CN101292380B - 锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池。更具体地，涉及一种能够进行快速再充电、具有更长电池寿命而且能够进行安全工作的锂离子电池。在一个电池的角度上，本发明的电池包括如下组分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少为10C的充电速率。

Description

锂离子电池
技术领域
本发明大体上涉及锂离子电池，更具体地，涉及能够进行快速再充电、寿命长而且能够安全工作的锂离子电池。
背景技术
改进的锂离子电池是多年来研究的课题。近期关于这类研究的报告包括：专利号为7115339的美国专利；专利号为7101642的美国专利；专利号为7087349的美国专利；专利号为7060390的美国专利和专利号为7026074的美国专利。
专利号为7115339的美国专利讨论了一种锂离子二次电池，该电池包括正电极、负电极、介于正负电极之间的隔膜以及利用溶解锂盐于非水溶剂的方法制备的电解质。该隔膜具有一个包含基本固态粒子的多孔薄膜层和一种复合黏合剂。该多孔薄膜层粘贴于正负电极中至少一个电极的至少一个表面上。该复合黏合剂包括一种主要黏合剂和一种次要黏合剂，其中主要黏合剂由聚醚砜组成，次要黏合剂由聚乙烯吡咯烷酮组成。
专利号为7101642的美国专利报道了一种锂离子电池，该电池配置成能够在以极低电压放电的同时不会对电池造成永久性损害。该专利涉及的电池具有一种包含LiNixCo1-x-yMyO2的活性材料，其中M是Mn，Al，Mg，B，Ti或Li，该专利涉及的电池还具有另外一种包含碳元素的活性材料。该电池的电解质与电池的负电极发生反应形成一个固态电解质界面层。
专利号为7087349的美国专利涉及一种包含一种有机电解质溶液的锂电池。该电解质溶液包含一种含有能够被吸附到锂金属上的环氧乙烷基的聚合体吸附剂。该电解质溶液还包含一种能够与锂进行反应而生成一种锂合金、一种锂盐和一种有机溶剂的材料。根据该发明，该有机电解质溶液使锂金属变得稳定而且增强了锂离子的导电性。
专利号为7060390的美国专利讨论了一种锂离子电池，该电池包含一个掺杂锂的过渡金属合金氧化物的许多纳米颗粒的阴极。该合金氧化物以分子式LixCoyNizO2来表示，该电池的阳极包含至少一个碳纳米管序列，一种电解质和一层分隔阴阳极的薄膜。阳极中的碳纳米管序列中有许多多壁碳纳米管。
专利号为7026074的美国专利报道的锂电池具有优化的安全性能。该电池在电池电解质溶液中使用一种或多种添加剂，所述电解质溶液是锂盐溶于有机溶剂制备的。作为所述添加剂的一个例子是两个重量百分数的磷酸三苯酯(triphenyl phosphate)，一个重量百分数磷酸二苯丁脂(diphenyl monobutyl phosphate)的和两个重量百分数碳酸乙烯亚乙酯(vinyl ethylene carbonate)的混合添加剂。锂盐优选LiPF6，电解质溶液优选EC/DEC。
尽管在锂电池方面已有上述研究，仍然需要能够在再充电能力、寿命以及安全性等方面显示出增强性能的锂离子电池。本发明的目的是提供一种具备上述增强性能的锂电池。
发明内容
本发明通常涉及锂离子电池。更具体地，涉及能够进行快速再充电、有更长的寿命以及更好安全性能的锂离子电池。
在电池方面，本发明所提供的电池包括以下元件：阳极，由具有至少10m2/g的BET表面积的纳米晶体Li4Ti5O12构成；阴极，由具有至少5m2/g的BET表面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石构成。电池的充电速率至少为10C。
附图说明
图1显示了Li4Ti5O12坚晶石纳米晶体颗粒。
图2显示了由纳米结构Li4Ti5O12阳极材料构成的锂离子电池的放电容量-循环次数关系图。
图3显示了由纳米结构Li4Ti5O12阳极材料构成的锂离子电池和传统锂离子电池的放电容量-放电速率关系图以及放电容量-充电速率关系图。
具体实施方式
本发明中的电池包含纳米材料，特别在电池电极的环境中。所述电池提供了实用的充电速率，使得某些诸如快速再充电电池(如，几分钟)、用于电气交通工具中的电池、用于电动车辆中或者混合电动车辆中的电池、用于发电工具的电池等市场零部件产品成为现实。运用在本发明中的纳米材料显示出能够提供更好安全性和更长寿命的特异化学性能，这使得本发明与现有技术相比有更大价值。
电极晶体尺寸的减小缩短了在电化学充电和放电过程中锂离子在晶体颗粒之间必须移动的扩散距离。然而，根据方程A＝2π/ρR，晶体尺寸的减小，也增加了能够使锂离子嵌入到晶体中的晶体/电极的界面面积，方程中A为界面的具体面积，ρ为密度，R为晶体的半径。
