專利名稱：二次鋰離子電池或電池組、其保護電路以及電子裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及提高二次鋰離子電池或電池組的容量、平均工作電壓和比能量的方法，同時也涉及采用該方法制備的二次鋰離子電池或電池組，以及用于所述二次鋰離子電池或電池組的保護電路和使用所述二次鋰離子電池或電池組的電子裝置。
其實，目前的二次鋰離子電池的正負極材料已經具有相當高的理論克容量，只是實際利用的效能太低。如作為二次鋰離子電池正極材料的鈷酸鋰，其理論克容量高達248mAh/g，而實際使用的克容量才達120mAh/g左右，也就是說還有一半的潛能沒有發揮出來，其原因之一是目前使用的充電限制電壓較低。目前二次鋰離子電池制造業中公認的行業技術要求是將單體二次鋰離子電池充電限制電壓限于不超過4.2V，并且，現今在世界各國上市的鋰離子電池均是在這一技術要求下生產制造出來的。如單體鋰離子電池在化成工藝處理過程中，充電限制電壓為4.2伏以下，其保護電路的過充保護釋放電壓控制在4.15伏以下。將充電限制電壓控制在4.2伏的原因，是以往的研究成果和大量的文獻報道認為提高充電限制電壓，雖然可以提高鋰離子電池的容量和平均工作電壓，但當充電限制電壓大于4.2伏時，鋰離子電池的正負極材料結構會發生變化，電解液也會發生分解，從而影響電池的循環性能。
例如，對于目前商業化的鋰離子電池大多用作正極材料的鈷酸鋰而言，雖然許多文獻顯示以鋰金屬作為對電極制成實驗電池時的充電限制電位可以在4.2V以上，但在以鈷酸鋰為正極的商品化鋰離子電池中，充電限制電壓都在4.2V以下，從而使鈷酸鋰的實際克容量為120-130毫安時/克，即僅僅是理論容量的50％左右。實際上，根據MIZUSHIMAK等人的報道“具有高能量密度的新型陰極材料”(A new cathode material forbatteries of high energy density.MaterResBull.1980，15783)鋰離子的脫出量隨充電電壓的升高而升高，鈷酸鋰的電化學克容量也會隨之升高。但是，研究認為以金屬鋰作為對電極鈷酸鋰的可逆充放電位在4.3V左右，超過4.3V鈷酸鋰的結構會發生變化，晶格參數C會由4.4納米降至4.0納米，鈷酸鋰的結構因之發生變化，影響電池的循環壽命。
G.PISTOIA等人(JPower Source，56(1995)，37-43.)認為鈷酸鋰的結構會隨著充電電壓的變化而變化，超過一定電壓會出現單斜相與六方相共存的情況。此時會影響電池的循環性能，造成電池循環性能的下降。實驗發現，在以鋰金屬作為負極的扣式實驗電池中，當充電限制電壓提高至4.35V時，鈷酸鋰的克容量可以達到159毫安時/克。但循環幾周后，就下降至135毫安時/克。充電限制電壓為4.25V時，容量衰減也很快。文獻認為只有當充電限制電壓在4.15V時，鈷酸鋰保持良好的循環性能，克容量保持在130毫安時/克左右。但是單斜相對應的電位是4.05V，六方相所對應的電位是4.17V，都在4.2V以內。
還有文獻(雷永泉主編《新能源材料》，2000P136)給出了用EC/DMC的作為混合溶劑，用LiPF6作為電解質的電解液在鋁箔集流體上的分解電位是4.2V。由此認為充電限制電壓超過4.2V以上時會分解電解液，影響電池的循環壽命。
1990年SONY公司推出以焦碳作為負極的鋰離子電池，充電限制電壓為4.20V以下，此成為以后鋰離子電池公認的技術要求。
