專利名稱：：一次鋰離子電化學(xué)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一次鋰離子電化學(xué)電池。
背景技術(shù)：
：電池或電化學(xué)電池是通常使用的電能來源。電池包含通常稱作陽極的負(fù)極和通常稱作陰極的正極。陽極包含可被氧化的活性材料；陰極包含或消耗可被還原的活性材料.陽極活性材料能夠還原陰極活性材料。當(dāng)在裝置中使用電池作為電能來源時(shí)，與陽極和與陰極實(shí)現(xiàn)電接觸，使電子流過裝置，發(fā)生各自的氧化和還原反應(yīng)以提供電能。與陽極和陰極相接觸的電解質(zhì)包含流過位于電極之間的隔板的離子，以在放電過程中保持電池整體的電荷平衡.發(fā)明概述本發(fā)明涉及一次鋰離子電化學(xué)電池8—次鋰離子電池能夠具有相當(dāng)于某些二次鋰離子電化學(xué)電池的放電特性(例如，高消耗速率、大能量密度、和/或恒定容量)、以及長使用壽命(例如，它們可在持續(xù)的時(shí)段上保持其電荷).一次鋰離子電池可以充電(例如充分充電)狀態(tài)提供給使用者(例如消費(fèi)者)，以便使用者可立即使用電池而無需充電.因此，此類電池可用作某些可充電電化學(xué)電池(諸如與數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)和膝上型計(jì)算機(jī)配套的可充電鋰電池)的直接的、隨時(shí)可用的備用電源.由于在一些實(shí)施方案中一次鋰離子電池能夠具有與某些可充電電池(諸如4V鋰電池)相容的電壓特性，因此不需要使用有時(shí)會(huì)降低電池效率的電壓轉(zhuǎn)換器.另外，一次鋰離子電池的生產(chǎn)成本較小，例如，由于具有少數(shù)幾個(gè)充電循環(huán)和/或由于具有基本上不含鋰的負(fù)極，具有降低的鋰含量的電池使用起來也可更安全，并且較少受到某些法規(guī)條例的影響，在一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于一次(即，適合用作不可充電電池)電池，所述電池包括包含能夠與鋰結(jié)合的第一材料的正極、含鋰的負(fù)極和非水電解質(zhì)，其中該電池能夠提供大于約3.5伏的平均負(fù)載電壓。實(shí)施方案可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。第一材料包含混合金屬氧化物.第一材料選自由下列組成的組Li(Ni，Co，Mn)02和Li(Mn，Ni)02。在電池初次放電之前，第一材料具有按重量計(jì)小于約百分之三的鋰。在電池初次放電之前，正極處于充分充電狀態(tài)。負(fù)極包括含鋰的固體溶液。負(fù)極包括含鋰的合金。負(fù)極包括基底和在所述基底上的第一層，第一層能夠與鋰化合，基底包含銅，并且第一層包括含銅的合金。該合金還包含錫.在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種制造一次電池的方法，該方法包括將包含能夠與鋰結(jié)合的第一材料的正極、負(fù)極、以及非水電解質(zhì)組裝到電池外殼中；并且將電池充分充電，其中電池能夠提供大于約3.5伏的平均負(fù)栽電壓。實(shí)施方案可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。第一材料包含混合金屬氧化物。第一材料選自由下列組成的組Li(Ni，Co，Mn)02和Li(Mn，Ni)02。在電池充分充電之后，第一材料具有按重量計(jì)小于約百分之三的鋰。將電池充電包括在電池外殼中形成含鋰的固體溶液。將電池充電包括在電池外殼中形成含鋰的合金。負(fù)極包含合金。該合金包含至少一種選自由銅和錫組成的組的元素.負(fù)極包括基底和在所述基底上的第一層，第一層的組成與基底的組成不同。負(fù)極在初次充電之前基本上不含鋰。將電池充電會(huì)增加負(fù)極的鋰含量。負(fù)極在初次充電之前包含鋰。