这些因素的结合很大程度地提高了活性材料颗粒内部的锂离子的质量传输性能，也极大地增强了电极的充电/放电能力。
而且，由于晶体尺寸的减小，电极/电解质界面面积的增加降低了电极界面的阻抗。也由于材料中颗粒尺寸的减小，晶体中锂离子传输的增加减弱了电极阻抗的扩散控制部分。结果是，晶体尺寸从几微米减小到几十纳米时显著提高了电池的容量。
倍率能力和容量性能的增加使得材料适用于高功率和高倍率电池应用。本发明涉及的电池具有包括纳米晶体Li4Ti5O12化合物的阳极。所述化合物利用控制晶体尺寸、颗粒尺寸、颗粒形状、颗粒孔隙以及晶体互联度的方法合成。Li4Ti5O12坚晶石纳米晶体球形颗粒的例子如图1所示。
该Li4Ti5O12阳极材料包括具有细小孔隙和晶体互联的纳米晶体聚合体。这导致了锂离子出入粒子结构的优化，也优化了晶体之间的电子传输。利用所述纳米晶体材料作为负电极的锂离子电池的放电容量的一个例子如图2所示。电池的循环特性如图3所示。
纳米晶体Li4Ti5O12材料具有至少10m2/g的(Brunauer-Emmet-Teller)BET表面面积。优选地，所述材料具有从10m2/g到200m2/g范围的BET表面面积。更优选地，所述材料具有从20m2/g到160m2/g范围或者从30m2/g到140m2/g的范围的BET表面面积。在某些情况下，所述材料具有从70m2/g到110m2/g范围的BET表面面积。
该发明的相关研究工作显示，在含有LiCoO2和LiNiXCo1-xO2的商用锂电池中测得的阻抗由正电极的界面电阻控制。相应地，改变阳极的碳为Li4Ti5O12坚晶石，同时考虑到随之产生的压降(voltagepenalty)，当这些常用材料运用到相应阴极的时候将导致功率容量的下降。进一步发现由于低的界面阻抗和磁性坚晶石材料的三维结构，用LiMn2O4坚晶石作为阴极同时用Li4Ti5O12作为阳极能够使电池呈现优良性能。纳米结构LiMn2O4的使用可额外提高电池的性能。关于纳米晶体LiMn2O4的详细测试结果如图3所示。
该纳米晶体LiMn2O4材料通常具有至少5m2/g的BET表面面积。优选地，所述材料具有至少7.5m2/g的BET表面面积。更优选地，所述材料具有至少10m2/g或15m2/g的BET表面面积。在某些情形下，所述材料具有至少20m2/g或者25m2/g的BET表面面积。
应用在本发明的电池中的电解质溶液优选地包括一种电解质，比如锂盐，和非水溶剂。所述锂盐的非限制性例子包括：含氟无机锂盐(比如，LiPF6或LiBF4)，含氯无机锂盐(比如，LiClO4)，含氟有机锂盐(比如，LiN(CF3SO2)2，LiN(C2F5SO2)2，LiCF3SO3，LiC(CF3SO2)3，LiPF4(CF3)2，LiPF4(C2F5)2，LiPF4(CF4SO2)2，LiPF4(C2F5SO2)2，LiBF2(CF3)2，LiBF2(C2F5)2，LiBF2(CF3SO2)2和LiBF2(C2F5SO2)2)。非水溶剂主要构成的非限制性例子包括环式碳酸脂(比如，碳酸乙烯脂或碳酸丙烯酯)，直链碳酸脂(比如，碳酸二甲酯，碳酸甲乙脂)，环式羧酸脂(比如，γ丁内脂或γ戊内酯)或者以上几种的混合。
非水电解质溶剂可以选择性地包含其他组分。所述选择组分包括但是不限于以下几种：传统的已知辅助剂，比如，过充电防治剂，脱水剂0，脱酸剂。过充电防治剂的例子包括但不限于：芳香族化合物，如联苯(比如，烷基联苯，三联苯，三联苯的部分氢化产物，环乙苯，t-丁基苯，t-戊基苯，二苯醚或二苯并呋喃)；芳香族化合物的部分氟化产物(比如，2-氟联苯(2-fluorobiphenyl)，o-环己氟苯(o-cyclohexylfluorobenzene)，p-环己氟苯(p-cyclohexylfluorobenzene)；含氟苯甲醚化合物(比如，2，4-二氟苯甲醚(2，4-difluoroanisole)，2，5-二氟苯甲醚(2，5-difluoroanisole)，2，6-二氟苯甲醚(2，6-difluoroanisole))。