這是因為，現有技術認為1.充電限制電壓的提高會使正極物質的結構發生改變，結構的改變又集中在兩個方面，其中一方面結構的變化主要是相的變化即六方相和單斜相的轉變與共存，會嚴重影響鋰離子電池的循環壽命。另一方面是晶格參數的變化會使鋰離子進出的通道變窄，從而使鋰離子所占的空隙受到擠壓，進而堵塞鋰離子的通道，降低鋰離子電池的循環性能。
2.提高充電限制電壓會使電解液在高電位下發生分解，電解液的減少又會使鋰離子的傳輸變得困難，從而嚴重影響電池的循環壽命。
從中可以看出，對于鋰離子二次電池，由于充電電壓的限制，限制了電極活性材料實際的有效利用率，在此條件下即使今后開發出了比能量更高的正負極材料，鋰離子電池也無法發揮出最佳的效能。因此，迫切需要一種提升鋰離子電池活性物質的效能利用率，進而提高電池容量和平均工作電壓，同時保持較好的電池性能的方法。
本發明的一個目的是提供提高二次鋰離子電池或電池組的比能量和平均工作電壓的新方法，其中該單體電池的充電限制電壓大于4.2V，但不超過5.8V，單體鋰離子電池的正、負極的配比按充電限制電壓為4.2V的理論克容量計算在1∶1.0～1∶2.5，優選在1∶1.15-1∶2.5。
本發明另一個目的是二次鋰離子電池或電池組，該單體二次鋰離子電池的充電限制電壓大于4.2V，但不超過5.8V，其單體鋰離子電池的正、負極的配比按充電限制電壓為4.2V的理論克容量計算為1∶1.0～1∶2.5，優選該配比在1∶1.15～1∶2.5。
本發明又一個目的是用于上述二次鋰離子電池或電池組的保護電路，該保護電路的首次過充保護電壓大于4.35V，過充保護釋放電壓大于4.15V。
本發明再又一個目的是以二次鋰離子電池或電池組為能源的電子裝置，該電子裝置包括使單體鋰離子電池的首次過充保護電壓大于4.35V、過充保護釋放電壓大于4.15V的保護電路。實施本發明具體方式與本領域中普遍認為應該將充電限制電壓限于4.2伏相反，本發明人通過逐步提高充電限制電壓，并適當調整單體鋰離子電池的正、負極的配比，在考察提高充電限制電壓后的電池性能的大量實驗中，出乎意料地發現，能夠在基本不改變其它電池特性的同時，可以低成本地顯著提高二次鋰離子電池或電池組的容量、比能量和平均工作電壓。在本發明中，“鋰離子電池或電池組”是指本發明既可應用于鋰離子單體電池，也可應用于包括保護電路的單體鋰離子電池，也可應用于包括多個單體鋰離子電池的電池組，也可應用于包括多個單體鋰離子電池及保護電路的電池組，為了簡便起見，有時也統稱為鋰離子電池”。此外，本發明中“正、負極材料的理論克容量”是指正、負極材料按照充電限制電壓為4.2V時的理論克容量。
本發明人通過逐步提高充電限制電壓，研究了充電限制電壓與二次鋰離子電池的電池特性的關系。例如，在試驗中，在對市售二次單體鋰離子電池進行檢測及自制二次單體鋰離子電池化成檢測時，本發明人將充電限制電壓的工藝參數由4.2伏，提高至4.30伏、4.35伏、4.40伏、4.45伏和4.6伏。結果發現，在充電限制電壓為4.3伏、4.35伏、4.40伏時，其比能量比充電限制電壓為4.2伏時提高了約6-20％，電池仍然可以保護良好的循環性能，循環50次，容量保持在95％以上，循環500次，容量保持在80％以上，和充電限制電壓在4.2伏時的循環性能相當。然而在充電限制電壓提高至4.45伏以上時，比能量雖然提高了近30％，但循環性能較差，循環6次后，容量保持率僅為83.9％。