在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種方法，所述方法包括在亊前不充電的情況下將包括包含能夠與鋰結(jié)合的第一材料的正極、含鋰的負(fù)極和非水電解質(zhì)的電池放電，該電池能夠提供大于約3.5伏的平均負(fù)栽電壓；并且在將電池放電之后丟棄電池而不將電池充電。實(shí)施方案可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征.第一材料包含混合金屬氧化物.第一材料選自由下列組成的組Li(Ni，Co，Mn)02和Li(Mn，Ni)02.在將電池放電之前，笫一材料具有按重量計(jì)小于約百分之三的鋰.在將電池放電之前，正極處于充分充電狀態(tài).負(fù)極包括含鋰的固體溶液.負(fù)極包括含鋰的合金.負(fù)極包括基底和在所述基底上的第一層，笫一層能夠與鋰化合.基底包含銅，并且第一層包括含銅的合金。該合金還包含錫。4其它各方面、特征和優(yōu)點(diǎn)附在說明書、附圖及權(quán)利要求書中。附圖概述圖1為電化學(xué)電池的一個(gè)實(shí)施方案的分解圖。圖2為具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/3陰極和鋰/鋁陽極的新電池的電池勢能對電池容量的標(biāo)繪圖。圖3為具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/3陰極和鋰/鋁陽極的存儲(chǔ)過的電池(60"下存儲(chǔ)20天)的電池勢能對電池容量的標(biāo)繪圖。圖4為具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/3陰極和銅箔陽極的新電池和存儲(chǔ)過的電池(60TC下存儲(chǔ)20天)的電池勢能對電池容量的標(biāo)繪圖.圖5為具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/3陰極和熱浸錫銅箔陽極的新電池的電池勢能對電池容量的標(biāo)繪圖。圖6為具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/3陰極和鋰沉積銅箔陽極的新電池和存儲(chǔ)過的電池(601C下存儲(chǔ)20天)的電池勢能對電池容量的標(biāo)繪圖。圖7為具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/3陰極和鍍鋅銅箔陽極的新電池和存儲(chǔ)過的電池(601C下存儲(chǔ)20天)的電池勢能對電池容量的標(biāo)繪圖。發(fā)明詳述參見圖1，其顯示了標(biāo)稱為4V的一次鋰離子電化學(xué)電池20。電池20包括上電池外殼22、下電池外殼24、下電池外殼中的正極26、上電池外殼中的負(fù)極28、以及定位在正負(fù)極之間的隔板30。電池20也包括導(dǎo)電性墊片32、彈簧34和墊團(tuán)36。上電池外殼22用作電池20的負(fù)端子，而下電池外殼24則用作電池的正端子.電解質(zhì)溶液貫穿電池20而分布，如上所述，電池20為一種一次電池.一次電化學(xué)電池意味著僅完全放電(例如，放電至耗盡)一次，然后即廢棄.一次電池不打算再充電，一次電池描述于例如DavidLinden的HandbookofBatteries(McGraw-Hill,笫2版，1995).二次電化學(xué)電池可再充電許多次，例如，超過五十次，超過一百次，或超過五百次.在一些情況下，二次電池可包括相對堅(jiān)固的隔板，例如具有多層的那些和/或相對厚的那些。二次電池也可設(shè)計(jì)成能適應(yīng)變化，例如在循環(huán)期間可發(fā)生的電極的溶脹.二次電池描述于例如D.Linden和T.B.Reddy，ed.，HandbookofBatteries(McGraw-Hill,第3版，2001);J.P.Gabano，ed.，LithiumBatteries(AcademicPress,1983);G.A.Nazri和G.Pistoia，ed.，LithiumBatteries(KluwerAcademic,2004)中。電池20能夠提供高電壓特性和長使用壽命。例如，電池20能夠提供大于約3.5伏(例如，約3.7伏)的平均負(fù)栽電壓，其具有約2.8伏的截止電壓.