CN101202362B - 可充电锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可充电锂电池，该可充电锂电池包括：负极，包括负极活性材料；正极，包括正极活性材料；电解液。电解液包括锂盐和非水有机溶剂，其中，非水有机溶剂包括体积百分比为大约1％至大约20％的环状碳酸酯和体积百分比为大约80％至大约99％的链状碳酸酯。正极具有大约3.7g/cc或大于3.7g/cc的活性质量密度。可充电锂电池显示了改进的高温循环寿命特性、高温存储特性和良好的高倍率特性。

Description

可充电锂电池
技术领域
本发明涉及可充电锂电池。
背景技术
近来，为适应电子工业的发展，已将便携式电子设备的尺寸和重量进行了缩减。结果，这些便携式电子设备的使用越来越多。这种便携式电子设备需要具有高能量密度的电池作为电源，为了达到此目的，积极研究了可充电锂电池。
对于可充电锂电池来说，其正极活性材料采用锂-过渡元素氧化物，负极活性材料采用结晶或无定形碳基活性材料或者碳复合材料。在集流体上涂覆适合厚度和长度的活性材料。可选择地，将活性材料制成膜。在上述两种情况下，采用活性材料构成电极，然后将电极卷绕或堆叠，并在电极间放置绝缘的隔膜，以构成电极组件。将上述电极组件置于罐(can)或其它外壳(case)中，并向其中注入电解液，以构成可充电电池。
近来，对高容量和高电压的可充电锂电池的需求显著增大，然而目前却尚未开发出在大于4.2V的高电压下工作时具有良好的性能和良好的稳定性的可充电锂电池。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种可充电锂电池，该可充电锂电池具有改进的高温循环寿命、高温存储特性和高倍率特性。
根据本发明的一个实施例，一种可充电锂电池包括：负极，包括负极活性材料；正极，包括正极活性材料；电解液。电解液包括锂盐和非水有机溶剂，其中，非水有机溶剂包括体积百分比为大约1％至大约20％的环状碳酸酯和体积百分比为大约80％至大约99％的链状碳酸酯。
正极可具有大约3.7g/cc或大于3.7g/cc的活性质量密度。根据本发明的一个实施例，正极具有大约3.7g/cc至大约3.9g/cc范围内的活性质量密度。根据另一实施例，正极具有大约3.7g/cc至大约4.2g/cc范围内的活性质量密度。
负极可具有大约1.5g/cc或大于1.5g/cc的活性质量密度。根据本发明的一个实施例，负极具有大约1.5g/cc至大约1.9g/cc范围内的活性质量密度。
可充电锂电池可具有大约4.2V至大约4.5V范围内的充电截止电压。根据本发明的一个实施例，可充电锂电池具有大约4.3V至大约4.5V范围内的充电截止电压。
根据一个实施例，电解液包括体积百分比为大约5％至大约15％的环状碳酸酯和体积百分比为大约85％至大约95％的链状碳酸酯。不受限制的适合的环状碳酸酯的例子包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯及它们的混合物。不受限制的适合的链状碳酸酯的例子包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙甲酯及它们的混合物。
附图说明
当结合附图进行考虑时，参照下面详细的描述将更易于理解本发明的这些和其它特征及优点，在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的可充电锂电池的示意性剖视图；
图2是根据示例3制备的可充电锂电池单元的高倍率特性的曲线图；
图3是根据示例3和对比例2制备的可充电锂电池单元的循环寿命特性的曲线图。
具体实施方式
近来对于具有高电压和高容量的可充电锂电池的需求急剧增长。因此，已通过增加电极的活性质量密度(active mass density)而进行了高容量可充电锂电池的开发。然而，当将传统电解液注入到具有高活性质量密度的高电压和高容量的可充电锂电池中时，传统电解液由于其热不稳定性而会产生气体。产生的气体增加电池内压，电流中断装置(下文称作CID)开启，从而使电池停止工作。在极端的情况下，产生的气体在正极或负极的表面上在电解液和活性材料之间产生不利反应(negative reaction)，从而使电池劣化。
另外，当使高电压、高容量的可充电锂电池长时间地承受高温(大约90℃)或者承受60℃或大于60℃的温度时，CID开启，使电池停止工作。
本发明一个实施例提供了一种具有改进的高温循环寿命、改进的高温存储特性和改进的高倍率特性的可充电锂电池。
根据本发明的一个实施例的可充电锂电池包括：负极，包括负极活性材料；正极，包括正极活性材料；电解液。正极具有大约3.7g/cc或大于3.7g/cc的活性质量密度。根据本发明的一个实施例，正极具有大约3.7g/cc至大约4.2g/cc范围内的活性质量密度。根据本发明的另一实施例，正极具有大约3.7g/cc至大约3.9g/cc范围内的活性质量密度。当正极具有大约3.7g/cc或大于3.7g/cc的高活性质量密度时，可充电锂电池可具有高容量。
负极可具有大约1.5g/cc或大于1.5g/cc的活性质量密度。根据本发明的一个实施例，负极具有大约1.5g/cc至大约1.9g/cc范围内的活性质量密度。根据本发明的另一实施例，负极具有大约1.5g/cc至大约1.8g/cc范围内的活性质量密度。当负极具有大约1.5g/cc或大于1.5g/cc的高活性质量密度时，可充电锂电池可具有高容量。