為了找出充電限制電壓提高至4.45伏以上時循環性能較差的原因，本發明人在做了大量基礎研究和理論探索后，調整了正負極材料容量配比，即將鋰離子電池的正負極材料按充電限制電壓為4.2V時的理論克容量計算的配比調整為1∶1.3～2.5。之后將正、負極材料容量配比調整后的單體鋰離子電池，分別在充電限制電壓為4.45伏、4.6伏，4.8伏、5.0伏、5.2伏、5.4伏、5.6伏、5.8伏時進行充電試驗，優選在化成、檢測時進行該充電試驗。其實驗結果顯示，在適當的正負極材料配比下，充電限制電壓為4.45伏以上時，電池的比能量可以大幅提高，而電池的循環性能基本不會受到影響。
本發明方法中對提高充電電壓的操作優選在電池化成、檢測時進行。因為將電池的充電限制電壓提高至4.20V以上，既提高了電池的比能量，提高了正極活性物質的克容量，提高了電池的平均工作電壓，又對電池進行了活化，使其可以達到最佳使用狀態。既起到原有的化成工藝所應具有的效果，又可以極大提高鋰離子電池的比能量從而起到一舉兩得的效果。達到了既不改變原有工藝流程，又提高了目前商品化鋰離子電池的比能量，增強鋰離子電池競爭力的目的。
形成以上實驗結果的機理還需進一步研究，不希望為任何理論所限制，在此推測可能的原因有1.充電限制電壓提高后，使鋰離子從正極材料中脫出的比例大幅度提高，造成了與原來負極材料容量的不匹配，使過多的鋰離子在負極表面沉積成金屬鋰，從而堵塞住鋰離子進出的一部分通道，造成容量衰減，影響循環性能。增大負極材料容量，滿足了相對過多的鋰離子嵌入的需要，因此避免了鋰離子在負極表面沉淀成金屬鋰，使電池的荷電保持性能和循環性能沒有受到影響。選擇合適的正負極配比可以避免金屬鋰沉積在負極表面，從而避免堵塞了鋰離子進出的通道被堵塞，從而避免鋰離子電池容量的衰減。尤其當鋰離子電池充電限制電壓大于4.45V時，原有的鋰離子電池的負極更加呈現出不足狀態，過多的鋰離子會在負極表面沉積成金屬鋰，從而堵塞住鋰離子進出的一部分通道，造成容量的衰減。較大幅度提高負極的含量，可望減少鋰離子電池容量因循環次數的增多而造成的衰減。依照此思路，我們作了系列實驗，實驗結果證明了我們的推測(見實施例)。
2.充電限制電壓控制在一定范圍內，極少量的電解液分解對電池的循環性能影響極小。使用高分解電位的電解質會有更好的表現，或加入可以提高電解液分解電位的添加劑。電解液的分解主要是發生在正極上，雖然文獻認為，以LiPF6為電解質，以EC/DMC混合液作為溶劑的電解液在鋁箔表面的分解電壓為4.2V，但是從實驗結果來看，這一因素對目前已商品化的鋰離子電池的循環壽命基本沒有影響。可以認為即使電解液在高于4.2V的電壓發生了分解，由于電能主要用來轉化成化學能，所以能用與分解電解液的電能是微不足道，而這一部分電解液的分解對鋰離子電池的循環壽命幾乎沒有影響。至于在分解電位以上的電壓范圍如5.0V以上，也可以加入物質A或采用具有更高分解電位的電解液體系B。表1列出了目前所用的電解液組分的分解電位，從中可以看出溶劑的最低分解電壓也在4.5V以上。表1各種混合電解液的分解電位

3.充電限制電壓提高至4.2V以上，鋰離子電池之所以未出現文獻所述的由于結構變化造成的容量衰減，可能是因為由于第一次鋰離子脫出以后，有約10％左右的鋰離子用以形成鈍化膜，從而使鋰離子的實際空隙多于鋰離子所應占的空隙，鋰離子所擁有的空隙大于處于活化狀態鋰離子所需占用空隙的10％左右，雖然電壓的提高會改變正極材料的結構，使晶格變小，但是由于實際脫出和嵌入的鋰離子所占的空隙少于正極活性物質所實際具有的空隙，所以一定范圍的結構變化不會使鋰離子在脫出和嵌入的過程中受阻，也就不會影響電池的循環壽命。