CN101743656A - 锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一次电池，该一次电池具有包含锂的阳极和包括二硫化铁(FeS2)与碳颗粒的阴极。所述电解质包含溶解于非水溶剂混合物中的锂盐，所述非水溶剂混合物包含(SnI2)添加剂。制备包含二硫化铁粉末、碳、粘合剂和液体溶剂的阴极浆料。将混合物涂覆到导电基板上，溶剂将被蒸发，从而在基板上留下干燥的阴极涂层。阳极与阴极可螺旋卷绕，其间具有分隔体，然后插入到电池壳体中，随后加入电解质。

Description

锂电池
发明领域
本发明涉及具有包含锂的阳极和包含二硫化铁的阴极以及包括锂盐与非水溶剂的电解质的锂一次电池，所述非水溶剂包含碘化锡(SnI2)添加剂。
发明背景
含有锂阳极的一次(不可充电)电化学电池为人们所知并具有广泛的商业应用。阳极基本上由锂金属组成。此类电池通常具有包含二氧化锰的阴极和电解质，所述电解质包括溶解于非水溶剂中的锂盐，如三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)。所述电池在本领域被称作一次锂电池(一次Li/MnO2电池)，一般不打算可再充电。具有锂金属阳极但具有不同阴极的另外一种一次锂电池也为人们所知。例如，此类电池具有包含二硫化铁(FeS2)的阴极并被称作Li/FeS2电池。二硫化铁(FeS2)也已知为黄铁矿。Li/MnO2电池或Li/FeS2电池通常为圆柱形电池形式，通常为AA号电池或2/3A号电池。Li/MnO2电池具有约3.0伏的电压，该电压是常规Zn/MnO2碱性电池的两倍，并且还具有比碱性电池更高的能量密度(瓦特-小时/cm3电池体积)。Li/FeS2电池具有介于约1.2和1.5伏之间的电压(新制的)，大约与常规的Zn/MnO2碱性电池相同。然而，Li/FeS2电池的能量密度(瓦特-小时/cm3电池体积)却远高于相同尺寸的Zn/MnO2碱性电池。锂金属的理论比容量高，为3861.7毫安-小时/克，而FeS2的理论比容量为893.6毫安-小时/克。FeS2的理论容量基于每个FeS2分子对4Li的4电子转移，所得反应产物为元素铁Fe和2Li2S。也就是说，4个电子中的2个使FeS2中的Fe+2价态还原为铁，而余下的2个电子使硫的化合价从FeS2中的-1还原为Li2S中的-2。为了实现电化学反应，在阳极上产生的锂离子，Li+，必须传送通过分隔体和电解质介质并到达阴极。
总体上，Li/FeS2电池比相同尺寸的Zn/MnO2碱性电池强效得多。也就是说，对于给定的连续耗用电流，尤其是超过200毫安的较高耗用电流，在电压对时间曲线中，Li/FeS2电池比Zn/MnO2碱性电池的电压下降慢得多。这导致可由Li/FeS2电池得到的能量输出比可由相同尺寸的碱性电池得到的更高。在其中新电池从低至0.01瓦特到5瓦特范围内固定连续功率输出下放电至完全时的能量(瓦特-小时)对恒定功率(瓦特)连续放电的绘制图中，也更直接清楚地显示出Li/FeS2电池的较高能量输出。在此类测试中，功率消耗维持在选定的介于0.01瓦特与5瓦特之间的恒定连续功率输出。(由于放电期间电池的电压下降，负载电阻逐渐减小，提高耗用电流以维持固定的恒功率输出)。Li/FeS2电池的能量(瓦特-小时)对功率输出(瓦特)绘制图显著高于相同尺寸的碱性电池。尽管两种电池(新制)的起始电压大约相同，即介于约1.2和1.5伏之间。
因此，Li/FeS2电池优于相同尺寸的碱性电池，例如AAA、AA、C或D号或任何其它尺寸电池，因为Li/FeS2电池可与常规的Zn/MnO2碱性电池互换使用，并且将具有更长的使用寿命，尤其是在高功率要求的情况下。同样，为一次(非再充电的)电池的Li/FeS2电池可用来替换相同尺寸的可再充电镍金属氢化物电池，后者具有与Li/FeS2电池大约相同的电压(新制)。
Li/MnO2电池与Li/FeS2电池都需要非水电解质，因为锂阳极会与水高度反应。与Li/FeS2电池制造有关的困难之一是需要在阴极制剂中加入良好的粘合材料以将Li/FeS2与碳颗粒在阴极中粘合在一起。粘合材料还必须具有足够的粘性，以使得阴极涂层均匀且牢固地粘附到其所涂覆的金属导电基板上。
阴极材料可最初以诸如浆料混合物的形式制备，所述浆料混合物可容易通过常规涂覆方法涂覆到金属基板上。加入电池中的电解质必须为适于Li/FeS2体系的非水电解质，使得能够在所需的高功率输出范围内有效地发生必要的电化学反应。电解质必须表现出良好的离子电导性，还要对未放电的电极材料(阳极和阴极组分)足够稳定(即，不反应)并且还不与放电产物反应。这是由于电解质与电极材料(已放电的或未放电的)之间不可取的氧化/还原反应可能会逐渐污染电解质并将降低其有效性或导致过量放气。这继而会导致灾难性的电池破坏。因此，用于Li/FeS2电池中的电解质除了促进必要的电化学反应之外，还应对已放电和未放电的电极材料稳定。此外，电解质应当能够具有良好的离子迁移率，并且能够将锂离子(Li+)从阳极传送至阴极，以便它可参与在阴极产生LiS2产物的必要还原反应。
一次锂电池被用作数字闪光照相机的电源，这种相机需要在比单独碱性电池所提供的更高的脉冲功率需求下操作。一次锂电池常规上由电极复合物形成，所述电极复合物包括由锂片形成的阳极、由在导电金属基板(阴极基板)上包含FeS2的阴极活性材料涂层形成的阴极、以及位于其间的电解质可渗透的分隔体材料片。可将电极复合物螺旋卷绕然后插入电池壳体中，例如，如美国专利公开4,707,421所示。用于Li/FeS2电池的阴极涂层混合物描述于U.S.6,849,360中。阳极片的一部分通常电连接到电池壳体上形成电池的负端子。使用与壳体绝缘的端帽来封闭电池。阴极片可电连接到端帽上形成电池的正端子。通常，将壳体卷曲在端帽的周边边缘上以密封壳体的开口端。电池可内部装配有PTC(正热系数)装置等以便在电池暴露于滥用条件如短路放电或过热等情况下切断电池。
可通过将一层锂层压到金属基板如铜上来形成Li/FeS2电池中的阳极。然而，阳极也可在不用任何基板的情况下由锂片形成。
用于一次Li/FeS2电池中的电解质由溶解于“有机溶剂”中的“锂盐”形成。可用于Li/FeS2一次电池的电解质中的代表性锂盐参考美国专利公开5,290,414和U.S.6,849,360B2，并包括诸如以下的盐：三氟甲基磺酸锂，LiCF3SO3(LiTFS)；双(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)；碘化锂，LiI；溴化锂，LiBr；四氟硼酸锂，LiBF4；六氟磷酸锂，LiPF6；六氟砷酸锂，LiAsF6；Li(CF3SO2)3C；以及各种混合物。在Li/FeS2电化学领域，锂盐并不总是可互换的，因为具体的盐最适宜于具体的电解质溶剂混合物。
在U.S.5,290,414(Marple)中，报导了在FeS2电池中使用有益的电解质，其中所述电解质包含溶解于溶剂中的锂盐，所述溶剂包括与第二溶剂混合的1，3-二氧戊环，所述第二溶剂为无环(非环)醚基溶剂。所提及的无环(非环)醚基溶剂可为二甲氧基乙烷(DME)、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚和三甘醇二甲醚，其中优选1，2-二甲氧基乙烷(DME)。如实施例中所给出的，1，2-二甲氧基乙烷(DME)在电解质中以基本量存在，如40％或75％体积(第7列，第47至54行)。在诸如实例中给出的溶剂混合物中可离子化的具体锂盐为三氟甲基磺酸锂，LiCF3SO3。另一种锂盐，即双(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，Li(CF3SO2)2N也在第7列，第18至19行提及。参考文献提出可任选加入第三溶剂，其选自3，5-二甲基异噁唑(DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸乙二酯(EC)、碳酸亚丁酯(BC)、四氢呋喃(THF)、碳酸二乙酯(DEC)、亚硫酸乙二酯(EGS)、二氧杂环己烷、硫酸二甲酯(DMS)和环丁砜(权利要求19)，其中优选3，5-二甲基异噁唑。
在U.S.6,849,360B2(Marple)中，公开了用于Li/FeS2电池的电解质，其中所述电解质包含溶解于有机溶剂混合物中的碘化锂盐，所述有机溶剂混合物包含1，3-二氧杂环戊烷(DX)、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、以及少量的3，5-二甲基异噁唑(DMI)。(第6列，第44至48行。)
因此，由以上代表性参考文献显而易见的是选择具体有机溶剂或不同有机溶剂的混合物，用来与任何一种或多种锂盐联合以得到适用于Li/FeS2电池的电解质，是具有挑战性的。这并不是说锂盐与有机溶剂的许多组合不能得到完全不起作用的Li/FeS2电池。但是与使用仅仅用任何已知锂盐和有机溶剂组合形成的电解质的此类电池相关的挑战是：所遇到的问题将有可能非常棘手，因此使得电池对于商业用途不切实际。锂电池(一般来讲无论是锂一次电池，如不可充电的Li/MnO2或Li/FeS2电池或可再充电锂或锂离子电池)的开发历史表明：仅仅锂盐与有机溶剂的任何组合不被认为能得到优良的电池，即，表现出优良、可靠的性能。因此，仅提供了Li/FeS2电池可能用到的有机溶剂长列表的参考文献不必提出溶剂的组合或在具体溶剂混合物中具体锂盐的组合，这些组合表现出特殊的或预料之外的有益效果。
