CN103367805A - 可再充电锂电池 - Google Patents

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Abstract

可再充电锂电池包括包含正极活性材料的正极、包含负极活性材料的负极、以及包含非水有机溶剂和锂盐的非水电解质。正极具有约3.7-4.1g/cc的有效质量密度，且非水电解质包括基于腈的化合物添加剂、非水有机溶剂和锂盐。

Description

可再充电锂电池
本申请是中国发明申请(发明名称：可再充电锂电池，申请日：2007年10月25日；申请号：200710181435.0)的分案申请。
技术领域
本发明涉及锂可再充电电池。
背景技术
锂可再充电电池用作便携式电子设备的电源近来已引起注意。锂可再充电电池使用有机电解质溶液，具有高能量密度，和具有的放电电压高达常规碱性电池的两倍。可再充电锂电池包含能够嵌入锂的正极活性材料例如锂-过渡元素复合氧化物，如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0<x<1)、LiMnO2等。可再充电锂电池包含负极活性材料，例如各种碳-基材料，如人造石墨、天然石墨和硬碳，其都可嵌入和脱出锂离子。近来，已研究了具有高容量和改善的循环寿命特性的电池，但是至今它们还未达到令人满意的性能水平。
发明内容
本发明的各个实施方式提供具有高容量和改善的循环寿命特性的可再充电锂电池。
根据本发明的各个实施方式，提供可再充电锂电池，包括包含正极活性材料的正极、包含负极活性材料的负极和非水电解质。正极具有约3.7-4.1g/cc的有效质量密度。非水电解质包括基于腈的化合物添加剂、非水有机溶剂和锂盐。
本发明另外的方面和/或优点将在下面的描述中部分阐明和部分地从该描述中明晰，或可通过实践本发明而了解。
附图说明
本发明的这些和/或其他方面和优点将从实施方式的以下描述并结合附图而变得明晰和更容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施方式的可再充电锂电池的示意性横截面图。
具体实施方式
现在详细说明本发明的当前实施方式，其实例在附图中说明，其中在整个附图中相同的附图标记表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施方式以说明本发明的各方面。
本发明的各方面涉及可再充电锂电池，其包括具有高有效质量密度的正极。可再充电锂电池具有改善的循环寿命特性和在高温下的可靠性。根据本发明示例性实施方式的可再充电锂电池包括包含正极活性材料的正极、包含负极活性材料的负极和非水电解质。
本文中所采用的术语“有效质量密度”是电极中除了集电体之外的各组分(活性材料、导电剂和粘合剂)的质量除以体积得到的值。正极具有约3.7-4.1g/cc的有效质量密度。非水电解质包括基于腈的化合物添加剂、非水有机溶剂和锂盐。通常，具有高有效质量密度的正极用于提供高容量电池。但是，如果正极的有效质量密度增加，室温循环寿命特性可退化。因此，用于相关技术可再充电锂电池的正极的有效质量密度为约3.6g/cc。相反，根据本发明的各方面，即使正极具有约3.7-4.1g/cc的相对较高有效质量密度，基于腈的化合物添加剂也可提供高容量电池、以及在室温下改善的循环寿命特性。
基于腈的化合物的实例包括选自丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、及其组合的至少一种。根据各个实施方式，己二腈可为合适的。
基于腈的化合物添加剂范围为约0.01-10重量%，基于非水电解质的总重量。基于腈的化合物添加剂可以约0.5-5重量%的量使用。当基于腈的化合物添加剂的量小于约0.01重量%时，不能实现增强的电池性能。当基于腈的化合物添加剂的量超过10重量%时，电解质离子传导率可降低，且副反应可增加，导致小的初始容量。
非水电解质可包括非水有机溶剂和锂盐、以及基于腈的化合物添加剂。非水有机溶剂用作传输参与电池的电化学反应的离子的介质。
非水有机溶剂可包括基于碳酸酯、基于酯、基于醚、基于酮、基于醇、或非质子的溶剂。基于碳酸酯的溶剂的实例可包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。基于酯的溶剂的实例可包括n-甲基乙酸酯、n-乙基乙酸酯、n-丙基乙酸酯、二甲基乙酸酯、甲基丙酸酯、乙基丙酸酯、γ-丁内酯、δ-癸内酯、戊内酯、甲羟戊内酯、己内酯等。基于醚的溶剂的实例包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等。基于酮的溶剂的实例包括环己酮等。基于醇的溶剂的实例包括乙醇、异丙醇等。非质子溶剂的实例包括：腈如R-CN(其中R是C2-C20直链、支链或环状烃、双键、芳族环或醚键)；酰胺如二甲基甲酰胺、二氧戊环如1,3-二氧戊环、环丁砜等。
非水有机溶剂可单独使用或以混合物使用。当有机溶剂以混合物使用时，可根据所需电池性能控制混合比。
