电池，其含有锂金属或锂合金作为活性阳极材料，含有相对Li/Li+具有1.5-3.4V之间范围内的氧化还原电势的活性阴极材料，和含有硫氰化锂(LiSCN)作为电解质组分。
【IPC分类】H01M4-587, H01M4-58, H01M10-0565, H01M10-42, H01M10-0569, H01M10-052, H01M10-0567, H01M4-38, H01M4-505, H01M4-40
【公开号】CN104641503
【申请号】CN201380022100
【发明人】U·韦特尔曼, U·埃梅尔, I·切尔尼希
【申请人】罗克伍德锂有限责任公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年4月24日
【公告号】CA2871366A1, DE102013207427A1, EP2842193A1, US20150236382, WO2013160342A1