因此，希望生产其内采用有效电解质的Li/FeS2电池，所述电解质可促进电解质中锂盐的离子化，并且足够稳定，使得不随时间降解并且不使阳极或阴极组分降解。
所需的是包含溶解于有机溶剂中的锂盐的电解质提供锂离子通过电解质的良好离子迁移率，以便使锂离子可以良好的传送速率从阳极通过分隔体到阴极。
希望生产具有良好高速容量的一次(不可充电)Li/FeS2电池，所述电池可用于代替为数字照相机供电的可再充电电池。
发明概述
本发明涉及锂一次电池，其中阳极包含锂金属。锂可与少量的其它金属例如铝形成合金，所述其它金属通常构成小于约1％重量的锂合金。形成阳极活性材料的锂优选为薄箔形式。电池具有包含阴极活性材料二硫化铁(FeS2)(通常已知为“硫铁矿”)的阴极。电池可为纽扣(硬币)电池或扁平电池的形式。期望电池可为螺旋卷绕电池的形式，所述螺旋绕卷电池包括螺旋卷绕的阳极片和阴极复合材料片，分隔体位于其间。阴极片使用浆料方法来制备，将包含二硫化铁(FeS2)颗粒的阴极混合物涂覆在可为导电金属基板的导电表面上。希望使用弹性体将FeS2颗粒粘附到导电基板上，所述弹性体优选苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物，例如Kraton G1651弹性体(Kraton Polymers，Houston，Texas)。这种聚合物为成膜剂，并对阴极混合物中的FeS2颗粒以及导电性碳粒添加剂具有良好的亲和力和粘结性。
在本发明的一个方面，阴极由包含二硫化铁(FeS2)粉末、导电性碳粒、粘合剂物质和溶剂的阴极浆料形成。(如本文所用，术语“浆料”将具有其平常的字典含义，并因此可被理解为是指包含固体颗粒的湿混合物。)将湿阴极浆料涂覆到诸如铝片或不锈钢片的导电基板上。导电基板用作阴极集电器。随后蒸发溶剂，留下包含彼此粘附性连接的二硫化铁材料和碳颗粒(优选地包括炭黑)的干燥阴极涂层混合物，其中干燥涂层粘附到导电基板上。优选的炭黑为乙炔黑。碳可任选地包括共混在其内的石墨颗粒。
当湿阴极浆料被涂覆到导电基板上后，将涂覆好的基板置于烘箱中并高温加热直至溶剂蒸发，如2006年9月6日提交的共同转让美国专利申请11/516534中所公开的。所得产物为粘附在导电基板上的包含二硫化铁和碳颗粒的干阴极涂层。基于干重，阴极优选包含按重量计不超过4％的粘合剂以及按重量计介于85％和95％之间的FeS2。湿阴极浆料中的固体成分，即，FeS2颗粒与导电性碳粒，为按重量计介于55％和70％之间。阴极浆料的粘度范围为约3500至15000mPas。(mPas＝毫牛顿×秒/m2)。在包含锂金属的阳极和包含二硫化铁的阴极(分隔体位于其间)插入到电池外壳中之后，将非水电解质添加到电池中。
在本发明的一个主要方面，用于锂/二硫化铁(Li/FeS2)电池的理想的非水电解质包含溶解于有机溶剂中的锂盐和化学式为SnI2的碘化锡(也已知为碘化亚锡)添加剂。已确定当将碘化锡(SnI2)添加剂加入到某些非水电解质中时，电解质中SnI2的存在可显著改善用于一次锂/二硫化铁电池中的电解质性能。更具体地讲，已确定将碘化锡(SnI2)加入到某些非水电解质中会延迟锂阳极表面上钝化层的积聚速率。向电解质中添加SnI2表现出在锂金属阳极表面上诱导稳定钝化涂层或薄膜。所谓在锂阳极表面上诱导稳定钝化层是指向电解质中加入SnI2添加剂可使得某种钝化层在阳极表面上形成，但是随后钝化层的积聚速率表现出显著减慢或完全停止。因此，尽管SnI2不会阻止锂阳极表面上某种钝化层的形成，但是电解质中SnI2的存在表现出阻止或至少延迟钝化层的持续积聚速率。也就是说，电解质中SnI2的存在趋于稳定钝化层，所述稳定或者通过延迟其积聚速率或者通过阻止钝化层在锂阳极表面上的持续且无衰退的积聚。这继而改善一次锂/二硫化铁电池的电池性能及容量。
已确定当将SnI2加入到包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)的非水电解质溶剂中时，SnI2添加剂的有益效果可在一次Li/FeS2电池中实现。1，2-二甲氧基乙烷(DME)(也已知为乙二醇二甲醚)为具有如下结构式的无环(非环)有机溶剂：
CH3OCH2CH2OCH3        (I)
其具有化学文摘社登记号CAS 110-71-4。1，2-二甲氧基乙烷(DME)为水白色液体，具有85.2℃的沸点、约0.455厘泊的粘度及7.20的介电常数。SnI2的含量理想地为约1000至5000份(PPM)按重量计每一百万份总电解质(锂盐加上溶剂加上SnI2)。通常SnI2的含量介于电解质的约1000和4000ppm之间，例如，介于约2000和4000ppm之间。
SnI2添加剂的有益效果已在一次Li/FeS2电池中观察到，尤其是当电解质包括含有1，2-二甲氧基乙烷(DME)的电解质溶剂时。SnI2添加剂的有益效果已在电解质溶剂包括1，2-二甲氧基乙烷溶剂和溶解于其内的锂盐时观察到，所述锂盐选自多种锂盐，例如双(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)或碘化锂(LiI)或六氟磷锂(LiPF6)。
具体地讲，当SnI2添加剂加入到包括非水溶剂混合物的电解质溶剂混合物中时，SnI2添加剂的有益效果可在一次Li/FeS2电池中实现，所述非水溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜。环丁砜为具有分子式C4H8O2S的环状化合物，化学文摘社(CAS)登记号为126-33-0。环丁砜为澄清的无色液体，具有285℃的沸点，10.28厘泊的粘度(30℃时)、以及43.26的介电常数(30℃时)。环丁砜的结构式表示如下：
Figure G2008800248847D00071
已确定SnI2可有益地加入到另一种包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和碳酸乙二酯的电解质溶剂混合物中。碳酸乙二酯为一种环状二醚且具有分子式C3H4O3和CAS号96-49-1。碳酸乙二酯具有248℃的沸点、1.85厘泊的粘度(40℃时)、以及89.6的介电常数(40℃时)。碳酸乙二酯的结构式表示如下：
Figure G2008800248847D00072
一种优选的用于一次Li/FeS2电池的电解质包含溶解于溶剂混合物中的锂盐双(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，所述溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜，其中SnI2也加入该电解质中。作为非限制性实例，优选的电解质可包含溶解于80∶20体积比率的1，2-二甲氧基乙烷(DME)与环丁砜中的0.8摩尔/升的锂盐Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，其中按重量计约3200ppm的SnI2也加入该电解质中。所述电解质可包含溶解于溶剂混合物中的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐，所述溶剂混合物包含含量介于50％和95％体积之间的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和含量介于约5％和50％体积之间的环丁砜，以及理想地以介于总电解质的约1000和5000ppm之间的量添加的SnI2。
另一种优选的用于Li/FeS2电池的电解质包含溶解于溶剂混合物中的锂盐碘化锂(LiI)，所述溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜，其中SnI2也加入该电解质中。作为非限制性实例，优选的电解质可包含溶解于80∶20体积比率的1，2-二甲氧基乙烷(DME)与环丁砜中的1.0摩尔/升的碘化锂(LiI)盐，其中按重量计约3300ppm的SnI2也加入该电解质中。所述电解质可包含溶解于溶剂混合物中的碘化锂盐，所述溶剂混合物包含含量介于50％和95％体积之间的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和含量介于约5％和50％体积之间的环丁砜，以及理想地以介于总电解质的约1000和5000ppm之间的量添加的SnI2。
另一种优选的用于一次Li/FeS2电池的电解质包含溶解于溶剂混合物中的锂盐六氟磷锂(LiPF6)，所述溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)与碳酸乙二酯(EC)，其中SnI2也加入该电解质中。作为非限制性实例，优选的电解质可包含溶解于80∶20体积比率的1，2-二甲氧基乙烷(DME)与碳酸乙二酯(EC)中的0.8摩尔/升的锂盐LiPF6，其中按重量计约2000ppm的SnI2也加入该电解质中。所述电解质可包含溶解于溶剂混合物中的LiPF6盐，所述溶剂混合物包含含量介于50％和95％体积之间的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和含量介于约5％和50％体积之间的碳酸乙二酯(EC)以及理想地以介于总电解质的约1000和5000ppm之间的量添加的SnI2。
以上前两种优选的电解质中的锂盐可包含三氟甲基磺酸锂，LiCF3SO3(LiTFS)，作为双(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)的替代品，或者与LiTFSI混合，但是后者为优选的锂盐。