用于高温下存储后提高电容维持特性和循环特性的辅助剂的例子包括但不限于：碳酸脂化合物(比如，碳酸亚乙烯酯(vinylethylenecarbonate)，碳酸氟乙烯脂(fluoroethylene carbonate)，三氟代甲基碳酸乙烯酯(trifluoropropylene carbonate)，碳酸苯乙烯脂(phenylethylencarbonate)，ervthritan carbonate，螺-双二亚甲基碳酸脂(spiro-bis-dimethylene carbonate))；酸酐(比如，琥珀酸酐(succinicanhydride)，戊二酸酐(glutaric anhydride)，顺丁烯二酸酐(malcicanhydride)，柠康酸酐(citraconic anhydride)，戊烯二酐(glutaconicanhydride)，衣康酸酐(itaconic anhydride)，二甘醇酐(diglycolicanhydride)，环己二羧酸酐(cyclohexanedicarboxylic anhydride)，环丁烷四甲酸二酐(cyclopentanetetracarboxylic dianhydride)，苯基琥珀酸酐(phenylsuccinic anhydride))；一种含硫化合物(比如，亚硫酸乙烯酯(ethylene sulfite)，1，3-丙磺内酯(1，3-propanesultone)，1，4-丁基磺酸内酯(1，4-butanesultone)，甲基磺酸甲酯(methyl methanesulfonate)，白消安环丁砜(busulfan)，环丁砜(sulfolane)，环丁烯砜(sulfolene)，二甲基砜(dimethylsulfone)，二苯砜(diphenylsulfone)，2-硝基-4-甲砜基氯苯(methylphenylsulfone)，dibutyldisulfide，二环己基二硫化物(dicyclohexyldisulfide)，一硫化四甲基秋兰姆(tetramethylthiurammonosulfide)，N，N-dimethylmethanesulfoneamide，N，N-diethylmethanesulfoneamide)；一种含氮化合物(比如，1-甲基2-吡咯烷酮(1-methyl-2-pyrrolidinone)，1-甲基2-哌啶酮(1-methyl-2-piperidone)，3-甲基2-噁唑烷酮(3-methyl-2-oxazolidinone)，1，3-二甲基2-咪唑啉酮(1，3-dimethyl-2-imidazolidinone)，N-甲基琥珀酰亚胺(N-methylsuccinimide))；一种烃类化合物(比如，庚烷，辛烷，环庚烷)；一种含氟化合物(比如，氟苯，邻二氟苯，六氟苯，三氟甲苯)。所述化合物可以单独使用，也可组合使用。
本发明的电池的电解质溶液中不包括铅、镍、镉、酸或腐蚀剂。
本发明电池中的隔膜可能是任意一种合适的形式。隔层的例子包括但不限于：聚烯烃基(polyolefin-based)隔膜；氟化聚烯烃基(fluorinated polyolefin-based)隔膜；基于氟树脂(fluorine resin)的隔膜(比如聚乙烯(polyethylene)隔膜)；聚丙烯(polypropylene)隔膜；聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)隔膜；偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(VDF-HFP copolymer)隔膜；聚乙烯/聚丙烯双分子层隔膜；聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三分子层隔膜；聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三分子层隔膜。
传统锂电池有如下性能：1/2C的充电速率(比如，2小时)；4C的放电速率(比如，15分钟)；300-500个循环的循环寿命(浅而非满放电深度“DOD”)，可实用电池寿命2-3年。本发明的电池的典型寿命特性如下：10C(比如，6分钟)，20C(比如，3分钟)或者更高的充电速率，10C，20C，30C(比如，2分钟)，40C(比如1.5分钟)或者更高的放电速率；1000，2000，3000或者更高(满DOD)的循环寿命；5-9年或者10到15年的可实用寿命。
传统锂能电池在高于130摄氏度的时候显示出潜在的爆炸性热逸溃问题。上述问题因为电极表面高的热阻抗而加剧。电池在实际充放电速率下的安全性相应地由于通过大电阻的电流引起的热量受到限制。在放电和反向放电时，需要昂贵而尖端的电子电路使电池处于充电状态，同时保持电压平衡避免过充电的危险状态。
本发明的电池在250摄氏度以下消除热逸溃。部分是因为含有纳米结构材料的电极结构极低的内部阻抗，使得在强电流下充放电时热量最小。此外，本发明的电池不需要标准锂离子系统所必须的高质量的昂贵控制电路。因为所述电池可以安全过充电，而且电池在满放电深度时不会损坏。电池利用控制电路平衡电压的需要减小，从而减少相关费用。
本发明中的电池有多种用途。所述电池的用途包括但不限于：代替不间断电源(UPS)，用作电动汽车或者半电动汽车的电池；用作发电工具的电池。