基于碳酸酯的溶剂可包括环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。环状碳酸酯和链状碳酸酯可以1:1至1:9的体积比混合在一起。当该混合物用作电解质时，电解质性能可提高。
电解质可包括基于碳酸酯的溶剂和基于芳族烃的溶剂的混合物。基于碳酸酯的溶剂和基于芳族烃的溶剂可以1:1至30:1的体积比混合在一起。
基于芳族烃的溶剂可由式1表示：
式1
Figure BDA00003495199900031
在式1中，R1至R6独立地选自氢、卤素、C1-C10烷基、卤代烷基、及其组合。
基于芳族烃的溶剂可包括，但不限于，选自以下的至少一种：苯、氟代苯、1,2-二氟苯、1,3-二氟苯、1,4-二氟苯、1,2,3-三氟苯、1,2,4-三氟苯、氯代苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、碘代苯、1,2-二碘苯、1,3-二碘苯、1,4-二碘苯、1,2,3-三碘苯、1,2,4-三碘苯、甲苯、氟代甲苯、1,2-二氟甲苯、1,3-二氟甲苯、1,4-二氟甲苯、1,2,3-三氟甲苯、1,2,4-三氟甲苯、氯代甲苯、1,2-二氯甲苯、1,3-二氯甲苯、1,4-二氯甲苯、1,2,3-三氯甲苯、1,2,4-三氯甲苯、碘代甲苯、1,2-二碘甲苯、1,3-二碘甲苯、1,4-二碘甲苯、1,2,3-三碘甲苯、1,2,4-三碘甲苯、二甲苯、及其组合。
非水电解质可进一步包括过充电抑制添加剂，如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。
锂盐可溶于非水有机溶剂中以在可再充电锂电池中提供锂离子。锂盐可帮助可再充电锂电池中的基本操作，并可帮助正极和负极之间的锂离子的传输。锂盐的非限制实例包括选自LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2C2F5)2、LiN(CF3SO2)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y是自然数)、LiCl、LiI、双草酸根合硼酸锂、及其组合的至少一种支持电解质盐。锂盐可以约0.1-2.0M的浓度使用。当锂盐浓度低于约0.1M时，由于电解质传导率的降低，可损害电解质性能。当锂盐浓度大于约2.0M时，由于电解质粘度的增加，锂离子迁移率可降低。
负极中的负极活性材料可包括选自碳质材料、锂金属、锂合金、能够形成含锂化合物的材料、及其组合的至少一种。根据各个实施方式，碳质材料可适合于负极活性材料。
碳质材料可为无定形碳或结晶碳。无定形碳可为软碳(通过在低温下烧结获得的碳)、硬碳(通过在高温下烧结获得的碳)、中间相沥青碳化物、烧成焦炭等。结晶碳可为成形的或非成形的。成形的结晶碳可成形为片、鳞片、球、或纤维。结晶碳可为天然石墨或人造石墨。
碳质材料具有通过X射线衍射得到的至少约10nm的Lc(微晶尺寸)。根据各个实施方式，碳质材料具有通过X射线衍射得到的约10-1500nm的Lc(微晶尺寸)。碳质材料在约700℃或更高的温度下显示出放热峰。该放热峰区分结晶碳和无定形碳。在约700℃或更高的温度下的放热峰表示结晶碳，且因此，无需限制放热温度的最大值。
结晶碳可为通过如下获得的碳：将中间相球形颗粒碳化，然后将所产生的碳化材料石墨化。此外，碳质材料可为通过如下制备的石墨纤维：将中间相沥青纤维碳化，然后将所产生的碳化材料石墨化。锂合金包括锂和选自Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al和Sn的金属。
能够通过与锂离子反应可逆地形成含锂化合物的材料可包括氧化锡(SnO2)、硝酸钛、硅(Si)等，但不限于此。
负极可如下制造。通过将负极活性材料、粘合剂和任选的导电剂混合制备负极活性材料组合物。然后将该组合物涂覆在负极集电体上。然后将该组合物和集电体干燥并压缩。负极制造方法是公知的，因此在这里不详细描述。
粘合剂的实例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、聚氯乙稀、聚乙烯基吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、及其组合，但不限于此。
任何导电材料可用作导电剂，只要其具有合适的导电性和化学稳定性。导电剂的实例包括：天然石墨；人造石墨；炭黑；乙炔黑；科琴(ketjen)黑；碳纤维；金属粉末；包括铜、镍、铝、银等的金属纤维；和聚苯撑衍生物。
溶剂可包括N-甲基吡咯烷酮，但不限于此。
集电体可选自铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、镍泡沫体、铜泡沫体、覆有导电金属的聚合物基材、及其组合。
正极包括正极活性材料如能够嵌入和脱出锂的锂化的插层化合物。锂化的插层化合物的实例包括包含锂和选自钴、锰、镍、及其组合的金属的复合氧化物。更具体地，锂化的插层化合物可例举式2-25的化合物。