可充电锂电池可具有大约4.2V至大约4.5V范围内的充电截止电压。根据本发明的一个实施例，可充电锂电池具有大约4.3V至大约4.5V范围内的充电截止电压。
电解液可包括锂盐和非水有机溶剂，其中，非水有机溶剂包括体积百分比为大约1％至大约20％的环状碳酸酯(cyclic carbonate)和体积百分比为大约80％至大约99％的链状碳酸酯(linear carbonate)。根据本发明的一个实施例，电解液包括体积百分比为大约5％至大约15％的环状碳酸酯和体积百分比为大约85％至大约95％的链状碳酸酯。当所含环状碳酸酯的量在体积百分比为大约1％至大约20％的范围内时，电解液可具有相对低的粘度。另外，由于在大约4.2V至大约4.5V范围内的高充电截止电压下环状碳酸酯是电化学不稳定的，所以为了电化学稳定它会具有降低的能量，由此提高高温循环寿命特性、高温存储特性和高倍率特性。当所含环状碳酸酯的量小于大约1％的体积百分比或大于大约20％的体积百分比时，电池会存在问题。例如，当使电池承受长时间时，产生气体的会增多，由此导致盖组件(cap assembly)的排气口(vent)开启。另外，电池的容量保持(retention)和容量恢复(recovery)会降低，由此恶化循环寿命特性，具体地讲，大大降低了大于45℃的高温下的循环寿命特性。
不受限制的适合的环状碳酸酯的例子包括碳酸亚乙酯(ethylenecarbonate)、碳酸亚丙酯(propylene carbonate)、碳酸亚丁酯(butylenecarbonate)、碳酸亚乙烯酯(vinylene carbonate)、碳酸乙烯基亚乙酯(vinylethylene carbonate)及它们的混合物。根据一个实施例，环状碳酸酯为碳酸亚乙酯。
不受限制的适合的链状碳酸酯的例子包括碳酸二甲酯(dimethylcarbonate)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate)、碳酸二丙酯(dipropyl carbonate)、碳酸甲丙酯(methylpropyl carbonate)、碳酸乙丙酯(ethylpropyl carbonate)、碳酸乙甲酯(ethylmethyl carbonate)及它们的混合物。根据一个实施例，链状碳酸酯为碳酸乙甲酯和碳酸二甲酯。
根据本发明的一个实施例，电解液的非水有机溶剂包含碳酸亚乙酯、碳酸乙甲酯和碳酸二甲酯的混合物。
电解液还包括锂盐。不受限制的适合的锂盐的例子包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO4、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中，x和y为自然数)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2(双乙二酸硼酸锂，lithium bis(oxalato)borate；LiBOB)及它们的组合。
负极包括集流体和设置在集流体上的负极活性材料层，该负极活性材料层包括负极活性材料。该负极活性材料可包括能够与锂形成合金的材料、碳材料(carbonaceous material)或包括了能够与锂形成合金的材料和碳材料的复合材料。不受限制的适合的能够与锂形成合金的材料的例子包括Al、Si、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd、Ag、Ge和Ti。锂金属也可用作负极活性材料。
碳材料可为无定形碳或结晶碳。结晶碳可包括片状(plate-shaped)、球形或纤维状的天然或人造石墨、石墨化碳纤维和石墨化中间相碳微球(graphitized mesocarbon microbead)等。无定形碳可为软碳(通过低温烧结得到的碳)或硬碳(通过高温烧结得到的碳)。
根据本发明的一个实施例，可通过如下步骤制造负极：首先通过混合负极活性材料、粘结剂和任选的导电剂来制备负极活性材料组成物；然后，将该组成物涂敷到负极集流体上，随后进行烘干和压实(compress)。因为负极制造方法已众所周知，所以不再进行详细的描述。
不受限制的适合的粘结剂的例子包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素(hydroxypropyl cellulose)、二乙炔纤维素(diacetylene cellulose)、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚乙烯和聚丙烯。
导电剂可为任一具有导电性和化学稳定性的导电材料。不受限制的适合的导电剂的例子包括天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑(ketjenblack)、碳纤维、包括铜、镍、铝、银等的金属粉末或金属纤维、聚苯撑衍生物(polyphenylene derivative)。
一个不受限制的适合的溶剂的例子为N-甲基吡咯烷酮。
不受限制的适合的集流体的例子包括铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、涂覆有导电金属的聚合物基底及它们的组合。