UPS系统利用铅酸电池或者机械调速轮来提供支持力，基于电池的系统由于铅酸电池实效而受到影响，每一年半到四年就需要更换一次。而且，机械调速轮仅能提供15-20秒钟的支持力，假设发动机在8秒钟后开始来提供后续的支持力。
本发明的电池是机械调速轮UPS系统的固态替代物而且不需要定期的保养。所述电池在正常使用状态下能够持续15年，而且设计为可在较宽的温度范围(-40摄氏度到65摄氏度)内工作。
传统的HEV电池系统由于重金属和/或有毒的铅酸、镉或镍基电池的使用受到影响。至少，这些电池要每隔5-7年更换一次，花费几千美元。现有电池有限的容量限制了仅从电池能获取能量的加速度。这个问题由于现有HEV电池系统相对较大的重量而加剧。
除了环境和重量方面的优势，本发明的电池拥有极其高的放电速率(达到100C甚至更高)和高达40C的充电速率(用其他现有技术不可达到)。高的充电率使得电池完全充电只需大约1.5分钟。相应地，不仅混合电动车辆受益于这种突破性的材料，该材料也首次成为全电动车辆的实际选择。
电池组的尺寸由于现有通用发电工具电池的重量而受到限制。电池组的尺寸相应地限制了每个电池的工作时间，而且一个电池组的再充电时间可能需要1到2个小时。此外，多数发电工具电池系统除了含有腐蚀性电解质以外还含有镉和镍。
相比较而言，本发明的电池组典型重量为从1到2磅并可安装在吊带上。该电池组优化到可以工作5到6个小时，而且在10到15分钟内重新充好电，也不含任何镍、镉和其他有毒材料。
本发明的电池及其应用举例如下，但不限于下述例子：
1.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率。
2.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述具有至少10C的充电速率；所述电池具有至少10C的放电速率。
3.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池具有至少1000个循环的循环寿命。
4.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池具有5-9年的使用寿命(calendar life)。
5.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池具有10-15年的使用寿命。
6.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12组成；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂。
7.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池消除了250摄氏度以下的热逸溃。
8.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率。
9.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率，所述电池具有至少10C的放电速率。
10.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池具有至少1000个循环的循环寿命。
11.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池具有5-9年的使用寿命。
12.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池具有10-15年的使用寿命。
13.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂。
14.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少10C的充电速率；所述电池消除了在250摄氏度以下的热逸溃。
15.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率。
16.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率；所述电池具有至少1000个循环的循环寿命。
17.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围为从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率；所述电池具有至少1000个循环的循环寿命；所述电池具有10-15年的使用寿命。