本发明的电解质溶剂混合物可以不含任何二氧戊环。也就是说，本发明的电解质溶剂混合物可仅仅包含痕量的任何二氧戊环，例如，1，3-二氧戊环或其它二氧戊环，包括烷基取代的二氧戊环，例如但不限于甲基二氧戊环和二乙基二氧戊环、以及它们的混合物。因此，如本文所用，术语二氧戊环应理解为包括1，3-二氧戊环和烷基取代的二氧戊环以及它们的混合物。此类痕量二氧戊环的总含量可小于溶剂混合物的200ppm，例如小于100ppm，或者例如小于溶剂混合物的50ppm。在如此低的浓度(甚至稍高量)下，如此痕量的二氧戊环将不期望起到任何特定或实质作用。因此，如本文所用，术语“基本上不含”二氧戊环的电解质溶剂混合物应理解为是指如此痕量的总计二氧戊环可能存在于所述电解质溶剂中，但以如此少量(痕量)存在使得它们不起特定或实质作用。
本发明的电解质混合物提供使Li/FeS2电池能够有效电化学放电所需的电化学性质。具体地讲，本发明的电解质混合物提供满足高功率电子器件如数字照相机的非常高速脉冲放电所需的电化学性质。因此，Li/FeS2电池可使用本发明的电解质混合物来制备，得到适用于通常用可再充电电池供电的数字照相机的一次电池。除了表现出极好的电化学性质使Li/FeS2电池能够有效放电之外，本发明的电解质溶剂混合物还具有低粘度的优点。
本文申请人已确定在Li/FeS2电池中，有利的是具有相对低粘度的电解质，其粘度期望介于约0.9和1.5厘泊之间。具有较高粘度的用于Li/FeS2电池的电解质溶剂的使用不一定意味着电解质将得到不起作用的或质量较差的电池。然而，申请人相信低粘度的电解质溶剂更可能获得Li/FeS2电池的有益性质。然而，应当理解，作为整体的电解质混合物也必须表现出使它适用于Li/FeS2电池中所必需的电化学性质。
就Li/FeS2电池而言，为了使锂离子(Li+)适当地从阳极流出，必须具有足够的离子迁移率，使锂离子能够很好地传送通过分隔体并进入FeS2阴极。在阴极处，锂离子参与阴极处产生LiS2的硫离子还原反应。低粘度的电解质为Li/FeS2电池所高度期望的，原因是：1)它降低了电解质内的锂离子(Li+)浓差极化；和2)它提高了放电期间良好的锂离子(Li+)传送迁移率。具体地讲，当电池在高脉冲速度下放电时，例如，当Li/FeS2电池用于为数字照相机供电时，Li/FeS2电池的低粘度电解质降低了锂离子浓差极化，并且促进锂离子更好地从阳极传送至阴极。锂离子浓差极化特征在于锂离子从阳极传送至阴极时存在于Li阳极和FeS2阴极之间的浓度梯度。高的锂离子浓度梯度指示差的锂离子传送速率并且更倾向于在电解质具有高粘度时发生。当电解质具有高粘度时，电池放电期间锂离子趋于在阳极表面上或靠近阳极表面处积聚，而阴极表面上锂离子的供应相比之下少得多，因此导致高的锂离子浓度梯度。
用于Li/FeS2电池的低粘度电解质为所期望的，因为其可降低阳极处的锂离子积聚，从而降低阳极和阴极之间的锂离子浓度梯度水平。电解质的低粘度改善了锂离子(Li+)的迁移率，即，锂离子从阳极传送到阴极的速率。作为增加的锂离子迁移率的结果，Li/FeS2电池的性能可得以改善，尤其是在高速放电条件下。
可期望将电解质以每克FeS2等于约0.4克电解质溶液的量添加到Li/FeS2电池中。
本发明的电解质混合物可有利地在用于Li/FeS2电池体系的硬币(纽扣)电池或卷绕电池中。
附图概述
图1A为以纽扣电池实施方案显示的本发明改善的Li/FeS2电池的剖面图。
图1B为用于插入到图1A电池中的垫片圆盘的平面图。
图1C为用于插入到图1A电池中的弹簧环的平面图。
图1D为图1C的弹簧环的剖面图。
图1为以圆柱体电池实施方案显示的本发明改善的Li/FeS2电池的绘画视图。
图2为沿图1的视准线2-2截取的电池的局部横截面剖视图，以示出所述电池的顶部和
内部。
图3为沿图1的视准线2-2截取的电池的局部横截面剖视图，以示出螺旋卷绕电极组件。
图4为显示包括电极组件的各层设置的示意图。
图5为图4的电极组件的平面图，其各层中的每层都有部分剥离，以示出下面的层。
发明详述
本发明的Li/FeS2电池可为扁平纽扣(硬币)电池或螺旋卷绕电池的形式。所期望的纽扣电池100构型示于图1A中，所述构型包括锂阳极150和包含二硫化铁(FeS2)的阴极170，分隔体160位于阳极和阴极之间。
如同电池100的Li/FeS2电池具有以下基本放电反应(一步机理)：
阳极：
4Li＝4Li++4e                式1
阴极：
FeS2+4Li++4e＝Fe+2Li2S      式2
总反应：
FeS2+4Li＝Fe+2Li2S          式3
本发明的Li/FeS2纽扣(硬币)电池100的一个实施方案示于图1A中。电池100为一次(非再充电的)电池。在纽扣电池100(图1A)中，形成的盘型圆柱体阴极外壳130具有开口端132和封闭端138。阴极外壳130优选由镀镍钢形成。可将电绝缘构件140，优选具有空核的盘型塑料圆柱体构件，插入外壳130中，以便绝缘构件140的外表面邻接阴极外壳130侧壁136的内表面并顺其排列。作为另外一种选择，侧壁136的内表面可涂覆有聚合材料，其凝固成邻接外壳130的内表面的绝缘体140。绝缘体140可在插入到阴极外壳130之前首先安装在阳极外壳120的侧壁122上。绝缘体140可由多种热稳定的绝缘材料形成，但优选由聚丙烯形成。
包含分散在其内的二硫化铁(FeS2)粉末的阴极170可制成浆料的形式，可将所述浆料直接涂覆到导电基板片(未示出)上，所述导电基板片期望为铝片、铝合金片或不锈钢片。阴极本身(电解质尚未加入电池中)的制备描述于2006年9月6日提交的共同转让的专利申请序列11/516,534中，完整起见其它部分也包括在本文中。期望浆料形式的阴极170可先涂覆在导电基板的一侧，然后干燥，再将相同的阴极浆料涂覆在导电基板的另一侧，同样干燥，形成最终的阴极170。可将最终的阴极170以片状储存直至准备插入电池外壳中。期望是铝、铝合金或不锈钢的其上涂覆有阴极170浆料的导电基板可在其内具有多个小孔，从而形成网格或筛网。例如，导电基板片可为不锈钢片，期望是膨胀不锈钢金属箔的形式，其内具有多个小孔。作为另外一种选择，其一侧或优选两侧上涂覆有阴极浆料170的导电片(未示出)可为铝或铝合金片，其中无任何穿孔。此类后一种构型便于制备纽扣电池100的耐用测试阴极。如上所述的此类耐用测试阴极170可以片状储存直至准备插入电池外壳中。
阴极浆料包含2％至4％重量的粘合剂(Kraton G1651弹性体粘合剂，得自Kraton Polymers，Houston Texas)；50％至70％重量的活性FeS2粉末；4％至7％重量的导电性碳(炭黑与石墨)；以及25％至40％重量的溶剂。(炭黑可全部或部分包括乙炔黑碳颗粒。因此，如本文所用，术语炭黑将被理解为延伸至并包括炭黑和乙炔黑碳颗粒。)KratonG1651粘合剂为是成膜剂的弹性体嵌段共聚物(苯乙烯-乙烯/丁烯(SEBS)嵌段共聚物)。该粘合剂对于活性FeS2及炭黑颗粒具有足够的亲和力，以有利于湿阴极浆料的制备并保持这些颗粒在溶剂蒸发之后彼此接触。FeS2粉末可具有介于约1和100微米之间，理想地介于约10和50微米之间的平均粒度。所期望的FeS2粉末以商品名Pyrox Red 325粉末得自Chemetall GmbH，其中FeS2粉末具有足够小的粒度，能使颗粒通过目尺寸为325(0.045mm的筛孔)的泰勒筛。(未通过325目筛网的FeS2颗粒的残余量为最多10％。)合适的石墨以商品名称Timrex KS6石墨得自Timcal Ltd。Timrex石墨为高度结晶的人造石墨。(可采用选自天然石墨、人造石墨、或膨胀石墨以及它们的混合物的其它石墨，但Timrex石墨由于其高纯度而优选。)炭黑以商品名称Super P导电炭黑(62m2/g的BET表面)得自Timcal Co.。
用于形成湿阴极浆料的溶剂优选包括以商品名ShellSol A100烃类溶剂(Shell Chemical Co.)购得的C9-C11(主要为C9)芳烃以及以商品名Shell Sol OMS烃类溶剂(Shell Chemical Co.)购得的主要异链烷烃(平均分子量166，芳族含量小于0.25％重量)的混合物。ShellSolA100与ShellSol OMS溶剂的重量比率理想地为4∶6。ShellSol A100溶剂为主要包含芳烃(超过90％重量的芳烃)，主要为C9至C11芳烃的烃类混合物。ShellSol OMS溶剂为异链烷烃(98％重量的异链烷烃，分子量约166)的混合物，其中具有小于0.25％重量的芳烃含量。可利用双行星搅拌器分散浆料制剂。干燥粉末在添加到搅拌钵内的粘合剂溶液中之前首先共混以确保均匀性。
优选的阴极浆料混合物列于表1中：
表I
阴极桨料
  湿浆料(重量％)
  粘合剂(Kraton G1651)   2.0
  烃类溶剂(ShellSol A100)   13.4
  湿浆料(重量％)
  (ShellSol OMS)   20.2
  FeS2粉末(Pyrox Red 325)   58.9
  石墨(Timrex KS6)   4.8
  炭黑(Super P)   0.7
  总计   100.0
这种相同或类似的湿阴极浆料混合物(电解质尚未加入到电池中)公开于2006年9月6日提交的共同转让的专利申请序列11/516,534中。湿阴极浆料混合物170中的总固体成分示于上表1中，为66.4％重量。