在本发明的一个实施例中，正极包括正极活性材料，其中，正极活性材料可为包括锂与诸如钴、锰、镍及它们的组合的金属的复合氧化物。该复合氧化物可为选自于由下面的化学式1至24表示的化合物中的化合物。
(化学式1)
LiaA1-bRbD2
在化学式1中，0.95≤a≤1.1且0≤b≤0.5。
(化学式2)
LiaE1-bRbO2-cLc
在化学式2中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05。
(化学式3)
LiE2-bRbO4-cLc
在化学式3中，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05。
(化学式4)
LiaNi1-b-cCobRcDα
在化学式4中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α≤2。
(化学式5)
LiaNi1-b-cCobRcO2-αLα
在化学式5中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2。
(化学式6)
LiaNi1-b-cCobRcO2-αL2
在化学式6中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2。
(化学式7)
LiaNi1-b-cMnbRcDα
在化学式7中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α≤2。
(化学式8)
LiaNi1-b-cMnbRcO2-αLα
在化学式8中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2。
(化学式9)
LiaNi1-b-cMnbRcO2-αL2
在化学式9中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2。
(化学式10)
LiaNibEcGdO2
在化学式10中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5且0.001≤d≤0.1。
(化学式11)
LiaNibCocMndGeO2
在化学式11中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5且0.001≤e≤0.1。
(化学式12)
LiaNiGbO2
在化学式12中，0.90≤a≤1.1且0.00l≤b≤0.1。
(化学式13)
LiaCoGbO2
在化学式13中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1。
(化学式14)
LiaMnGbO2
在化学式14中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1。
(化学式15)
LiaMn2GbO4
在化学式15中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1。
(化学式16)
QO2
(化学式17)
QS2
(化学式18)
LiQS2
(化学式19)
V2O5
(化学式20)
LiV2O5
(化学式21)
LiIO2
(化学式22)
LiNiVO4
(化学式23)
Li3-fJ2(PO4)3
在化学式23中，0≤f<3。
(化学式24)
Li3-fFe2(PO4)3
在化学式24中，0≤f≤2。
在上述1至24的化学式中，A选自于Ni、Co、Mn及它们的组合。R选自于Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及它们的组合。D选自于O、F、S、P及它们的组合。E选自于Co、Mn及它们的组合。L选自于F、S、P及它们的组合。G为选自于Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V及它们的组合中的过渡元素或镧系元素。Q选自于Ti、Mo、Mn及它们的组合。I选自于Cr、V、Fe、Sc、Y及它们的组合。最后，J选自于V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu及它们的组合。
可通过如下步骤制造正极：首先通过混合正极活性材料、粘结剂和导电材料来制备正极活性材料组成物；然后，将该组成物涂敷到诸如铝的正极集流体上。
根据一个实施例，具有上述结构的可充电锂电池包括体积百分比为大约1％至大约20％的环状碳酸酯，并显示出改进的高温循环寿命特性、高温存储特性和高倍率特性。即使电池包括具有高活性质量密度的正极和负极，在保持高倍率特性的同时，由于电池具有改进的热稳定性和循环寿命，所以使得这些特性得以改进。
图1是根据本发明一个实施例的可充电锂电池的示意性剖视图。参照图1，可通过如下步骤制造可充电锂电池3：首先形成电极组件4，电极组件4包括正极5、负极6以及位于正极5和负极6之间的隔膜7；将电极组件4置于电池外壳8中，并通过电池外壳8中的开口提供电解液；然后用盖板(capplate)11和垫圈12密封电池外壳8。
下面的例子更详细地示出了本发明。然而提供这些例子仅用于说明性的目的，而并不意图限制本发明的范围。
例子1
将质量百分比为97.5％的石墨负极活性材料、质量百分比为1.5％的聚偏氟乙烯粘结剂和质量百分比为1％的科琴黑导电剂分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，从而制备负极浆料。