其工作電壓的可變范圍為約2.8伏至最大約4.6伏。同時(shí)，電池20能夠提供較長的使用壽命，在一些實(shí)施方案中，在60攝氏度下存儲(chǔ)三個(gè)星期后其容量損耗小于25%。因此，電池20能夠提供相當(dāng)于某些二次鋰離子電池的電壓特性，而同時(shí)具有延長的使用壽命。正極26包括一種混合物，所述混合物具有電活性材料、用以改善正極的本體導(dǎo)電率的導(dǎo)電添加劑、以及任選地用以改善正極的物理完整性的粘合劑。該混合物可支承在導(dǎo)電性基底的一個(gè)或多個(gè)表面上，諸如支承在鋁或不銹鋼網(wǎng)格或箔上.正極26中的電活性材料包括能夠可逆地釋放鋰和與鋰結(jié)合的材料。電活性材料可在電活性材料的表面上與鋰結(jié)合，和/或電活性材料可在電活性材料的本體中與鋰結(jié)合，例如，通過讓鋰進(jìn)入(例如，插入)電活性材料的晶格結(jié)構(gòu)中.在一些實(shí)施方案中，電活性材料具有良好的熱穩(wěn)定性，產(chǎn)生低放氣，較好地保持其電荷(例如，在存儲(chǔ)期間不損耗基本量的容量)，和/或具有高額定容量(例如，歸因于快速鋰離子插AX應(yīng)所導(dǎo)致的低極化)。電活性材料的實(shí)例包括能夠提供大容量和高電壓的混^r屬氧化物，諸如Li,(Miu，Niy)02，其中x+y-1，并且1<q<1.15;以及LiJNiiCoJillOO"其中a+b+c-1(例如，a-b-c-1/3)，并且1<q<1.15.Li(Mn,，Ng02和Li(Ni,CotMrO02可得自例如Nichia(Japan)、Tanaka(Japan)、Kerr-McGee、和3M(Minnesota，USA).電活性材料的具體實(shí)例包括Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)02;Li(Nio,Coo.iMik")02;Li(Ni。.ioCo0.,oMn0.10)025Li(Nio.20C00.oMn。.2。)02'，Li(Nio.65Coo.25M1io.10)02;Lii.o<iMn0.53Ni0."025I/ii.uMn0.56Ni0.O2;和LiMn。.5Ni。.502.在一些實(shí)施方案中，正極26包括涂層，所述涂層由按重量計(jì)約84%至約92%的電活性材料，例如按重量計(jì)約87%至約92%,或按重量計(jì)約90%至約92%的電活性材料組成.正極26可包括大于或等于按重量計(jì)約84%，約84%,約85%，約86%，約87%，約88%,約89%,約90%，或約91%，和/或小于或等于按重量計(jì)約92%,約91%，約90%，約89%，約88%，約87%,約86%，約85%，約84%，或約83%的電活性材料.正極26可以任何組合方式包括一種或多種(例如，兩種，三種或更多種)不同的電活性材料組成。例如，正極26可包括Li(Mnx，Niy)02和Li(NiaCobMn。)02的混合物。此外，如上所述，正極26還可包括一種或多種能夠增強(qiáng)正極的本體導(dǎo)電率的導(dǎo)電添加劑.導(dǎo)電添加劑的實(shí)例包括天然或非人造石墨、抗氣化天然或人造石墨(例如，得自TimcalAmerica,Inc.的TimrexSFG-6)，人造石墨(例如，得自TimcalAmerica,Inc.的TimrexKS-6)、抗氧化炭黑包括高度石墨化炭黑(例如，得自TimcalBelgiumN.V.的MM131,MM179)、Shawinigan乙炔黑(SAB)、金粉、氧化銀、摻氟氧化錫、摻銻氧化錫、銻酸鋅、氣化銦錫、氧化鈷(例如，氫氧化鈷)、和/或碳納米纖維.在某些實(shí)施方案中，石墨顆粒為非合成、非膨脹石墨顆粒(例如，MP-0702X，購自NacionaldeGrafite，ItapeciricaMG，Brazil)。在其它實(shí)施方案中，石墨顆粒為合成、非膨脹石墨顆粒(例如，TimrexKS6、KSIO、KS15、KS25,購自Timcal，Ltd.,Bodio，Switzerland).導(dǎo)電添加劑顆粒可為抗氧化的、人造或天然的石墨或高度石墨化炭黑顆粒。