?70%、PA:5%?60% ;優(yōu)選地，添加劑相對混合溶劑體系的摩爾比范圍為5%?75%。這樣的體系具有平衡鋰鹽的溶解性、離子導(dǎo)電率以及高低溫工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性的作用。
[0033]以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案及其有益效果，應(yīng)當(dāng)理解這些實(shí)施例并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為依據(jù)。
[0034]實(shí)施例1
[0035]為演示本發(fā)明的實(shí)施方案的優(yōu)越性能，根據(jù)本發(fā)明所涉及的方案構(gòu)建了一個(gè)可充電二次鋰離子電池，并進(jìn)行了相關(guān)的基本測試。
[0036]所述試驗(yàn)電池為軟包型電池。其陽極選用9微米銅箔，在銅箔的兩側(cè)涂布厚度為27.5微米(每側(cè))的硬碳:碳粉:PVDF(80:10:10w% )的硬質(zhì)材料混合物層。陽極總厚度是64微米，陽極的寬度是22毫米，并且陽極長度是1185毫米。
[0037]陰極選用20微米鋁箔作為載體，在鋁箔兩側(cè)分別涂布厚度為24微米的陰極材料，該材料由LiAlNiCo02，碳粉和PVDF (按重量計(jì)分別為80%，10%和10% )的混合物制成。陰極的總厚度為68微米，寬度為18毫米，長度為1125毫米。陽極和陰極混合物中碳粉用來提高導(dǎo)電率，而PVDF則用作粘合劑。
[0038]電池采用25微米厚Celgard型薄膜分隔陰極和陽極，該薄膜為PP_PE_PP三層復(fù)合膜。電解液采用 EC:EMC:DEC:DMC:PA(17.88:1.00:19.97:17.15:44.00w% )混合物，鋰鹽采用LiPF6，其濃度為1摩爾/升。其中該可充電二次鋰離子電池由陽極、陰極、隔膜、以及電解液組合而成，其材料配方在上述描述范圍之內(nèi)。
[0039]圖4演示了實(shí)施例中電池的充放電特性。其中可充電二次鋰離子電池充滿狀態(tài)下電壓約為3.68V，容量值約43暈安時(shí)(mAh)。其開路電壓在充滿狀態(tài)下開路電壓略尚于典型的一次鋰/亞硫酰氯(Li/S0Cl2)電池(3.67V)，因此在并聯(lián)狀態(tài)下一方面可以盡量利用二次電池的容量，同時(shí)也減輕過度充滿狀態(tài)下的漏電現(xiàn)象。
[0040]圖5展示了實(shí)施例所構(gòu)建可充電二次鋰離子電池在低溫大電流條件下的瞬態(tài)放電特性。放電條件為充滿狀態(tài)下，在-40°C環(huán)境中以7C倍率(300mA)放電。其中使用同樣容量的一般商業(yè)電池在同等條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作為比較。在圖5中可見，依據(jù)本發(fā)明方案制作的電池在低溫條件下以300mA大電流進(jìn)行放電，2秒中之內(nèi)輸出電壓仍可維持在約2.8V，高于常見通訊電子器件所需最低電壓(如2.5V)。然而作為比較的商業(yè)鋰離子電池，在少于
0.5秒的放電時(shí)間內(nèi)，電壓急劇下降至1.5V及以下，失去繼續(xù)向相關(guān)設(shè)備供電能力。
[0041]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可于寬溫度范圍提供高放電脈沖的鋰電池組件，其特征在于，所述鋰電池組件包括一次鋰/鹵氧化物電池以及與所述一次鋰/鹵氧化物電池通過導(dǎo)電連接簡單并聯(lián)的可充電二次鋰離子電池，所述可充電二次鋰離子電池充滿狀態(tài)下的開路電壓高于并聯(lián)的所述一次鋰/鹵氧化物電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池組件，其特征在于，所述可充電二次鋰離子電池中包含陰極材料和陽極復(fù)合碳質(zhì)材料，所述陰極材料可逆地結(jié)合鋰離子的容量與所述陽極復(fù)合碳質(zhì)材料以LiC6B式可逆地結(jié)合鋰離子的容量之比在0.5:1至2:1之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池組件，其特征在于，所述一次鋰/鹵氧化物電池為鋰/亞硫酰氯電池或鋰/硫酰氯電池； 優(yōu)選地，所述鋰/亞硫酰氯電池的工作電壓為3.67V，所述鋰/硫酰氯電池的工作電壓為 3.9V。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池組件，其特征在于，所述可充電二次鋰離子電池中陽極材料主要由復(fù)合碳質(zhì)材料組成，所述復(fù)合碳質(zhì)材料包括基本碳質(zhì)材料和微結(jié)構(gòu)碳質(zhì)材料，所述基本碳質(zhì)材料選自石墨、焦炭、炭黑、硬碳、軟碳及其組合，所述微結(jié)構(gòu)碳質(zhì)材料選自石墨烯、石墨烯微片、單層碳納米管、多層碳納米管、中間相微球碳、微孔活性碳及其組入口 ο5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池組件，其特征在于，所述基本碳質(zhì)材料的顆粒尺度在10-100微米之間，優(yōu)選30-80微米之間； 優(yōu)選地，所述微結(jié)構(gòu)碳質(zhì)材料相應(yīng)的微結(jié)構(gòu)尺度小于2微米，優(yōu)選小于500納米。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的鋰電池組件，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)碳質(zhì)材料在所述復(fù)合碳質(zhì)材料中的質(zhì)量占比在3%-50%之間。