在Cu箔上涂覆厚度为150μm的负极浆料，从而制备薄电极。将被涂覆的电极在135℃下干燥3h或更长时间，然后压实，以制备负极。该负极具有1.7g/cc的活性质量密度。
接下来，将质量百分比为96％的LiCoO2正极活性材料、质量百分比为2％的聚偏氟乙烯粘结剂和质量百分比为2％的科琴黑导电剂分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中，从而制备正极浆料。在Al箔上涂覆厚度为151μm的正极浆料，从而制备薄电极。将被涂覆的电极在135℃下干燥3h或更长时间，然后压实，以制备正极。制得的正极具有3.7g/cc的活性质量密度。
将体积百分比为19％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为36％的碳酸二甲酯混合，以制备非水有机溶剂。然后，在该非水有机溶剂中溶解1.5M的LiBF4，从而制备用于可充电锂电池的电解液。
将负极、正极与多孔聚丙烯隔膜呈螺旋形地卷绕然后一起压实，从而制备电极组件。将该电极组件置于电池外壳中，然后向外壳中注入电解液，以制备可充电锂电池。所含电解液的量为4.6g。
例子2
除了非水有机溶剂采用的是体积百分比为15％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为40％的碳酸二甲酯之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
例子3
除了非水有机溶剂采用的是体积百分比为10％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为45％的碳酸二甲酯之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
例子4
除了非水有机溶剂采用的是体积百分比为5％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为50％的碳酸二甲酯之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
例子5
除了非水有机溶剂采用的是体积百分比为1％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为54％的碳酸二甲酯之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
例子6
除了正极具有的活性质量密度为3.75g/cc之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
例子7
除了正极具有的活性质量密度为3.8g/cc之外，如同例子3来制造可充电锂电池。
例子8
除了正极具有的活性质量密度为3.85g/cc之外，如同例子5来制造可充电锂电池。
对比例1
除了通过将体积比为45:55的碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯混合来制备非水有机溶剂之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
对比例2
除了通过将体积百分比为30％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为25％的碳酸二甲酯混合来制备非水有机溶剂之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
对比例3
除了通过将体积百分比为25％的碳酸亚乙酯、体积百分比为45％的碳酸乙甲酯和体积百分比为30％的碳酸二甲酯混合来制备非水有机溶剂之外，如同例子1来制造可充电锂电池。
参照例1
除了通过降低正极浆料的负载量(loading amount)来制备活性质量密度为3.6g/cc或小于3.6g/cc的正极之外，如同例子3来制造可充电锂电池。
参照例2
除了通过降低正极浆料的负载量(loading amount)来制备活性质量密度为3.55g/cc的正极之外，如同对比例2来制造可充电锂电池。
高温循环寿命特性
确定根据例子1至例子8和对比例1至对比例3制备的可充电锂电池在高温60℃下的循环寿命特性。这些电池在首次放电后，对这些电池反复地进行60周的充放电，其中，首次放电被认为是电池的化成(formation)。当进行充电时，这些电池在每一次循环都具有3.7mA/cm2的电流密度。当进行首次放电时，这些电池具有3.7mA/cm2的电流密度。充电截止电压为4.35V。
将例子1至例子5、对比例2和对比例3的可充电锂电池的循环寿命特性测试的结果表示为基于初始容量的容量保持率(％)。结果示出在下面的表1中。
表1
 
碳酸亚乙酯(EC)的含量(体积％)             容量保持率(％)(第60次循环)  
例子1 19 85
例子2 15 96
例子3 10 94
例子4 5 97
例子5 1 97
对比例2 30 80
对比例3 25 82
参照表1，例子1至例子5中的可充电锂电池所含的碳酸亚乙酯的量以体积百分比计分别为19％、15％、10％、5％和1％。在充放电60周后，这些电池表现出具有基于初始容量的高容量保持率(中间值为94％)。