可以使用導(dǎo)電添加劑的混合物，例如石墨粒子(例如，包括約10至約100重量百分比的抗氣化石墨)與碳納米纖維的混合物?？寡趸暮铣苫蛱烊皇米岳鏣imcal，Ltd.,Bodio，Switzerland(例如，TimrexSFG6、SFGIO、SFG15、SFG44、SLP30)或SuperiorGraphiteCo.,Chicago,Illinois(例如，2939APH-M).碳納米纖維描述于例如普通轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N.09/829,709(2001年4月10日提交)和美國專利6,858,349中.正極26可包括按重量計(jì)約5%至約10%的導(dǎo)電添加劑。例如，正極26可包括大于或等于按重量計(jì)約5%，約6X，約7X，約8X，或約9%的導(dǎo)電添加劑；和/或小于或等于按重量計(jì)約10%,約9%，約8X,約7X，或約6%的導(dǎo)電添加劑.可添加粘合劑(例如，聚合物或共聚物)以增強(qiáng)正極26的結(jié)構(gòu)完整性.粘合劑的實(shí)例包括聚乙烯、聚丙烯酰胺、苯乙烯嵌段共聚物(例如，KratonG)、Viton、和各種氟碳樹脂包括聚偏氟乙烯(PVDF)(諸如溶解于l-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，其為一種用于涂布鋰離子陽極和陰極的溶劑，因?yàn)槠淇扇芙庹澈闲?例如，Kynar)并且可較容易地通過干燥而移除)的10%的PVDF溶液)、聚偏氣乙烯共六氣丙烯(PVDF-HFP)、和聚四氟乙烯(PTFE)'聚偏氣乙烯粘合劑的一個(gè)例子為以商品名Kynar741出售的樹脂(購自AtofinaChemicals,Inc.).聚偏氟乙烯共六氟丙烯粘合劑的一個(gè)例子為以商品名KynarFlex2801出售的樹脂(購自AtofinaChemicals,Inc.).聚四氟乙烯粘合劑的一個(gè)例子為以商品名T-60出售的粘合劑(購自D卯ont)。正極26可包括例如按重量計(jì)約2%至約6%的粘合劑(諸如大于或等于按重量計(jì)約2%，約3%，約4%，或約5%的粘合劑；和/或小于或等于按重量計(jì)約6%，約5%，約4%，或約3%的粘合劑)。類似于正極26，負(fù)極28也包括能夠與鋰結(jié)合并釋放鋰的電活性材料.負(fù)極28的電活性材料可在電活性材料的表面上與鋰結(jié)合，和/或電活性材料可在電活性材料的本體中與鋰結(jié)合，例如通過讓鋰進(jìn)入電活性材料的晶格結(jié)構(gòu)中。如下文進(jìn)一步所述，在使用之前電池20被充電(例如，在電池裝配期間)，并且在使用期間電池被放電(例如，用于電子裝置中).在一些實(shí)施方案中，當(dāng)電池20充電時(shí)，鋰從正極26的電活性材料移除并且轉(zhuǎn)移至負(fù)極28,在那里鋰與負(fù)極結(jié)合。當(dāng)電池20后續(xù)地放電(例如，由消費(fèi)者放電)時(shí)，鋰從負(fù)極28移除并且轉(zhuǎn)移至正極26，在那里鋰與正極的電活性材料結(jié)合.可使用負(fù)極28的若干實(shí)施方案來構(gòu)造電池20.例如，負(fù)極28可包括一種或多種材料，所述材料能夠與鋰合金以形成一種或多種離散相，和/或能夠與鋰反應(yīng)以形成一種或多種具有寬范圍的化學(xué)組成的金屬間固體溶液.這些材料優(yōu)選地與鋰結(jié)合良好，并且在電池20放電時(shí)能可逆且有效地釋放鋰.此類材料的實(shí)例包括銅、鎂、銀、鋁、鋅、鉍、銻、銦、硅、鉛或錫.因此，在一些實(shí)施方案中，負(fù)極28在電池20裝配之后和初次充電之前基本上不含鋰.在一些實(shí)施方案中，能夠與鋰^lr和/或能夠與鋰反應(yīng)以形成金屬間固體溶液的材料可作為一個(gè)或多個(gè)層(諸如粘結(jié)層)形成在基底上.例如，一個(gè)或多個(gè)鋅層可形成在基底(例如銅)上，或錫層可形成在銅基底上(例如，通過在熔融錫中浸漬銅基底)，以形成8能夠結(jié)合并釋放鋰的銅合金，諸如黃銅、青銅、CuZn、CuSn5和Cu3Sn?；卓商峁┚哂辛己脤?dǎo)電性和良好機(jī)械性能諸如柔韌性和延展性的負(fù)極28。