将湿阴极浆料170涂覆在上述导电基板(未示出)(期望是不锈钢片、铝片或铝合金片)的至少一侧上。导电片可在其内具有穿孔或孔，或者可为无此类穿孔或孔的完整片。可用间歇辊涂技术将湿阴极浆料170涂覆在导电基板上。涂覆在导电基板上的阴极浆料通过在烘箱中逐渐调整或增加温度由40℃的初温至约130℃的终温直至溶剂全部蒸发来干燥。(以这种方式干燥阴极浆料避免断裂。)这样就在导电基板上形成了包含FeS2、碳颗粒和粘合剂的干阴极涂层170。任选地，可在导电基板的相对侧也涂覆上相同或类似的湿阴极浆料170。此第二个湿阴极涂层170同样以与第一个涂层相同的方式干燥。随后使涂覆好的阴极在压延辊之间通过以获得所需的干阴极厚度。干阴极涂层170的代表性期望厚度介于约0.170mm和0.186mm之间，优选约0.171mm。干阴极涂层170因此具有以下期望配方：FeS2粉末(89％重量)；粘合剂(Kraton G1651)，3％重量；石墨(Timrex KS6)，7％重量；以及炭黑(Super P)，1％重量。炭黑(Super P炭黑)形成改善导电性的碳网络。
从而以这种方式形成耐用干阴极170片。可将阴极170片放置备用直到准备切割成适合于插入电池外壳内的尺寸。
将电池内容物装配和装载到电池外壳内的顺序可以改变。然而已确定纽扣电池100可方便地以下列方式装配，以形成适合使用或测试的成品电池：
电池100可方便地形成，通过加载阳极外壳120(优选镀镍钢)，与所有必需的电池组件，包括电解质。然后可将阴极外壳130，优选为镀铝钢片插入并卷曲到阳极外壳120上以使电池紧密地封闭。因此，耐用电池100的装配可通过先将绝缘体盘142(优选为聚丙烯)插入到阳极外壳120之上，以便它覆盖所述外壳120的侧壁122(图1A)。然后将弹簧环200(图1C)插入到阳极外壳120中，以便它靠着所述外壳的封闭端的内表面放置，如图1A所示。弹簧环200(优选不锈钢)具有从其中穿过由周围环表面255限定的中心孔250。环表面255不是平的，而是其中具有整体卷褶257，如图1D所示。将卷褶257插入阳极外壳120中后，当向环200施加压力时，卷褶赋予环以弹簧作用。接下来可将一个或多个垫片圆盘300(优选不锈钢)插入阳极外壳120中，以便它压在弹簧环200上，如图1A所示。垫片圆盘300可为如图1B所示的实心平盘。可使用多个此类垫片圆盘300，以确保电池内容物在成品电池内紧密配合。然后可将锂或锂合金金属的锂阳极片150插入阳极外壳中，以便它靠着垫片圆盘300放置，如图1A所示。可将阳极外壳反转以便它的开口端位于顶部。然后可将隔离膜板160，优选为微孔聚丙烯，靠着锂阳极片150插入。
随后可将本发明的优选包含溶解于有机溶剂混合物中的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐混合物的非水电解质溶液倾倒在隔离膜板160的暴露表面上以便其被吸收到分隔体中，所述有机溶剂混合物包含约80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和约20％体积的环丁砜(SL)。可将上述包含FeS2活性物质的干阴极片170切割成合适的大小，然后靠着隔离膜板160的暴露侧插入。以这种方式将所有电池组件插入阳极外壳120内。然后可将阴极外壳130插在阳极外壳120上，以便阴极外壳130的侧壁136覆盖阳极外壳120的侧壁122，中间为绝缘体140。将阴极外壳130的边缘135卷曲在暴露绝缘边缘142上。边缘135卡入绝缘边缘142中以封闭电池并紧密密封其中的电池内容物。这将得到阻止电解质渗漏的耐用纽扣电池100。
在寻找用于一次Li/FeS2电池的有效且稳定的电解质时，应考虑以下因素：电解质包含溶解于非水溶剂或溶剂混合物中的锂盐。本文已确定用于一次Li/FeS2电池的电解质理想地具有较低粘度。已确定有利的是电解质具有小于约1.7厘泊，理想地小于约1.5厘泊，优选介于约0.9和1.5厘泊之间，例如介于约1.0和1.5之间的粘度。电解质的低水平粘度使得更有可能具有良好的离子迁移率，也就是说，锂离子由阳极向阴极的良好传送，其中锂离子需要与阴极中的FeS2反应。此外，电解质的低水平粘度降低了锂离子浓差极化发生的程度，尤其是当电池经受高速率或高功率放电时。当电解质具有高粘度时，电池放电期间锂离子趋于在阳极表面上或靠近阳极表面处积聚，而阴极表面上锂离子的供应开始不足或相比之下少得多。用于Li/FeS2电池的低粘度电解质可降低阳极上的锂离子积聚并且可增加靠近阴极处的锂离子供应。阴极处锂离子(Li+)的供应增加是由于锂离子通过电解质介质改善的离子迁移率。因此，电池性能得以改善，尤其是在高速率放电条件下。
在寻找优良的电解中另一个考虑为电解质表现出良好的离子导电性。本文的申请人已确定，包括溶解于本发明的非水溶剂混合物中的锂盐的一次Li/FeS2电池可理想地具有介于约5和15mS/cm之间的测量离子导电率。期望电解质溶剂混合物具有促进锂盐解离以溶解于其内的性质。用于溶剂混合物的介电常数是一种指示，其指示具体的溶剂或溶剂混合物是否将促进盐的良好解离(离子化)，从而使得更多锂盐溶解并保持溶解于溶剂中。(溶剂的其它内在物理化学性质也可作为确定是否实现锂盐的良好溶解度的因素。)具有高介电常数的溶剂意味着该溶剂可具有使某些带电离子分开的性质并因此意味着可实现锂盐的优良解离(溶解度)。已确定本发明的用于一次Li/FeS2电池的电解质溶剂混合物理想地具有大于约10，理想地介于约10和100之间，例如，介于约20和90之间的介电常数(25℃时)。期望用于Li/FeS2电池的最终电解质(溶解于电解质溶剂混合物中的锂盐)具有小于约1.7厘泊，例如介于约0.9和1.5厘泊之间的粘度(25℃时)，并且电解质的离子导电率可介于5和15mS/cm之间或者甚至更高(如果可能的话)。
形成用于一次Li/FeS2电池的有效且稳定电解质中的另一个考虑为电解质不与锂阳极反应，并且也不与包括二硫化铁、导电性碳和粘合剂物质的阴极组分反应。电解质必须也稳定，并且随时间流逝或者在环境温度下经受反映正常电池使用条件的变化时不显著降解。
形成有效电解质中的另一个考虑为电解质不应加剧锂阳极钝化问题，该问题通常与锂电池相关。当一次Li/FeS2电池长期放电或贮藏时，在锂阳极表面上逐渐形成钝化涂层或薄膜。钝化层可达到不显著妨碍电池性能的某种程度以及甚至可有利的某种程度，因为其可保护锂阳极不与电解质发生有害的副反应。然而，钝化层在锂阳极表面上快速且持续的积聚是不可取的，因为钝化层的此类持续、无衰退的积聚可显著增加电池的内阻。这继而会降低电池的功率输出能力并降低性能及容量。因此，希望用于Li/FeS2电池的电解质在阳极表面上诱导稳定钝化层。也就是说，当电池在正常使用条件下放电或长期贮存时，电解质不应造成或促进阳极表面上钝化层的快速且持续的积聚。
已确定本发明用于Li/FeS2电池的所期望的电解质包含锂盐三氟甲基磺酸锂，具有化学式LiCF3SO3，其简称为LiTFS，和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂，具有化学式Li(CF3SO2)2N，其简称为LiTFSI。后一种盐LiTFSI优选用于Li/FeS2单元，部分是由于其较高的导电率。另一种适用于电解质的锂盐为碘化锂(LiI)，仍有另一种锂盐为六氟磷锂(LiPF6)。已确定适用于一次Li/FeS2电池的电解质溶剂混合物可包含与环丁砜(SL)或碳酸乙二酯(EC)混合的1，2-二甲氧基乙烷(DME)。优选包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜的溶剂混合物。有可能用于Li/FeS2电池的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜的电解质溶剂混合物公开于2006年7月27日提交的共同转让的专利申请序列11/494,725中。
在本发明中已确定当将碘化锡(SnI2)添加剂加入到某些非水电解质溶剂或溶剂混合物中时，电解质中SnI2的存在可显著改善用于一次锂/二硫化铁电池中的电解质性能。更具体地讲，已确定将碘化锡(SnI2)加入到某些非水电解质中会延迟锂阳极表面上钝化层的积聚速率。向电解质中添加SnI2表现出在锂金属阳极表面上诱导稳定钝化涂层或薄膜。也就是说，电解质中SnI2的存在可使得某种钝化层在阳极表面上形成，但是随后积聚速率表现出显著减慢或完全停止。因此，电解质中SnI2的存在趋于稳定钝化层，所述稳定或者通过延迟其积聚速率或者通过阻止钝化层在锂阳极表面上的持续且无衰退的积聚。这继而改善一次锂/二硫化铁电池的电池性能及容量。
一种优选的用于一次Li/FeS2电池的电解质包含溶解于溶剂混合物中的锂盐双(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，所述溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜，其中SnI2也加入该电解质中。作为非限制性实例，优选的电解质可包含溶解于80∶20体积比率的1，2-二甲氧基乙烷(DME)与环丁砜中的0.8摩尔/升的锂盐Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，其中按重量计约3200ppm的SnI2也加入该电解质中。