然而，如对比例2和对比例3的可充电锂电池，当所含碳酸亚乙酯的量以体积百分比计分别为30％或25％时，电池的基于初始容量的容量保持率大大降低。换言之，当具有大约3.7g/cc或大于3.7g/cc的高活性质量密度的可充电锂电池包括的电解液中含有的碳酸亚乙酯的量以体积百分比计为大约1％至大约20％时，可充电锂电池表现出具有较大改进的高温循环寿命特性。
室温循环寿命特性
评估了根据例子1至例子5和对比例1至对比例3制备的可充电锂电池在室温(20℃)下进行40周充放电之后的循环寿命特性。将结果表示为在下面的表2中的基于初始容量的容量保持率(％)。在首次放电后(这被认为是电池的化成)，对电池反复进行充放电达40周。在充电过程中，电池在每一次循环的电流密度均为3.7mA/cm2，在首次放电时，电池的电流密度为3.7mA/cm2。充电截止电压为4.35V。
表2
 
碳酸亚乙酯(EC)的含量(体积％)             容量保持率(％)(第40次循环)  
例子1 19 95
例子2 15 95
例子3 10 95
例子4 5 96
例子5 1 96
对比例1 45 95
对比例2 30 95
对比例3 25 95
如表2中所示，例子1至例子5中的可充电锂电池所含的碳酸亚乙酯的量以体积百分比计分别为19％、15％、10％、5％和1％。对比例1至对比例3中的可充电锂电池所含的碳酸亚乙酯的量以体积百分比计分别为45％、30％、25％。在充放电40周之后，测试了这些电池在室温下的循环寿命特性。这些电池均表现出具有相似的室温循环寿命特性。
高倍率特性
根据例子3制备的可充电锂电池在0.2C、0.5C、1C、1.5C和2C的充放电倍率下进行充电和放电。然后测试了该电池的高倍率特性。结果示出在下面的表3和图2中。
参照表3和图2，可基于0.2C充放电时的放电容量为100％来得到容量保持率。
参照表3和图2，含有的碳酸亚乙酯的量以体积百分比计为10％的可充电锂电池具有高容量保持率，在0.5C时为99％，在1C时为98％，在1.5C时为98％。在高倍率2C时电池具有97％的容量保持率。
表3
 
充放电倍率 容量保持率(％)
0.2C 100
0.5C 99
1C 98
1.5C 98
2C 97
根据活性质量密度比较循环寿命特性
根据例子3、对比例2、参照例1和参照例2制备的可充电锂电池在20℃下进行50周充放电。然后评估这些电池的容量保持率。结果示出在下面的表4中。例子3和对比例2的结果还示出在图3的曲线中。基于100％的初始容量来计算得到下面的表4中的容量保持率。在充电过程中，例子3、对比例2、参照例1和参照例2的可充电锂电池均具有3.7mA/cm2的电流密度。电池具有4.35V的充电截止电压。
表4
 
活性质量密度和环状碳酸酯的含量 容量保持率(％)
例子3 具有3.7g/cc的活性质量密度的正极和10％EC                        97
参照例1 具有3.6g/cc的活性质量密度的正极和10％EC                        94
对比例2 具有3.7g/cc的活性质量密度的正极和30％EC                        85
参照例2 具有3.55g/cc的活性质量密度的正极和30％EC                         94
参照表4，不论碳酸亚乙酯的量为多少，具有小于3.7g/cc的活性质量密度的参照例1和参照例2的可充电锂电池均表现出具有相同的容量保持率。相反地，在比较均具有3.7g/cc的活性质量密度的例子3和对比例2的可充电锂电池时，例子3的电池比对比例2的电池表现出具有好得多的循环寿命特性，其中，例子3的电池含有体积百分比为10％的碳酸亚乙酯作为电解液，对比例2的电池包括体积百分比为30％的碳酸亚乙酯。
本发明的可充电锂电池显示了改进的高温循环寿命特性、高温存储特性和改进的高倍率特性。
已参照一些示例性实施例描述了本发明，本领域技术人员之一应该理解，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对所述实施例作出各种修改和变化。

Claims (23)

1.一种可充电锂电池，包括：
负极，包括负极活性材料；
正极，包括正极活性材料，所述正极具有3.7g/cc或大于3.7g/cc的活性质量密度；
电解液，包括锂盐和非水有机溶剂，所述非水有机溶剂包括体积百分比为1％至20％的环状碳酸酯和体积百分比为80％至99％的链状碳酸酯，
其中，所述电解液包括体积百分比为5％至15％的环状碳酸酯和体积百分比为85％至95％的链状碳酸酯。
2.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述正极具有3.7g/cc至4.2g/cc范围内的活性质量密度。
3.如权利要求2所述的可充电锂电池，其中，所述正极具有3.7g/cc至3.9g/cc范围内的活性质量密度。
4.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述负极具有1.5g/cc或大于1.5g/cc的活性质量密度。
5.如权利要求4所述的可充电锂电池，其中，所述负极具有1.5g/cc至1.9g/cc范围内的活性质量密度。
6.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述可充电锂电池具有4.2V至4.5V范围内的充电截止电压。