在此類層形成在基底上之后，可將此類層和基底退火(例如，在250匸下退火一個(gè)小時(shí))或不退火。此類層的厚度的可變范圍為約0.1微米至約10微米。例如，此類層的厚度可大于或等于約0.1微米，約1微米，約3微米，約5微米，約7微米，或約9微米；和/或小于或等于約10微米，約8微米，約6微米，約4微米，或約2微米。在一些實(shí)施方案中，此類層可包括一個(gè)或多個(gè)層，所述層具有在環(huán)境溫度下容易電化學(xué)合金的材料，諸如鋅、鉍、銻、銦、硅、鉛和鋁。用于負(fù)極28的材料的其它實(shí)例包括非晶形的金屬箔諸如Fe-Si-B、Cu-Al-Mg;無鉛焊料材料，諸如Sn-Ag-Cu;鎂鋰合金(例如，由按重量計(jì)80%鋰和20%鎂構(gòu)成的固體溶液，其通過電弧爐熔融并且后續(xù)地冷軋至約30微米至約100微米厚而制備)；和鋰涂布的基底，諸如具有蒸氣沉積或?yàn)R射的鋰(例如，約1微米至約25微米厚，諸如約10微米至約20微米厚)的銅基底(例如，箔)。隔板30可由典型地用于鋰一次或二次電池的任何隔板材料成形。隔板30可以任何組合形式包括一個(gè)或多個(gè)不同隔板材料層。例如，隔板30可為薄的多孔膜或薄膜.隔板30可具有介于約10微米和200微米之間，介于約20微米和50微米之間的厚度.例如，多孔膜中的孔的尺寸的可變范圍為0.03微米至0.2微米.多孔膜可包括相對非反應(yīng)性聚合物諸如微孔聚丙烯(例如，Celgard2300、Celgard3559、Celgard5550、Celgard5559或Celgard2500、CelgardCG2300(由兩層聚丙烯夾置一層聚乙烯組成的三層隔板)、或Celgard2400)、聚乙烯、聚酰胺(即，尼龍)、聚砜或聚氯乙烯.隔板30可包括薄的非織造材料片.隔板30可包括陶瓷或無機(jī)膜.電解質(zhì)溶液可包括一種或多種無水溶劑和至少一種可溶解于該電解質(zhì)溶刑的電解質(zhì)鹽.在一些實(shí)施方案中，電解質(zhì)溶液耐受可能由電池20的高電壓引起的氣化，并且不會(huì)有害地與電池的其它組分反應(yīng)(例如，降解).電解質(zhì)鹽可為選自下列物質(zhì)的鋰鹽LiC104、LiPF6、LiBF"LiAsF6、LiCF3S03、LiAlCh、LiN(CF3S02)2、Li(C4F,S02NCN)、LiB(C20j2、以及LiB(C6H402)2.電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)鹽的濃度的可變范圍為約0.01M至約3M，例如，約0.5M至1.5M。電解質(zhì)溶劑可為質(zhì)子惰性的有機(jī)溶劑。質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑的實(shí)施例包括環(huán)狀碳酸酯、直鏈碳酸酯、醚、環(huán)狀醚、酯、烷氧基烷烴、腈、有機(jī)磷酸酯、和四氫噻汾砜(即，環(huán)丁砜)。環(huán)狀碳酸鹽的例子包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、以及碳酸亞丁酯。直鏈碳酸鹽的例子包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等等。醚的例子包括乙醚和二甲基醚。烷氧基烷烴的例子包括二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、以及甲氣基乙氧基乙烷。環(huán)狀醚的例子包括四氫呋喃和二氧戊環(huán)。酯的例子包括乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、以及Y-丁內(nèi)酯.猜的一個(gè)例子包括乙腈，有機(jī)磷酸酯的例子包括磷酸三乙酯和磷酸三甲酯。電解質(zhì)可以為聚合物電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)也可包括溶劑.