另一种优选的用于Li/FeS2电池的电解质包含溶解于溶剂混合物中的锂盐碘化锂(LiI)，所述溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和环丁砜，其中SnI2也加入该电解质中。作为非限制性实例，优选的电解质可包含溶解于80∶20体积比率的1，2-二甲氧基乙烷(DME)与环丁砜中的1.0摩尔/升的碘化锂(LiI)盐，其中按重量计约3300ppm的SnI2也加入该电解质中。
另一种优选的用于一次Li/FeS2电池的电解质包含溶解于溶剂混合物中的锂盐六氟磷锂(LiPF6)，所述溶剂混合物包含1，2-二甲氧基乙烷(DME)和碳酸乙二酯(EC)，其中SnI2也加入该电解质中。作为非限制性实例，优选的电解质可包含溶解于80∶20体积比率的1，2-二甲氧基乙烷(DME)与碳酸乙二酯(EC)中的0.8摩尔/升的锂盐LiPF6，其中按重量计约2000ppm的SnI2也加入该电解质中。
以上含有SnI2添加剂的本发明的电解质以每克FeS2等于约0.4克电解质溶液的量添加到电池中。
已确定此类电解质混合物是对于Li/FeS2体系非常有效的电解质。本发明的电解质提供了有效介质，能够使其中的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐离子化。电解质不显著地与锂阳极或阴极组分(其包括FeS2、导电性碳和粘合剂)反应或使之降解。
由溶解于上述溶剂(SnI2加入其中)中的锂盐形成的电解质具有介于约0.9和1.5厘泊，通常介于约1.0和1.5厘泊之间的非常理想的粘度。就电解质而言，如此低的粘度降低了锂离子(Li+)浓差极化的机会，并提高了锂离子迁移率以及锂离子从阳极到阴极的传送。这改善了Li/FeS2电池的性能，即使当电池在为数字照相机供电所需的高脉冲电流速率下放电时。此外，其内具有SnI2添加剂的本发明的电解质表现出可减轻Li/FeS2电池内锂阳极钝化的问题。看来电解质中SnI2的存在诱导了稳定的锂阳极钝化层。也就是说，电解质中的SnI2表现出降低锂阳极表面上钝化层的持续积聚速率。
在另一个实施方案中，Li/FeS2电池可为如图1所示的圆柱形电池10的构型。圆柱形电池10可具有螺旋卷绕的阳极片40、阴极60，隔离膜板50位于阳极片和阴极之间，如图2至5所示。除了阴极组合物的差异之外，Li/FeS2电池10的内部构型可类似于美国专利公开6,443,999中所示出并描述的螺旋卷绕构型。如图中所示的阳极片40包括锂金属，而阴极片60包括通常已知为“硫铁矿”的二硫化铁(FeS2)。电池优选为如图中所示的圆柱形，并且可为任何尺寸，例如，AAAA号(42×8mm)、AAA号(44×9mm)、AA号(49×12mm)、C号(49×25mm)和D号(58×32mm)。因此，图1中所描画的电池10也可为2/3A电池(35×15mm)。然而，并不旨在将电池构型局限于圆柱形形状。作为另外一种选择，本发明的电池可具有包含锂金属的阳极和包含二硫化铁(FeS2)的阴极，具有如本文所述的组合物和非水电解质，呈螺旋卷绕棱柱状电池形式，例如具有总体立方体形状的矩形电池。
就螺旋卷绕电池而言，电池壳体(外壳)20的优选形状为如图1所示的圆柱形。用于Li/FeS2电池的类似的卷绕电池结构构型也显示和描述于2006年9月6日提交的共同转让的专利申请序列11/516534中。壳体20优选由镀镍钢形成。电池壳体20(图1)具有连续的圆柱形表面。包括阳极40和阴极复合材料62(其间具有分隔体50)的螺旋卷绕电极组件70(图3)可通过螺旋卷绕扁平的电极复合材料13(图4和5)制备。阴极复合材料62包括阴极层60，其包含涂覆到金属基板65上的二硫化铁(FeS2)(图4)。
电极复合材料13(图4和5)可以如下方式制备：一开始可将包含其中所分散的二硫化铁(FeS2)粉末的阴极60制备成湿浆料的形式，所述浆料涂覆在导电基板片或金属箔65上。导电基板65可为铝片或不锈钢片，例如，铝或不锈钢的膨胀金属箔(图4)。如果利用铝片65，则其可为其中不含开口的铝片，或者可为其中含有开口的膨胀铝箔(EXMET膨胀铝箔)片，从而形成网格或筛网。(EXMET铝或不锈钢箔，得自DexmetCompany，Branford，Conn)。该膨胀金属箔可具有约0.024g/cm2的基重，与其内的开口形成网格或筛网。
通过混合表1中所示组分直至获得均匀混合物来制备具有以上表1中所示组成的湿阴极浆料混合物，所述混合物包含二硫化铁(FeS2)、粘合剂、导电性碳和溶剂。
以上组分量(表1)当然可按比例变化，以便可以制备或多或少的分批阴极浆料。湿阴极浆料因此优选地具有以下组成：FeS2粉末(58.9％重量)；粘合剂，Kraton G1651(2％重量)；石墨，Timrex KS6(4.8％重量)；乙炔黑，Super P(0.7％重量)；烃类溶剂，ShellSol A100(13.4％重量)和ShelSol OMS(20.2％重量)。
将阴极浆料涂覆到导电基板或网格65(优选地为铝片，或不锈钢膨胀金属箔)的一侧(任选地两侧)上。在烘箱中干燥涂覆在金属基板65上的阴极浆料，优选地逐渐调整或增加温度由40℃的初温至不超过130℃的终温约1/2小时，或者直至溶剂全部蒸发。这样在金属基板65上形成了包含FeS2、碳颗粒和粘合剂的干阴极涂层60，并因此形成最终阴极复合材料片62，如图4中所最佳示出的。随后将压延辊施用于涂层以获得所需的阴极厚度。就AA号电池而言，干阴极涂层60的所需厚度介于约0.172mm和0.188mm之间，优选地约0.176mm。干阴极涂层因此具有以下所期望的配方：FeS2粉末(89.0％重量)；粘合剂，Kraton G1651弹性体(3.0％重量)；导电性碳粒，优选以商品名Timrex KS6石墨得自Timcal Ltd.的石墨(7％重量)和以商品名Super P导电性炭黑得自Timcal的导电性炭黑(1％重量)。炭黑形成改善导电性的碳网络。任选地，按重量计总碳粒的介于约0％和90％之间可以为石墨。如果添加，则石墨可以为天然石墨、人造石墨或膨胀石墨以及它们的混合物。干阴极涂层通常可包含介于约85％和95％重量之间的二硫化铁(FeS2)；介于约4％和8％重量之间的导电性碳；并且所述干涂层的剩余部分包含粘合剂物质。
阴极导电基板65保护阴极涂层60并在电池放电期间用作阴极集电器。作为另外一种选择，阴极复合材料62可以这样形成：将导电基板65的一侧涂覆上如上所述的湿阴极浆料，然后使涂层干燥，接着再将相同或类似组成的湿阴极浆料涂覆在阴极基板65的相对侧。接着可将压延基板64上的干阴极涂层，由此形成最后的阴极62。
阳极40可由实心锂金属片制备。阳极40期望地由连续的锂金属片(99.8％纯度)形成。作为另外一种选择，阳极40可以为锂与合金金属的合金，例如锂与铝的合金。在这种情况下，合金金属的量非常少，按锂合金重量计优选少于1％。因此在电池放电时，合金中的锂在电化学方面以纯锂起作用。因此，如本文及权利要求中所用，术语“锂或锂金属”就其本意旨在包括此类锂合金。形成阳极40的锂片无需基板。锂阳极40可有利地由挤出锂金属片形成，对于螺旋卷绕电池，所述锂金属片具有期望地介于约0.10mm和0.20mm之间(期望地介于约0.12mm和0.19之间，优选地约0.15mm)的厚度。
将单独的电解质可渗透的隔离材料片50，优选为具有约0.025mm厚度的微孔聚丙烯，插在锂阳极片40的每一侧上(图4和5)。微孔聚丙烯期望地具有介于约0.001和5微米之间的孔径。可将第一(顶部)隔离膜板50(图4)指定为外隔离膜板，而将第二膜板50(图4)指定为内隔离膜板。然后将在导电基板65上包括阴极涂层60的阴极复合材料片62靠着内隔离膜板50放置，以形成图4所示的扁平电极复合材料13。螺旋卷绕扁平复合材料13(图4)以形成电极螺旋组合件70(图3)。可利用轴柄夹牢电极复合材料13的伸出分隔体边缘50b(图4)并随后顺时针螺旋卷绕复合材料13来实现卷绕，以形成卷绕电极组件70(图3)。
当卷绕完成时，分隔体部分50b出现在卷绕电极组件70的芯98内，如图2和3所示。作为非限制性实例，每圈分隔体的底部边缘50a可热成形为连续膜55，如图3所示和美国专利6,443,999中所提出的。如可由图3所看出的，电极螺旋体70具有介于阳极片40与阴极复合材料62之间的分隔体材料50。螺旋卷绕电极组件70具有适形于壳体主体形状的构型(图3)。将螺旋卷绕电极组件70插入到壳体20的开口端30内。当卷绕时，电极螺旋体70的外层包括图2和3中所示的分隔体材料50。可将期望另外的绝缘层72，例如塑料薄膜(如聚酯带)在电极复合材料13卷绕之前置于外分隔体层50之上。在此类情况下，当将卷绕的电极复合材料插入到壳体中时，螺旋卷绕的电极70将具有接触壳体20内表面的绝缘层72(图2和3)。作为另外一种选择，壳体20的内表面可在卷绕的电极螺旋体70插入到壳体中之前用电绝缘材料72涂覆。
接着可在将卷绕电极螺旋体70插入电池壳体20中后，将本发明的非水电解质混合物加入到该卷绕电极螺旋体中。可将本发明所期望的电解质加入到壳体20内的卷绕电极螺旋体70中，所述电解质包含溶解于有机溶剂混合物中的约0.8摩尔(0.8摩尔/升)浓度的锂盐Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，所述有机溶剂混合物包含介于约50％和95％体积之间的1，2-二甲氧基乙烷(DME)以及介于约5％和50％体积之间的环丁砜(SL)。可加入到卷绕电极螺旋体70中的优选的电解质包含溶解于有机溶剂混合物中的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐(0.8摩尔/升浓度)，所述有机溶剂混合物包含约80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)。期望将约3000ppm的SnI2(按重量计每一百万份的份数)加入电解质中。将量等于约0.4克电解质溶液/克阴极中FeS2的电解质加入电池中。此类用于Li/Fe2电池的电解质具有介于约0.9和1.5厘泊之间，通常介于约1.0和1.5厘泊之间的低粘度。