7.如权利要求6所述的可充电锂电池，其中，所述可充电锂电池具有4.3V至4.5V范围内的充电截止电压。
8.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述环状碳酸酯包括选自于由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯及它们的混合物所组成的组中的化合物。
9.如权利要求8所述的可充电锂电池，其中，所述环状碳酸酯为碳酸亚乙酯。
10.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述链状碳酸酯包括选自于由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙甲酯及它们的混合物所组成的组中的化合物。
11.如权利要求10所述的可充电锂电池，其中，所述链状碳酸酯包括碳酸乙甲酯和碳酸二甲酯。
12.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述负极活性材料包括选自于由能够与锂形成合金的材料、碳材料及它们的混合物所组成的组中的材料。
13.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述正极活性材料包括选自于由化学式1至化学式24表示的化合物所组成的组中的材料：
化学式1
LiaA1-bRbD2
其中，在化学式1中，0.95≤a≤1.1且0≤b≤0.5，
化学式2
LiaE1-bRbO2-cLc
其中，在化学式2中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05，
化学式3
LiE2-bRbO4-cLc
其中，在化学式3中，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05，
化学式4
LiaNi1-b-cCobRcDα
其中，在化学式4中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α≤2，
化学式5
LiaNi1-b-cCobRcO2-αLα
其中，在化学式5中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式6
LiaNi1-b-cCobRcO2-αL2
其中，在化学式6中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式7
LiaNi1-b-cMnbRcDα
其中，在化学式7中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α≤2，
化学式8
LiaNi1-b-cMnbRcO2-αLα
其中，在化学式8中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式9
LiaNi1-b-cMnbRcO2-αL2
其中，在化学式9中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式10
LiaNibEcGdO2
其中，在化学式10中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5且0.001≤d≤0.1，
化学式11
LiaNibCocMndGeO2
其中，在化学式11中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5且0.001≤e≤0.1，
化学式12
LiaNiGbO2
其中，在化学式12中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1，
化学式13
LiaCoGbO2
其中，在化学式13中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1，
化学式14
LiaMnGbO2
其中，在化学式14中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1，
其中，在化学式1至化学式14中：
A选自于由Ni、Co、Mn及它们的组合所组成的组；
R选自于由Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及它们的组合所组成的组；
D选自于由O、F、S、P及它们的组合所组成的组；
E选自于由Co、Mn及它们的组合所组成的组；
L选自于由F、S、P及它们的组合所组成的组；
G为选自于由Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V及它们的组合所组成的组中的过渡元素或镧系元素。
14.如权利要求1所述的可充电锂电池，其中，所述锂盐包括选自于由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO4、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2及它们的组合所组成的组中的化合物，其中，x和y为自然数，LiB(C2O4)2为双乙二酸硼酸锂。
15.一种可充电锂电池，包括：
负极，包括负极活性材料；
正极，包括正极活性材料；