式2：
LiaA1-bBbD2，
其中，0.95≤a≤1.1和0≤b≤0.5。
式3：
LiaE1-bBbO2-cFc，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05。
式4：
LiE2-bBbO4-cFc，
其中，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05。
式5：
LiaNi1-b-cCobBcDα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2。
式6：
LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2。
式7：
LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2。
式8：
LiaNi1-b-cMnbBcDα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2。
式9：
LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2。
式10：
LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2。
式11：
LiaNibEcGdO2，
其中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1。
式12：
LiaNibCocMndGeO2，
其中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1。
式13：
LiaNiGbO2，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1。
式14：
LiaCoGbO2，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1。
式15：
LiaMnGbO2，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1。
式16：
LiaMn2GbO4，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1。
式17：
QO2
式18：
QS2
式19：
LiQS2
式20：
V2O5
式21：
LiV2O5
式22：
LiIO2
式23：
LiNiVO4
式24：
Li3-fJ2(PO4)3(0≤f≤3)
式25：
Li3-fFe2(PO4)3(0≤f≤2)
在式2-25中：A选自Ni、Co、Mn、及其组合；B选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、及其组合；D选自O、F、S、P、及其组合；E选自Co、Mn、及其组合；F选自F、S、P、及其组合；G是选自Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、及其组合的过渡元素和镧系元素；Q是选自Ti、Mo、Mn、及其组合的元素；I是选自Cr、V、Fe、Sc、Y、及其组合的元素；和J是选自V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、及其组合的元素。
锂化的插层化合物可包括在其表面上的涂层，或可与另外的具有涂层的锂化插层化合物混合。该涂层包括选自含涂布元素的氢氧化物、含涂布元素的羟基氧化物、含涂布元素的含氧碳酸盐、含涂布元素的羟基碳酸盐、及其组合的至少一种含涂布元素的化合物。含涂布元素的化合物可为无定形的或结晶的。涂布元素的实例包括选自Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr、及其组合的至少一种。涂层可通过对正极活性材料性质没有不利影响的任何涂布方法形成。合适的涂布方法的实例包括喷涂和浸渍。由于这种涂布方法是该领域公知的，因此不提供详细描述。
正极可如下制造。通过将正极活性材料、粘合剂和导电剂混合以制备正极活性材料组合物。然后将该组合物涂覆在正极集电体如铝箔上，然后干燥和压缩。正极制造方法是公知的，且因此这里不详细描述。在正极制造过程中可通过改变压缩的压力、压缩时间和压缩温度控制正极的有效质量密度。压缩压力、压缩时间和压缩温度不特别限制。但是，可控制它们，使得制造的正极可具有约3.7-4.1g/cc的有效质量密度。
任何导电材料可用作导电剂，只要其具有合适的导电性和化学稳定性。导电剂的实例包括：天然石墨；人造石墨；炭黑；乙炔黑；科琴黑；碳纤维；金属粉末；包括铜、镍、铝、银等的金属纤维；和聚苯撑衍生物。
粘合剂的实例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、聚氯乙稀、聚乙烯基吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、及其组合，但不限于此。