形成电池正端子17的端帽18可具有金属插片25(阴极插片)，所述插片的一侧可被焊接到端帽18的内表面上。金属插片25优选为铝或铝合金。阴极基板65的一部分可沿其顶部边缘展开，形成由卷绕螺旋体的顶部延伸的伸出部分64，如图2所示。在将壳体周边边缘22卷曲在端帽18周围(绝缘盘80的周边边缘85位于其间)之前，可将展开的阴极基板部分64焊接到金属插片25的暴露侧上，以封闭电池的开口端30。端帽18理想地具有包含可破裂膜的排气口19，所述膜被设计成如果电池内的气体压力超过预定水平则破裂并允许气体选出。正端子17理想地为端帽18的整体部分。作为另外一种选择，端子17可形成为美国专利公开5,879,832中所述类型的端帽组件的顶部，该组件可插入到端帽18表面上的开口内并随后焊接到其上。
将优选为镍的金属插片44(阳极插片)压制到锂金属阳极40的一部分上。可将阳极插片44在螺旋体内的任何位置处压制到锂金属上，例如，可在螺旋体的最外层将其压制到锂金属上，如图5所示。阳极插片44可在一侧被压花，在被压制到锂上的插片一侧上形成多个凸起部分。可将插片44的相对侧焊接到壳体的内表面上，所述内表面为壳体侧壁24的内表面或者更优选地为壳体20的封闭端35的内表面，如图3所示。优选将阳极插片44焊接到壳体封闭端35的内表面上，因为这可通过将电点焊探针(细长的电阻焊接电极)插入到电池芯98内来容易地实现。应小心避免焊接探针接触沿着电池芯98外边界的一部分存在的分隔体起动插片50b。
一次锂电池10还可任选地具有PTC(正导热系数)装置95，其位于端帽18之下，并串联连接在阴极60与端帽18之间(图2)。此类装置保护电池免于在高于预定水平的耗用电流下放电。因此，如果电池长期在反常的高电流(例如高于约6至8Amp)下耗电，PTC装置的电阻急剧增加，从而切断反常的高消耗。应当理解，可采用不同于排气口19和PTC装置95的装置以保护电池被过度使用或放电。
实施例
具有包含FeS 2 的阴极的锂硬币电池的实验测试
如下制备实验测试Li/FeS2硬币电池100(图1A)：
实验测试硬币电池组合件：
硬币状镀铝钢阴极外壳130和硬币状镀镍钢阳极外壳120由图1A中所示的类似构型形成。成品电池100具有约20mm的最大直径和约3mm的厚度。(这是常规ASTM 2032号硬币电池的尺寸。)阴极外壳130中FeS2的重量为0.0464g。阳极外壳120中的锂处于电化学过量。
在形成各电池100时，首先将塑料绝缘环140装配在阳极外壳120的侧壁122周围(图1A)。将不锈钢的弹簧环200靠着阳极外壳120的内表面放置。将环200插入阳极外壳120内，不需要将环焊接在阳极外壳120上。最佳地示于图1C中，环200具有约束中心孔250的周围边缘255。周围边缘表面255具有在其内整体成形的卷褶257(图1D)，以便边缘表面255不完全处于相同的平面。当弹簧环200插入阳极外壳120并且向边缘表面255施加压力时，其内的卷褶257赋予该环弹力和弹簧效果。然后接下来将具有平固体表面310的垫片圆盘300插入阳极外壳120中，以便它靠着弹簧环200放置(图1A)。一个以上的垫片圆盘300可以堆叠排列插在彼此的顶部上，以便提供电池内容物在电池内的紧密配合。在测试硬币电池100中，以堆叠排列形式靠着弹簧环200使用了三个不锈钢垫片圆盘300。
由0.006英寸(0.15mm)厚的锂金属片形成的锂盘150可在干燥房间内使用0.56英寸手动冲压机打孔。然后使用手压将形成电池阳极的锂盘150(图1A)压入垫片圆盘300的下侧。
随后制备阴极浆料并涂覆到铝片的一侧上(未示出)。将包含二硫化铁(FeS2)的阴极浆料中的组分以如下比例混合在一起：
FeS2粉末(58.9％重量)；粘合剂，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯弹性体(Kraton G1651)(2％重量)；石墨(Timrex KS6)(4.8％重量)；炭黑(Super P炭黑)(0.7％重量)；烃类溶剂，ShellSol A100溶剂(13.4％重量)和ShelSol OMS溶剂(20.2％重量)。
随后将铝片上的润湿阴极浆料在介于40℃和130℃之间的烘箱内干燥，直至阴极浆料中的溶剂全部蒸发，从而在铝片的一侧上形成包含FeS2、导电性碳和弹性体粘合剂的干阴极涂层。铝片(未示出)为20微米厚度的铝箔。随后将相同组成的湿阴极浆料涂覆到铝片的相对侧上并同样进行干燥。接着将铝片每侧上的干阴极涂层压光，以形成具有约0.171mm的最终总厚度的干燥阴极170，其包括20微米厚的铝箔。
将阳极外壳120反转以便它的开口端朝上。将分隔体盘160插入阳极外壳120中，以便其接触锂阳极盘150。分隔体盘160为微孔聚丙烯(Celgard CG2500分隔体，得自Celgard，Inc.)。分隔体盘事先使用具有0.69英寸(17.5mm)直径的手动冲压机由片状冲成需要的盘形。
制备指定为电解质1号的本发明的优选电解质。优选的电解质包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)浓度的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐，所述有机溶剂混合物包含约80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)。随后加入按重量计每一百万份电解质中按重量计约3200份的SnI2(ppm)以形成最终的电解质溶液。在反转后开口端在顶部的阳极外壳120内，加入0.2克电解质溶液超过分隔体160。
利用具有0.44英寸(11.1mm)直径的手动冲压机，将干燥阴极170切割成大小合适的盘形，然后插入阳极外壳120内，以便其接触电解质浸泡的分隔体160。铝片一铡上的干阴极涂层朝向分隔体160并形成阳极活性区域。主要使用铝片相对侧上的干阴极涂层来防止阴极断裂并且不放电。因此电池中经受电化学放电的FeS2的量是存在总量的二分之一，也就是说，约0.0232g。干阴极涂层170具有以下组成：
FeS2粉末(89.0％重量)；粘合剂Kraton G1651弹性体(3.0％重量)；导电性碳粒，石墨Timrex KS6(7％重量)和炭乙炔黑，Super P(1％重量)。
然后将阴极外壳130置于填充好的阳极外壳120上，以便阴极外壳130的侧壁136覆盖阳极外壳120的侧壁122，中间为绝缘体140。阴极外壳130的封闭端138在机械卷边机内居中。然后将机械卷边机臂一直向下拉使得阴极外壳130的周边边缘135卷曲在绝缘盘140的边缘142上。对含有相同的电解质1号的三个相同的测试电池中的每一个重复该方法，从而形成图1A所示的完整的硬币电池100。每个电池形成之后，用甲醇将电池外壳的外表面擦拭干净。制备一组含有与上述相同的电解质1号但不含SnI2添加剂的与测试电池相同尺寸的相同的对照电池。对照电池具有另外与测试电池相同的阳极和阴极组合物及电池内容物。
利用与上述相同尺寸的电池和内部组件制备第二组测试电池及相应的一组对照电池，但具有不同的电解质，即，电解质2号。电解质2号包含溶解于有机溶剂混合物中的1.0摩尔(1.0摩尔/升)浓度的碘化锂(LiI)盐，所述有机溶剂混合物包含约80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)。随后加入按重量计每一百万份(ppm)电解质中按重量计约3300份的SnI2以形成最终的电解质溶液。在反转后开口端在顶部的阳极外壳120内，加入0.2克电解质溶液超过分隔体160。制备一组含有与上述相同的电解质2号但不含SnI2添加剂的与测试电池相同尺寸的相同的对照电池。对照电池具有另外与第二组测试电池相同的阳极和阴极组合物及电池内容物。
利用与上述相同尺寸的电池和内部组件制备第三组测试电池及相应的一组对照电池，但具有不同的电解质，即，电解质3号。电解质3号包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)浓度的LiPF6盐，所述有机溶剂混合物包含约80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的碳酸乙二酯(EC)。随后加入按重量计每一百万份(ppm)电解质中按重量计约2000份的SnI2以形成最终的电解质溶液。在反转后开口端在顶部的阳极外壳120内，加入0.2克电解质溶液超过分隔体160。制备一组含有与上述相同的电解质3号但不含SnI2添加剂的与测试电池相同尺寸的相同的对照电池。对照电池具有另外与第三组测试电池相同的阳极和阴极组合物及电池内容物。
实验测试电池的电化学性能：
如上所述形成相同的测试电池后，使用模拟电池在数字照相机中使用的数字照相机测试方法来测试每个电池的放电容量。