18.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率；所述电池具有至少1000个循环的循环寿命；所述电池具有10-15年的使用寿命，所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂。
19.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率；所述电池具有至少1000个循环的循环寿命；所述电池具有10-15年的使用寿命，所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂；所述电池消除了在250摄氏度以下的热逸溃。
20.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率；所述电池具有至少2000个循环的循环寿命；所述电池具有10-15年的使用寿命，所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂；所述电池消除了在250摄氏度以下的热逸溃。
21.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围从30到140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少20C的放电速率；所述电池具有至少3000个循环的循环寿命；所述电池具有10-15年的使用寿命，所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂；所述电池消除了在250摄氏度以下的热逸溃。
22.一种电池，所述电池包含以下部分：阳极，包括具有范围从30-140m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；阴极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4坚晶石；所述电池具有至少20C的充电速率；所述电池具有至少40C的放电速率；所述电池具有至少3000个循环的循环寿命；所述电池具有10-15年的使用寿命，所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂；所述电池消除了250摄氏度以下的热逸溃。
23.一种不间断电源的替代物，所述替代物为以上1-22条所述的电池。
24.一种电动车辆，所述电动车辆包含以上1-22条所述的电池。
25.一种混合电动车辆，所述混合电动车辆包含以上1-22条所述的电池。
26.一种发电工具，所述工具包含以上1-22条所述的电池。

Claims (14)

1.一种电池，所述电池包括：
a)阳极，包括具有至少10m2/g的BET表面面积的纳米晶体Li4Ti5O12；
b)阴极，包括具有至少5m2/g的BET表面面积的纳米晶体LiMn2O4尖晶石；
所述电池具有至少10C的充电速率。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于所述电池具有至少10C的放电速率。
3.如权利要求2所述的电池，其特征在于所述电池具有至少为1000个循环的循环寿命。
4.如权利要求3所述的电池，其特征在于所述电池具有5-9年的使用寿命。
5.如权利要求3所述的电池，其特征在于所述电池具有10-15年的使用寿命。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于所述电池的电解质溶液中不含铅、镍、镉、酸或者腐蚀剂。
7.如权利要求6所述的电池，其特征在于所述的电池消除了在250摄氏度以下的热逸溃。
8.如权利要求7所述的电池，其特征在于所述纳米晶体Li4Ti5O12具有范围从30到140m2/g的BET表面面积。
9.如权利要求8所述的电池，其特征在于所述纳米晶体LiMn2O4尖晶石具有至少为10m2/g的BET表面面积。
10.如权利要求9所述的电池，其特征在于所述电池具有至少为2000个循环的循环寿命。
11.一种不间断电源的替代物，所述替代物为权利要求5所述的电池。
12.一种电动车辆，其特征在于所述电动车辆包括权利要求5所述的电池。
13.一种混合电动车辆，其特征在于所述混合电动车辆包括权利要求5所述的电池。
14.一种发电工具，所述发电工具包括权利要求5所述的电池。
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