電解質(zhì)的一個(gè)例子為包含溶解在1:1體積比的碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯的混合物中的1MLiPF的溶液，電解質(zhì)可任選地包括添加劑，例如乙烯基碳酸亞乙酯、乙烯酯碳酸鹽、以及它們的衍生物。其它電解質(zhì)溶液描述于普通轉(zhuǎn)讓的U.S.S.N.10/898,469、10/990,379、10/085,303、以及10/800,905中，這些專利均據(jù)此引入以供參考。塾片32和彈簧34用來在上電池外殼22、負(fù)極28、隔板30、正極26、和下電池外殼24之間提供良好且均勻的接觸。墊片32和彈簧34可由導(dǎo)電材料制成，所述材料在電池20內(nèi)為化學(xué)穩(wěn)定的，諸如不銹鋼.電池20可使用常規(guī)裝配方法組裝.例如，在其中電池50為如圖1所示意性描繪的薄硬幣電池的實(shí)施方案中，將正極26定位在下電池外殼24中，然后可將隔板30定位在正極26的頂部上.可添加足夠的電解質(zhì)溶液以致使正極26和隔板30兩者均飽和，并且完全填充下電池外殼24中的所有可用體積.具有環(huán)形絕緣墊團(tuán)36的上電池外殼22位于底部電池外殼24中，并且電池20通過機(jī)械巻曲而以氣密方式密封，上電池外殼22和下電池外殼24可由金屬制成，所述金屬為例如不銹鋼、冷軋鋼、鍍鎳鋼或鋁.在電池20組裝好之后，可將電池就地充電，以從正極26的電活性材料移除鋰，并且將鋰沉積在負(fù)極28上.在一些實(shí)施方案中，電池20被電化學(xué)地充電.例如，電池20可以循環(huán)方式充電，所述循環(huán)包括以<lmA/cm2充電至4.4V的目標(biāo)電壓，然后停頓一個(gè)小時(shí)，接著以4.4V再一次充電最多45分鐘，或直到達(dá)到約0.07mA/cm2的最小電流，接著是再一次停頓。可重復(fù)此充電循環(huán)，以提供在目標(biāo)電壓下充分充電的電池。長時(shí)間將電池保持在很高的電壓會(huì)降低電池的使用壽命.如本文所用，"充分充電的電池"是指將電池充電以從陰極移除足夠的鋰，從而提供陰極電活性材料的約170mAh/g的可放電容量。充分充電的電池可繼續(xù)顯示出超過4.2V的OCV.在一些實(shí)施方案中，充分充電的電池在正極26的電活性材料中具有小于約3.0%重量的鋰，并且0CV高于約4.0V,例如，在正極的電活性材料中具有小于約2.5%重量(例如，小于約2%重量)的鋰，并且0CV高于4,2V。作為另外一種選擇或除了恒流充電之外，電池20還可使用恒壓充電。例如，在以約lmA/cm2初次充電至4.4V之后，可通過將電池20保持在4.4V的電池電壓而充電，在其它實(shí)施方案中，電池20可異位充電，例如，在裝配電池20之前，可將鋰從正極26的電活性材料移除.鋰可化學(xué)地移除(例如，解插入)，諸如通過用N02PFs處理電活性材料來移除。在一些實(shí)施方案中，在鋰被移除之后，電活性材料可尤其為空氣敏感的和/或水敏感的，因此電活性材料可能需要在受控環(huán)境(諸如干燥箱)中處理，以防止電活性材料的劣化.在使用期間，電池20在電子裝置中放電(例如，由消費(fèi)者放電)，而無需首先將電池充電，電池20可放電至截止電壓，放電至M,或放電至不再需要電池的程度，并且電池后續(xù)地被丟棄。在應(yīng)用中，在電池20初次放電之后，在將電池20丟棄之前不再對其充電.當(dāng)然，電池20可被構(gòu)造為防止再充電.例如，電池20可包含指示該電池為一次或不可充電電池的說明.作為另外一種選擇或除此之外，電池20還可能需要熱敏電阻器端口，所述端口有時(shí)用來保護(hù)電池和/或電子裝置以避免過電流和過熱.盡管已描述了數(shù)個(gè)實(shí)施方案，但本發(fā)明不限于此.例如，電池20可為圃柱形電池(例如，AA、AAA、2/3A、CR2、18650).在其它實(shí)施方案中，電池20可為非囷柱形，例如硬幣電池、棱柱狀電池、扁平薄電池、袋狀電池或跑道型電池.電池20可為螺旋巻繞電池.又如，在其電解質(zhì)溶液包含LiPF6的實(shí)施方案中，正極26和/或電池20包含作為雜質(zhì)的少量水。