数字照相机测试(Digicam测试)由以下的脉冲测试方案组成，其中通过向电池施加脉冲排放循环使每个测试电池耗尽：每个循环由两部分组成，6.5毫瓦脉冲持续2秒，接着立刻2.82毫瓦脉冲持续28秒。(第一个脉冲模拟数字照相机拍照所需的能量，而第二个脉冲模拟浏览所拍照片的能量。)持续所述循环直到达到1.05V的截止电压，然后继续所述循环直到达到0.9伏的最终截止电压。记录达到这些截止电压所需要的循环数。
在电池经受上述Digicam 测试之前，它们在室温下贮存2小时并随后在1毫安的恒定耗用电流下预放电40分钟。这对应于约3％电池容量的放电深度。
为测量储存寿命对SnI2电解质添加剂的影响，将所述预放电后的电池中的一些在60℃的烘箱中贮存20天。单个电池随后经受上述设计成模拟在数字照相机中使用的Digicam测试。结果记录在表II中。
表II
具有本发明的电解质配方的Li/FeS 2 硬币电池的放电性能，所述放电 性能显示出将SnI 2 加入电解质中的有益效果
                                        Digicam测试
电解质 1，2             电池编号          脉冲循环数 3
                                        贮存后的电池4
                                        1.05V    0.90V
对照物1               1                 661      709
对照物1               2                 790      742
对照物1            3            692            741
                   平均         681            731
测试1              4            791            841
(含有SnI2)
测试1              5            790            848
(含有SnI2)
测试1              6            764            814
(含有SnI2)
                        平均    782            834
注释：
1.对照电解质1包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐，所述有机溶剂混合物包含约80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)。
2.测试电解质1包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)的Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)盐，所述有机溶剂混合物包含80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)以及以3200ppm(按重量计每一百万份电解质中的份数)的量添加的碘化锡(SnI2)。
3.脉冲循环(Digicam测试)由两部分组成，6.5毫瓦脉冲持续2秒，接着立刻2.82毫瓦脉冲持续28秒，以模拟在数字照相机中的使用。记录达到1.05V和0.90V截止电压时的脉冲循环数。(Digicam测试之前电池被贮存。)
4.电池在60℃下贮存20天。贮存之前，电池在1毫安下经受预放电40分钟，对应于3％电池容量的放电深度。
表III
具有本发明的另一种电解质配方的Li/FeS 2 硬币电池的放电性能，所 述放电性能显示出将SnI 2 加入电解质中的有益效果
                                          Digicam测试
电解质 1，2             电池编号            脉冲循环数 3
                                          贮存后的电池4
                                          1.05V   0.90V
对照物52                7                -                -
对照物52                8                -                -
对照物52                9                -                -
                        平均             -                -
测试2                   10               780              847
(含有SnI2)
测试2                   11               791              831
(含有SnI2)
测试2                   12               773              811
(含有SnI2)
                                平均     781              830
注释：
1.对照电解质2包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)的LiI盐，所述有机溶剂混合物包含80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)。
2.测试电解质2包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)的LiI盐，所述有机溶剂混合物包含80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)以及以3300ppm(按重量计每一百万份电解质中的份数)的量添加的碘化锡(SnI2)。
3.脉冲循环(Digicam测试)由两部分组成，6.5毫瓦脉冲持续2秒，接着立刻2.82毫瓦脉冲持续28秒，以模拟在数字照相机中的使用。记录达到1.05V和0.90V截止电压时的脉冲循环数。
4.电池在60℃下贮存20天。贮存之前，电池在1毫安下经受预放电40分钟，对应于3％电池容量的放电深度。
5.由于电池中的电解质渗漏，利用不含SnI2添加剂的电解质2的对照电池无Digicam测试数据，所述电解质渗漏据信是由于过量放气。
表IV
具有本发明的另一种电解质配方的Li/FeS 2 硬币电池的放电性能，所 述放电性能显示出将SnI 2 加入电解质中的有益效果
                                          Digicam测试
电解质 1，2             电池编号            脉冲循环数 3
                                    贮存后的电池4
                                    1.05V   0.90V
对照物3             13              5         664
对照物3             14              6         713
对照物3             15              5         702
                    平均            5         693
测试3               16              719       778
(含有SnI2)
测试3               17              631       695
(含有SnI2)
测试3               18              704       763
(含有SnI2)
                    平均            685       745
注释：
1.对照电解质3包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)的LiPF6盐，所述有机溶剂混合物包含80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的环丁砜(SL)。
2.测试电解质3包含溶解于有机溶剂混合物中的0.8摩尔(0.8摩尔/升)的LiPF6盐，所述有机溶剂混合物包含80％体积的1，2-二甲氧基乙烷(DME)和20％体积的碳酸乙二酯(EC)以及以2000ppm(按重量计每一百万份电解质中按重量计的份数)的量添加的碘化锡(SnI2)。
3.脉冲循环(Digicam测试)由两部分组成，6.5毫瓦脉冲持续2秒，接着立刻2.82毫瓦脉冲持续28秒，以模拟在数字照相机中的使用。记录达到1.05V和0.90V截止电压时的脉冲循环数。
4.在脉冲循环Digicam测试之前，电池在室温下新鲜贮存2小时，随后在1毫安下经受预放电40分钟，对应于约3％电池容量的放电深度。(对照电池13、14和15(不含SnI2添加剂的电解质)新鲜放电至1.05伏的截止电压的较低脉冲数是由于这些电池的电压快速降至截止电压1.05V，据信这是由于锂阳极上钝化层的快速积聚。)