7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的鋰電池組件，其特征在于，所述可充電二次鋰離子電池中陽極材料還包含粘合劑和導(dǎo)電劑，所述粘合劑和導(dǎo)電劑相對所述陽極材料的總質(zhì)量占比小于20%，優(yōu)選小于或等于10%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池組件，其特征在于，所述可充電二次鋰離子電池中陰極材料主要由鋰化過渡金屬插層材料組成，所述鋰化過渡金屬插層材料選自鋰化過渡金屬氧化物、混合的鋰化過渡金屬鹽和鋰化金屬磷酸鹽的一種或混合物。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰電池組件，其特征在于，所述鋰化過渡金屬插層材料選自LiCo02、LiNixC0l x02、LiN1.Al! x02、LiMnxNiyCoz02、LiNixCoyAlz02、LiMn02、1^卩6卩04及其混合物，更優(yōu)選 LiMn02、LiNixCoyAlz02、LiNixC0l x02、LiMnxNiyCoz02及其混合物。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的鋰電池組件，其特征在于，所述鋰化過渡金屬插層材料中，Co在過渡金屬元素中的摩爾比低于25%。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池組件，其特征在于，所述可充電二次鋰離子電池中包含與陽極材料和陰極材料接觸并浸漬隔膜的電解液，所述電解液包含至少一種相對低粘度溶劑和至少一種具有相對高介電常數(shù)或具有低熔點(diǎn)及高沸點(diǎn)的溶劑，所述相對低粘度溶劑選自四氫呋喃、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚，所述具有相對高介電常數(shù)或具有低熔點(diǎn)及高沸點(diǎn)的溶劑選自碳酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、溴甲烷、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、溴乙烷、碳酸丙烯酯、碳酸丁二醇酯、乙腈、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮及其混合物。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鋰電池組件，其特征在于，所述電解液中至少含有一種具有在循環(huán)過程中保護(hù)電極表面的添加劑，所述添加劑選自碳酸亞乙烯酯、己烯雌酸、丁磺酸內(nèi)酯、二甲硫醚中的一種或混合物。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的鋰電池組件，其特征在于，所述電解液中至少含有一種鋰金屬鹽，所述鋰金屬鹽選自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiTFS1、LiC104W及其混合物。14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的鋰電池組件，其特征在于，所述電解液包括碳酸乙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯:碳酸二乙酯:乙酸丙酯的混合溶劑體系，并包含溶解于其中的鋰金屬鹽以及添加劑。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鋰電池組件，其特征在于，所述混合溶劑體系中各溶劑在總混合溶劑體系中的摩爾比范圍為碳酸乙酯:5[55%、碳酸甲乙酯:1%?55%、碳酸二乙酯:3%?50%、碳酸二甲酯:5%?70%、乙酸丙酯:5%?60% ； 優(yōu)選地，所述添加劑相對所述混合溶劑體系的摩爾比范圍為5%?75%。16.一種形成權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的鋰電池組件的方法，其特征在于，所述方法包括將按照應(yīng)用需求計(jì)算類型容量的一次鋰/鹵氧化物電池及可充電二次鋰離子電池通過導(dǎo)電連接簡單并聯(lián)，其中根據(jù)所選擇的一次鋰/鹵氧化物電池類型，選擇可充電二次鋰離子電池充滿狀態(tài)下的開路電壓高于并聯(lián)的一次鋰/鹵氧化物電池，使兩者并聯(lián)且負(fù)載端開路條件下可充電二次鋰離子電池的電壓低于充滿狀態(tài)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括調(diào)整可充電二次鋰離子電池中陰極材料和陽極復(fù)合碳質(zhì)材料的比例，使得所述陰極材料可逆地結(jié)合鋰離子的容量與所述陽極復(fù)合碳質(zhì)材料以LiC6B式可逆地結(jié)合鋰離子的容量之比在0.5:1至2:1之間。18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括選擇鋰/亞硫酰氯電池或鋰/硫酰氯電池作為一次鋰/鹵氧化物電池； 優(yōu)選地，選擇工作電壓為3.67V的鋰/亞硫酰氯電池或工作電壓為3.9V的鋰/硫酰氯電池作為一次鋰/鹵氧化物電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可于寬溫度范圍提供高放電脈沖的鋰電池組件及形成方法，該鋰電池組件包括一次鋰/鹵氧化物電池以及與該一次鋰/鹵氧化物電池通過導(dǎo)電連接簡單并聯(lián)的可充電二次鋰離子電池，該可充電二次鋰離子電池充滿狀態(tài)下的開路電壓高于并聯(lián)的一次鋰/鹵氧化物電池。本發(fā)明的鋰電池組件，由于可充電二次鋰離子電池充滿狀態(tài)下的開路電壓高于并聯(lián)的一次鋰/鹵氧化物電池，從而使兩者并聯(lián)且負(fù)載端開路條件下可充電二次鋰離子電池低于充滿狀態(tài)，從而減輕老化以及副反應(yīng)導(dǎo)致的自放電現(xiàn)象。
【IPC分類】H01M16/00, H01M10/0525
【公開號】CN105390775
【申請?zhí)枴緾N201510425051
【發(fā)明人】王然石, 徐禎祥, 黎勝
【申請人】朗陞科技集團(tuán)(香港)有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年7月17日