不受理論的約束，據(jù)信在存在水的情況下，LiPF6可水解而生成氫氟酸，其趨于腐蝕電池20的組件并且也可與陽極起化學(xué)反應(yīng)，通過降低例如正極26中的水含量可減少氫氟酸的生成，從而增強(qiáng)電池20的性能。在一些實(shí)施方案中，正極26包括小于約2，OOOppm的水且多于100ppm的水。例如，正極26可包括小于約1，500ppm，l，OOO卯m，或500ppm的水?？衫缤ㄟ^僅僅將陰極暴露于干燥環(huán)境例如干燥箱中和/或通過加熱陰極材料(如，在真空下約ioox:時(shí))來控制正極26中的水含量。在一些實(shí)施方案中，電池20中的水含量可稍微高于正極26的水含量，例如當(dāng)電解質(zhì)包含作為雜質(zhì)的少量水(例如，最多約50卯m)時(shí)。如本文所用，正極26的水含量可通過標(biāo)準(zhǔn)KarlFisher滴定測量實(shí)驗(yàn)來確定。例如，水含量可用配備有樣本熱解單元(型號(hào)VA-05或VA-21)的Mitsubishi水分分析器(例如，型號(hào)CA-05或CA-06)通過使用1101C至1151C的加熱溫度來確定。以下實(shí)施例是說明性的，并不意味著進(jìn)行限制。電池的裝配和測試用以下方式制備了圃柱形18650電池，將由88%Li[Co1/3Mn1/3Ni1/3]02、6%導(dǎo)電性碳、和6%二氟化聚乙烯(粘合劑)組成的正極26模涂到25jnm鋁箔上，干燥，然后壓延至0.20mm至0.25mm(0.008"至0.01")的最終厚度，將致密的正極26切割成介于55cm和65cm之間的長度，并且使用化學(xué)研磨方法移除約3cm的涂層。將鋁插片超聲地焊接到正極上，以提供正極和正端子端帽之間的導(dǎo)電性。負(fù)極28由0.13咖至0.18咖(0.005"至0.007")的鋰金屬組成，或由切割成57cm至67cm長度的鋰/鋁合金組成，將鍍鎳鋼插片壓進(jìn)負(fù)極28箔中，距邊緣約3cm，并且用Kapton膠帶固定在適當(dāng)位置.電極為層狀的并且排列在隔板30之間，使得當(dāng)被巻繞上直徑為4mm的軸柄時(shí)，負(fù)極28成為外包袠物的一部分，并且具有延伸自巻繞膠輥的外徑的插片.正極26插片在相對方向上延伸并且穿itJ&輥的中心，靠近由軸柄留出的空隙.將外包袞帶施加到膠輥上以防止電極松開.插入非導(dǎo)電性絕緣環(huán)帶，使得負(fù)極28插片與巻繞層疊件隔離.將膠，其中負(fù)極28插片被電阻焊接到罐上.將中心正極26插片插過第二環(huán)形絕緣體，并且在處理期間將珠緣施加到罐上以固定膠輥。珠緣用來指示變形或在罐金屬中形成頸縮以使膠輥在罐的底部中保持固定，并且同時(shí)為巻曲操作提供支撐件，所述操作變形珠緣上方的金屬以壓縮主密封件的塑性從而密封電池。將正極26插片電阻焊接到配備有絕緣外環(huán)的端帽上，所述外環(huán)用于密封電池.用電解質(zhì)填充固定的層疊件，所述電解質(zhì)的組成為1.0MLiPF6，其呈按體積計(jì)EC:DEC50:50的混合物。將填充過的電池巻曲封閉，并且按前述4.4V充電方案所述將其充電。電池使用表1所示的方式測試，其中將步驟1至7重復(fù)5次，后接25分鐘的恢復(fù)時(shí)間.在恢復(fù)時(shí)間之后，重復(fù)步驟1至7直到電池達(dá)到目標(biāo)截止電壓，在所述截止電壓處，任何殘余容量均通過將電池以100O放電直到再次達(dá)到目標(biāo)截止電壓來測量.電池或者在充電("新的")之后放電8小時(shí)，或者在放電之前在601C下存儲(chǔ)20天("存儲(chǔ)的")。表1:模擬數(shù)字照相機(jī)測試特性<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實(shí)施例1使用具有包含1500ppmAl的0.18mm(0.007")的鋰/鋁合金的負(fù)極30時(shí)的新鮮放電性能示于圖2中，其具有的性能為460次模擬照相和2.6Ah的放電容量.在60X3的濕度下存儲(chǔ)20天之后，觀察到一些容量和性能損耗，諸如所發(fā)送的脈沖的平均數(shù)(252)和(1.699A.h)的放電容量.存儲(chǔ)之后的放電曲線示于圖3中.