以上报导的测试结果示出当与具有相同电解质但不含SnI2添加剂的相同的Li/FeS2电池的性能相比时，向测试的各种电解质中加入相对少量的SnI2(小于1％重量)具有明显的有益效果。测试的电解质，即，电解质1、2和3均包含与其它溶剂混合的1，2-二甲氧基乙烷(DME)溶剂，所述其它溶剂如环丁砜(电解质1和2)或碳酸乙二酯(电解质3)。在每种情况下，无论Li/FeS2电池是否放电至1.05V或0.9V的截止电压，包含SnI2添加剂的电解质在Li/FeS2电池经受Digicam脉冲放电测试时均表现出所获得的脉冲循环数的明显改善。例如，对于经受Digicam测试至0.9V截止电压的贮存后的Li/FeS2电池，具有含SnI2(3200ppm)添加剂的电解质1的电池实现平均834次脉冲循环(相当于用数字照相机拍的约834张照片)，这与当不含SnI2的相同的电池放电时的平均731次脉冲循环(相当于约731张照片)形成对比。
Li/FeS2电池性能的改善据信主要是由于SnI2添加剂对降低钝化层在锂阳极表面上的积聚速率的影响。据信SnI2可在锂阳极表面上诱导稳定的钝化层，也就是说，据信其延迟钝化层的持续高速积聚的速率。因此，通过向电解质中加入SnI2添加剂防止了钝化层的持续、显著积聚。这继而在具有添加到电解质中的SnI2的Li/FeS2电池的更佳性能和容量中反映出来。
对于所测试的电池，即，与不含SnI2的相同的电池相比具有添加到电解质中的SnI2的那些，进行附加测试以检查电池的内阻抗。就含有电解质1的Li/FeS2电池而言，电池在60℃下贮藏放电20天后所测量的内阻抗对于包含具有SnI2添加剂的电解质1的电池与包含不含SnI2的电解质1的那些相比平均小约50％。这支持我们认为SnI2添加剂延迟Li/FeS2电池的锂阳极表面上的钝化层持续积聚的速率的观点，因为锂钝化层是电池内阻抗增加的主要原因。
尽管已用具体的实施方案描述了本发明，但应当理解的是，在不脱离本发明概念的情况下其它实施方案也是可能的，并因而也在权利要求及其等价内容的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种一次电化学电池，所述一次电化学电池包括：外壳；正端子和负端子；包含锂的阳极；包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极，所述电池还包括非水电解质，所述非水电解质包含溶解于非水溶剂中的锂盐，其中所述非水溶剂还包含碘化锡(SnI2)添加剂。
2.如权利要求1所述的电池，其中所述锂盐选自由下列组成的组：LiCF3SO3(LITFS)和Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)、以及它们的混合物。
3.如权利要求1所述的电池，其中所述锂盐包括Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)。
4.如权利要求1所述的电池，其中所述非水溶剂包含二甲氧基乙烷。
5.如权利要求1所述的电池，其中所述电解质包含溶解于非水溶剂中的锂盐，所述锂盐包括Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，所述非水溶剂包含二甲氧基乙烷和碘化锡(SnI2)。
6.如权利要求5所述的电池，其中所述非水溶剂还包含环丁砜。
7.如权利要求6所述的电池，其中所述电解质具有介于约0.9和1.5厘泊之间的粘度。
8.如权利要求1所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极被涂覆到包括铝的基板片上。
9.如权利要求1所述的电池，其中所述阳极包括锂片或锂合金片。
10.如权利要求1所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)的阴极为粘附到金属基板上的涂层形式，并且其中所述包含锂的阳极和所述阴极以螺旋卷绕形式排列，分隔体材料位于所述阳极和所述阴极之间。

Claims (31)

1.一种一次电化学电池，所述一次电化学电池包括：外壳；正端子和负端子；包含锂的阳极；包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极，所述电池还包括非水电解质，所述非水电解质包含溶解于非水溶剂中的锂盐，其中所述非水溶剂还包含碘化锡(SnI2)添加剂。
2.如权利要求1所述的电池，其中所述锂盐选自由下列组成的组：LiCF3SO3(LITFS)和Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)、以及它们的混合物。
3.如权利要求1所述的电池，其中所述锂盐包括Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)。
4.如权利要求1所述的电池，其中所述非水溶剂包含二甲氧基乙烷。
5.如权利要求1所述的电池，其中所述电解质包含溶解于非水溶剂中的锂盐，所述锂盐包括Li(CF3SO2)2N(LiTFSI)，所述非水溶剂包含二甲氧基乙烷和碘化锡(SnI2)。
6.如权利要求5所述的电池，其中所述非水溶剂还包含环丁砜。
7.如权利要求6所述的电池，其中所述电解质具有介于约0.9和1.5厘泊之间的粘度。
8.如权利要求7所述的电池，其中所述电解质在按重量计每一百万份电解质中包含按重量计约1000至5000份的碘化锡(SnI2)。
9.如权利要求5所述的电池，其中所述非水溶剂基本上不含二氧戊环。
10.如权利要求5所述的电池，其中所述非水溶剂在按重量计每一百万份溶剂中包含按重量计小于200份的二氧戊环。
11.如权利要求1所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极被涂覆到包括铝的基板片上。
12.如权利要求1所述的电池，其中所述阳极包括锂片或锂合金片。
13.如权利要求1所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)的阴极为粘附到金属基板上的涂层形式，并且其中所述包含锂的阳极和所述阴极以螺旋卷绕形式排列，分隔体材料位于所述阳极和所述阴极之间。
14.一种一次电化学电池，所述一次电化学电池包括：外壳；正端子和负端子；包含锂的阳极；包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极，所述电池还包括非水电解质，所述非水电解质包含溶解于非水溶剂中的锂盐，所述锂盐包括碘化锂(LiI)，所述非水溶剂包含二甲氧基乙烷和碘化锡(SnI2)添加剂。
15.如权利要求14所述的电池，其中所述非水溶剂还包含环丁砜。
16.如权利要求14所述的电池，其中所述电解质具有介于约0.9和1.5厘泊之间的粘度。
17.如权利要求14所述的电池，其中所述电解质在按重量计每一百万份电解质中包含按重量计约1000至5000份的碘化锡(SnI2)。
18.如权利要求14所述的电池，其中所述非水溶剂基本上不含二氧戊环。
19.如权利要求14所述的电池，其中所述非水溶剂在按重量计每一百万份溶剂中包含按重量计小于200份的二氧戊环。
20.如权利要求14所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极被涂覆到包括铝的基板片上。
21.如权利要求14所述的电池，其中所述阳极包括锂片或锂合金片。
22.如权利要求14所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)的阴极为粘附到金属基板上的涂层形式，并且其中所述包含锂的阳极和所述阴极以螺旋卷绕形式排列，分隔体材料位于所述阳极和所述阴极之间。
23.一种一次电化学电池，所述一次电化学电池包括：外壳；正端子和负端子；包含锂的阳极；包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极，所述电池还包括非水电解质，所述非水电解质包含溶解于非水溶剂中的包括LiPF6的锂盐，所述非水溶剂包含二甲氧基乙烷和碘化锡(SnI2)添加剂。
24.如权利要求23所述的电池，其中所述非水溶剂还包含碳酸乙二酯。
25.如权利要求23所述的电池，其中所述电解质具有介于约0.9和1.5厘泊之间的粘度。
26.如权利要求23所述的电池，其中所述电解质在按重量计每一百万份电解质中包含按重量计约1000至5000份的碘化锡(SnI2)。
27.如权利要求23所述的电池，其中所述非水溶剂基本上不含二氧戊环。
28.如权利要求23所述的电池，其中所述非水溶剂在按重量计每一百万份溶剂中包含按重量计小于200份的二氧戊环。
29.如权利要求23所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)和导电性碳的阴极被涂覆到包括铝的基板片上。
30.如权利要求23所述的电池，其中所述阳极包括锂片或锂合金片。
31.如权利要求23所述的电池，其中所述包含二硫化铁(FeS2)的阴极为粘附到金属基板上的涂层形式，并且其中所述包含锂的阳极和所述阴极以螺旋卷绕形式排列，分隔体材料位于所述阳极和所述阴极之间。
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