溶剂可为N-甲基吡咯烷酮，但不限于此。
可再充电锂电池通常包括正极、负极和电解质。电池可进一步包括隔膜。隔膜可包括在常规锂二次电池中使用的任何材料。合适的隔膜材料的非限制实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、和其多层，如聚乙烯/聚丙烯双层隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层隔膜、或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔膜。
根据隔膜的存在和在电池中所用的电解质的种类，可再充电锂电池可分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、和锂聚合物电池。可再充电锂电池可具有多种形状和尺寸，包括圆柱形、棱柱形、或硬币形，且可为薄膜电池或可在尺寸上相当大。用于锂离子电池的结构和制造方法是本领域公知的。
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的可再充电锂电池的示意性横截面图。参考图1，可再充电锂电池1包括负极2、正极3、插在正极3和负极2之间的隔膜4、和其中浸渍隔膜4的电解质(未示出)、电池壳5、和密封电池壳5的密封件6。
以下实施例1-9更详细地说明本发明的各方面。但是，这些实施例无论如何不应理解为限制本发明的范围。
实施例1-9
将1.3M LiPF6溶解于体积比为30:30:40的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂中，然后向其中加入己二腈，以制备电解质溶液。己二腈(AN)的加入量为电解质溶液总重量的1重量%。
将LiCoO2正极活性材料、聚偏二氟乙烯粘合剂、和Super-P导电材料以重量比94:3:3在N-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备正极活性材料浆料。将该正极活性材料浆料涂覆在铝集电体上，然后干燥并压缩，以制造正极。
通过控制压缩压力、时间和温度进行压缩，以制造具有如表1所示的有效质量密度的正极。
将石墨负极活性材料和聚偏二氟乙烯粘合剂以重量比94:6在N-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备负极活性材料浆料。将该浆料涂覆在铜集电体上、干燥、并压缩，以制造负极。当使用CuKα测量X射线衍射时，石墨负极活性材料具有约100nm的Lc。石墨负极活性材料在700℃或更高的温度下显示出放热峰。
根据常规方法，使用以上正极、负极、和电解质溶液制造可再充电锂电池。
比较例1-11
将1.3M LiPF6溶解于体积比为30:30:40的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂中，然后向其中加入己二腈，以制备电解质溶液。
将LiCoO2正极活性材料、聚偏二氟乙烯粘合剂、和Super-P导电材料以重量比94:3:3在N-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备正极活性材料浆料。将该正极活性材料浆料涂覆在铝集电体上，然后干燥并压缩，以制造正极。
通过控制压缩压力、时间和温度进行压缩，以制造具有如表1所示的有效质量密度的正极。
将石墨负极活性材料和聚偏二氟乙烯粘合剂以重量比94:6在N-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备负极活性材料浆料。将该浆料涂覆在铜集电体上、干燥、并压缩，以制造负极。
根据常规方法，使用以上正极、负极、和电解质溶液制造可再充电锂电池。
比较例12
根据与实施例1相同的方法制造可再充电锂电池，除了制造正极具有3.6g/cc的有效质量密度以外。
比较例13
根据与实施例1相同的方法制造可再充电锂电池，除了制造正极具有3.65g/cc的有效质量密度以外。
根据实施例1-9和比较例1-13制造的可再充电锂电池在0.2C下充电和在0.2C下放电以进行化成过程，然后在0.5C下充电和在0.2C下放电以进行标准过程。在下表1中，电池容量是指对于标准过程的第3次循环的放电容量。
在25℃的常温和45℃的高温下，还将该电池在1.0C下充电和放电300次循环。循环寿命测试结果示于下表1中。在表1中，通过相对于第1次循环放电容量的第300次循环放电容量比评价循环寿命。
表1
Figure BDA00003495199900111