實(shí)施例2使用具有0.03mm(0.001")銅箔的負(fù)極30時(shí)的新鮮放電性能示于圖4中，其具有的性能為312次模擬照相和1.981A'h的放電容量，在601C的溫度下存儲(chǔ)20天之后，觀察到一些容量和性能損耗，如可見于由圖4所示的發(fā)送的脈沖數(shù)(107)和0.920A.h的放電容量。實(shí)施例3使用具有0.lOmm(O.004")的熱浸錫銅箔的負(fù)極30時(shí)的新鮮放電性能示于圖5中，其具有的性能為312次模擬照相和1.981A'h的放電容量。實(shí)施例4使用具有0.018咖(0.0007")銅箔(每側(cè)均蒸氣沉積有10nm的Li)的負(fù)極30時(shí)的新鮮放電性能示于圖6中，其具有的平均性能為423次模擬照相和2.418A'h的放電容量.在存儲(chǔ)20了天之后，性能被測量為平均217次照相和1.547A.h的平均放電容量。實(shí)施例5使用具有0.018咖(0.0007")的銅箔(每側(cè)均電化學(xué)地沉積有約3.8pm的鋅)的負(fù)極30時(shí)的新鮮放電性能示于圖7中，其具有的平均性能為398次模擬照相和2.235A.h的放電容量，在存儲(chǔ)了20天之后，性能被測量為平均224次照相和1.731Ah的平均放電容量.對所有實(shí)施例的表4M匕比較顯示于表2中。表2:性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>本文涉及到的所有參考文獻(xiàn)，諸如公布的和非公布的專利申請、專利、和其它公布均以引用方式全文并入本文.其它實(shí)施方案也在權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi).權(quán)利要求1.一種一次電池，所述一次電池包括正極，其包含能夠與鋰結(jié)合的第一材料；負(fù)極，其包含鋰；和非水電解質(zhì)，其中所述電池能夠提供大于3.5伏的平均負(fù)載電壓。2.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述第一材料選自由下列組成的組Li(Ni，Co，Mn)02和Li(Mn，Ni)02,3.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述第一材料在所述電池初次放電之前具有按重量計(jì)小于百分之三的鋰.4.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述正極在所述電池初次放電之前處于充分充電狀態(tài)。5.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述負(fù)極包括含鋰的固體溶液。6.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述負(fù)極包括含鋰的合金。7.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述負(fù)極包括基底和在所ii^底上的第一層，所述第一層能夠與鋰組合.8.如權(quán)利要求7所述的電池，其中所^底包含銅，并且所述第一層包括^^銅的^r.9.如權(quán)利要求9所述的電池，其中所述M還包含錫.10.—種制造一次電池的方法，所迷方法包括將包含能夠與鋰結(jié)合的第一材料的正極、負(fù)極、以及非水電解質(zhì)組裝到電池外殼中；和將所述電池充分充電，其中所述電池能夠提供大于3.5伏的平均負(fù)栽電壓.全文摘要本發(fā)明公開了一種一次電池，所述一次電池包括具有能夠與鋰結(jié)合的第一材料的正極、含鋰的負(fù)極、以及非水電解質(zhì)。該一次電池能夠提供大于約3.5伏的平均負(fù)載電壓。文檔編號(hào)H01M4/12GK101310399SQ200680042768公開日2008年11月19日申請日期2006年11月14日優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日發(fā)明者D·D·麥克奈爾,D·L·德姆斯,K·S·南津達(dá)斯瓦米,T·E·波芬格爾,W·L·鮑夫登,礬張,鷗毛申請人:吉萊特公司