电解液，包括锂盐和非水有机溶剂，所述非水有机溶剂包括体积百分比为1％至20％的环状碳酸酯和体积百分比为80％至99％的链状碳酸酯，
其中，所述可充电锂电池具有4.2V至4.5V范围内的充电截止电压，
其中，所述电解液包括体积百分比为5％至15％的环状碳酸酯和体积百分比为85％至95％的链状碳酸酯。
16.如权利要求15所述的可充电锂电池，其中，所述可充电锂电池具有4.3V至4.5V范围内的充电截止电压。
17.如权利要求15所述的可充电锂电池，其中，所述环状碳酸酯包括选自于由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯及它们的混合物所组成的组中的化合物。
18.如权利要求17所述的可充电锂电池，其中，所述环状碳酸酯为碳酸亚乙酯。
19.如权利要求15所述的可充电锂电池，其中，所述链状碳酸酯包括选自于由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙甲酯及它们的混合物所组成的组中的化合物。
20.如权利要求19所述的可充电锂电池，其中，所述链状碳酸酯包括碳酸乙甲酯和碳酸二甲酯。
21.如权利要求15所述的可充电锂电池，其中，所述负极活性材料包括选自于由能够与锂形成合金的材料、碳材料及它们的混合物所组成的组中的材料。
22.如权利要求15所述的可充电锂电池，其中，所述正极活性材料包括选自于由化学式1至化学式24表示的化合物所组成的组中的材料：
化学式1
LiaA1-bRbD2
其中，在化学式1中，0.95≤a≤1.1且0≤b≤0.5，
化学式2
LiaE1-bRbO2-cLc
其中，在化学式2中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05，
化学式3
LiE2-bRbO4-cLc
其中，在化学式3中，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05，
化学式4
LiaNi1-b-cCobRcDα
其中，在化学式4中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α≤2，
化学式5
LiaNi1-b-cCobRcO2-αLα
其中，在化学式5中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式6
LiaNi1-b-cCobRcO2-αL2
其中，在化学式6中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式7
LiaNi1-b-cMnbRcDα
其中，在化学式7中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α≤2，
化学式8
LiaNi1-b-cMnbRcO2-αLα
其中，在化学式8中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式9
LiaNi1-b-cMnbRcO2-αL2
其中，在化学式9中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0＜α＜2，
化学式10
LiaNibEcGdO2
其中，在化学式10中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5且0.001≤d≤0.1，
化学式11
LiaNibCocMndGeO2
其中，在化学式11中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5且0.001≤e≤0.1，
化学式12
LiaNiGbO2
其中，在化学式12中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1，
化学式13
LiaCoGbO2
其中，在化学式13中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1，
化学式14
LiaMnGbO2
其中，在化学式14中，0.90≤a≤1.1且0.001≤b≤0.1，
其中，在化学式1至化学式14中：
A选自于由Ni、Co、Mn及它们的组合所组成的组；
R选自于由Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及它们的组合所组成的组；
D选自于由O、F、S、P及它们的组合所组成的组；
E选自于由Co、Mn及它们的组合所组成的组；
L选自于由F、S、P及它们的组合所组成的组；
G为选自于由Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V及它们的组合所组成的组中的过渡元素或镧系元素。
23.如权利要求15所述的可充电锂电池，其中，所述锂盐包括选自于由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO4、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2及它们的组合所组成的组中的化合物，其中，x和y为自然数，LiB(C2O4)2为双乙二酸硼酸锂。
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