如通过在表1中比较例1-11的测量结果所示，随着正极的有效质量密度增加，在25℃和45℃两者下第300次循环寿命显著降低。但是，根据实施例1-9的在电解质溶液中包括己二腈的电池在25℃和45℃下在第300次循环时显示出仅稍微降低的放电容量。换句话说，即使正极的有效质量密度增加，包括己二腈的电池也显示出改善的循环寿命。比较例12和13的测量结果显示出，在其中正极的有效质量密度小于3.7g/cc的情况下未获得根据使用己二腈的循环寿命改善。也就是说，当使用具有3.7g/cc或更大的高有效质量密度的正极时，实现根据使用己二腈的循环寿命改善。
实施例10-16
根据与实施例5相同的方法制造可再充电锂电池，除了如下表2所示改变己二腈的量以外。
根据实施例10-16制造的可再充电锂电池在0.2C下充电和在0.2C下放电以进行化成过程，然后在0.5C下充电和在0.2C下放电以进行标准过程。在下表2中，电池容量是指对于标准过程的第3次循环的放电容量。
在25℃的常温下，还将该电池在1.0C下充电和放电300次循环。循环寿命测试结果示于下表2中。在下表2中，通过相对于第1次循环放电容量的第300次循环放电容量比评价循环寿命。
此外，为了评价当正极具有3.9g/cc的同样高有效质量密度时取决于己二腈的量的循环寿命，根据实施例5和比较例7的电池的循环寿命和容量也提供在表2中。
表2
Figure BDA00003495199900121
如表2所示，当己二腈的量范围为0.1-10重量%时，与没有己二腈的比较例7相比，第300次的循环寿命改善。
实施例17-23
根据与实施例7相同的方法制造可再充电锂电池，除了如下表3所示改变己二腈的量以外。
根据实施例17-23制造的可再充电锂电池在0.2C下充电和在0.2C下放电以进行化成过程，然后在0.5C下充电和在0.2C下放电以进行标准过程。在下表3中，电池容量是指对于标准过程的第3次循环的放电容量。
在25℃的常温下，还将该电池在1.0C下充电和放电300次循环。循环寿命测试结果示于下表3中。在下表3中，通过相对于第1次循环放电容量的第300次循环放电容量比评价循环寿命。
此外，为了评价当正极具有4.0g/cc的同样高有效质量密度时取决于己二腈的量的循环寿命，根据实施例7和比较例9的电池的循环寿命和容量也提供在表3中。
表3
Figure BDA00003495199900131
如表3所示，当己二腈的量范围为0.1-10重量%时，与比较例9(没有己二腈)相比，第300次的循环寿命改善。
当比较表2和3中比较例7和9的结果时，没有己二腈且包括具有较高有效质量密度(3.9g/cc对4.0g/cc)的正极的电池具有增加的容量，但在常温下第300次的循环寿命降低7%(62%对55%)。相反，实施例5、10-16、7和17-23的结果显示出类似的循环寿命特性，表明当电解质包括己二腈时循环寿命特性更加改善。
实施例24-32和比较例1
根据与实施例1相同的方法制造可再充电锂电池，除了使用丁二腈(SN)代替己二腈，且如下表4所示改变正极的有效质量密度以外。
根据实施例24-34制造的可再充电锂电池在0.2C下充电和在0.2C下放电以进行化成过程，然后在0.5C下充电和在0.2C下放电以进行标准过程。在下表4中，电池容量是指对于标准过程的第3次循环的放电容量。
在25℃的常温下，还将该电池在1.0C下充电和放电300次循环。循环寿命测试结果示于下表4中。在表4中，通过相对于第1次循环放电容量的第300次循环放电容量比评价循环寿命。
此外，为了评价取决于使用丁二腈的循环寿命，根据比较例1-11的电池的循环寿命和容量也提供在表4中。
表4
Figure BDA00003495199900151
如在表4中比较例1-15的测量结果所示，随着正极的有效质量密度增加，在25℃下第300次循环寿命显著降低。但是，根据实施例24-32的在电解质溶液中包括丁二腈的电池在25℃下在第300次循环时显示出放电容量的小的降低。换句话说，即使正极的有效质量密度增加，包括丁二腈的电池也显示出改善的循环寿命特性。比较例14和15的结果显示出，当正极的有效质量密度小于3.7g/cc时，未获得根据使用丁二腈的循环寿命改善。也就是说，当使用具有3.7g/cc或更大的高有效质量密度的正极时，实现根据使用己二腈的循环寿命改善。
如上所述，即使正极具有3.7-4.1g/cc的高有效质量密度，在电解质中包括基于腈的化合物添加剂的可再充电锂电池也具有高容量以及在室温下改善的循环寿命特性。
尽管已显示和描述了本发明的一些实施方式，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的原则和精神的情况下，可对该实施方式进行改变，本发明的范围由权利要求及其等价物限定。

Claims (11)

1.可再充电锂电池，包括：
包含正极活性材料的正极；
包含负极活性材料的负极；和
包括基于腈的化合物、非水有机溶剂和锂盐的非水电解质，
其中该正极具有3.7-4.1g/cc的有效质量密度，
其中该基于腈的化合物存在量为5-10重量%，基于该非水电解质的总重量，
其中该正极活性材料包括嵌入和脱出锂的锂化的化合物。
2.权利要求1的可再充电锂电池，其中该基于腈的化合物包括选自丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、及其组合的至少一种。
3.权利要求1的可再充电锂电池，其中该基于腈的化合物为丁二腈。
4.权利要求1的可再充电锂电池，其中该基于腈的化合物为己二腈。
5.权利要求1的可再充电锂电池，其中该正极活性材料包括选自下式2-25的化合物及其组合的至少一种：
式2：LiaA1-bBbD2，
其中，0.95≤a≤1.1和0≤b≤0.5；
式3：LiaE1-bBbO2-cFc，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05；
式4：LiE2-bBbO4-cFc，
其中，0≤b≤0.5和0≤c≤0.05；
式5：LiaNi1-b-cCobBcDα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2；
式6：LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2；
式7：LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2；
式8：LiaNi1-b-cMnbBcDα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2；
式9：LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2；
式10：LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2，
其中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2；
式11：LiaNibEcGdO2，
其中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1；
式12：LiaNibCocMndGeO2，
其中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1；
式13：LiaNiGbO2，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1；
式14：LiaCoGbO2，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1；
式15：LiaMnGbO2，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1；
式16：LiaMn2GbO4，
其中，0.90≤a≤1.1和0.001≤b≤0.1；
式17：QO2；
式18：QS2；
式19：LiQS2；
式20：V2O5；
式21：LiV2O5；
式22：LiIO2；
式23：LiNiVO4；
式24：Li3-fJ2(PO4)3，0≤f≤3；和
式25：Li3-fFe2(PO4)3，0≤f≤2，其中
A选自Ni、Co、Mn、及其组合，
B选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、及其组合，
D选自O、F、S、P、及其组合，
E选自Co、Mn、及其组合，
F选自F、S、P、及其组合，
G是选自Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、及其组合的过渡元素或镧系元素，
Q是选自Ti、Mo、Mn、及其组合的元素，
I是选自Cr、V、Fe、Sc、Y、及其组合的元素，和
J是选自V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、及其组合的元素。
6.权利要求1的可再充电锂电池，其中该负极活性材料包括选自碳质材料、锂金属、锂合金、形成含锂化合物的材料、及其组合的至少一种。
7.权利要求1的可再充电锂电池，其中该负极活性材料为碳质材料。
8.权利要求7的可再充电锂电池，其中该碳质材料具有通过X射线衍射得到的至少10nm的微晶尺寸Lc，并在700℃或更高的温度下显示出放热峰。
9.权利要求1的可再充电锂电池，其中该非水有机溶剂选自基于碳酸酯的溶剂、基于酯的溶剂、基于醚的溶剂、基于酮的溶剂、基于醇的溶剂、非质子溶剂、及其组合。
10.权利要求1的可再充电锂电池，其中该锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2C2F5)2、LiN(CF3SO2)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、其中x和y是自然数的LiN(CxF2x+1SO2)(CxF2y+1SO2)、LiCl、LiI、双草酸根合硼酸锂、及其组合的至少一种。
11.权利要求1的可再充电锂电池，其中该锂盐存在的浓度为0.1-2.0M。
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