使用結構隨電位變化更穩定的正、負極材料會有更好的表現。雖然正極過充電會產生不導電的惰性物質。但從實驗結果來看，只有當鋰離子完全脫出來時才有可能，例如對于鈷酸鋰，鎳酸鋰及摻雜的鈷酸鋰，鎳酸鋰而言，用3C5A的電流充電時，實驗數據顯示只有當電池電壓在6.20V左右時鋰離子才會完全脫出，大量釋放氧氣，形成絕緣體，而對于錳酸鋰及摻雜的錳酸鋰，采用同樣的充電電流，鋰離子完全脫出時電池電位一般為6.50V左右。一般情況下由于目前商業化鋰離子電池所用的正極活性物質的實際比能量遠遠低于理論比能量，即使充電限制電壓提高至5.8V，在選用適當的配方的前提下，也沒有達到其理論容量，因而不存在過充電的問題。所以本發明的方法仍然具有很大的安全性。
4.除以上因素外，電池的自放電大小，集流體選用，鈍化膜形成都會影響鋰離子電池的循環壽命，而這些因素主要取決于鋰離子電池的制造工藝。可以肯定，在選擇了較優的制作工藝之后，采用本發明的方法可以大幅度地提高鋰離子電池的容量、平均工作電壓、比能量，而不會影響鋰離子電池的循環壽命以及其他性能。
因此，本發明提供了一種新穎的有效提高二次鋰離子電池或電池組的比能量和平均工作電壓的方法，在該方法中，與現有技術相反，當通過將單體鋰離子電池的充電限制電壓提高到大于4.2V但不超過5.8V，并且單體鋰離子電池的正、負極的配比按理論克容量計算在1∶1.0～1∶2.5時，可以提高電極活性材料的利用效率，從而提高電池的容量、能量密度和輸出電壓，同時又不損害電池的使用性能。為了取得較好的效果，本發明還優選該充電限制電壓在4.3V～5.2V，更優選在4.3V～4.8V。此外，本發明優選將單體鋰離子電池的正、負極的配比按充電限制電壓為4.2V時的理論克容量計算限制在1∶1.15～1∶2.5的范圍。試驗表明，當采用的工藝參數超出上述配比范圍時，電池性能變差，不適合使用。當負極與正極的配比按理論克容量計算小于1.0時，電池循環壽命過分降低，當負極與正極的配比按理論克容量計算大于2.5時，電池的體積效率顯著降低。另外，當提高充電限制電壓超過5.8V以后，電池特性變差，不適合使用。
從中可以看出，通過適當調整正、負極材料按照理論克容量計算的配比和適當提高充電限制電壓，可以在不影響電池循環性能的前提下，大幅度提高二次鋰離子電池的容量、比能量和平均工作電壓，使鋰離子電池更具商業價值和更廣的應用范圍。因此，可以認為本發明方法還優化了正負極活性材料的利用率，從而它也是一種經濟的方法。本發明人有理由相信，今后即使開發出了具有更高比能量的正負極材料，本技術仍然可以使其提高效能利用率，達到最佳的使用效果。
此外，值得指出的是，采用本發明的方法，并不會使電池工作于極端的工作狀態。經過反復試驗，本發明人從未發現本發明方法會造成電池損毀的概率增加。因此，本發明方法還是一種安全的方法。
此外，本發明還提供比能量和平均工作電壓得到提高的新穎的二次鋰離子電池或電池組，在該二次鋰離子電池或電池組中，與現有技術相反，所述單體鋰離子電池的充電限制電壓大于4.2V但不超過5.8V，并且單體鋰離子電池的正、負極的配比按充電限制電壓為4.2V時理論克容量計算在1∶1.0～1∶2.5，與現有技術二次鋰離子電池或電池組相比，該二次鋰離子電池或電池組的容量、能量密度和輸出電壓得到大幅度提高，同時還具有與現有技術電池相當的循環壽命。為了取得較好的效果，本發明還優選所述充電限制電壓在4.3V～5.2V，更優選在4.3V～4.8V。此外，優選將所述單體鋰離子電池的正、負極的配比按充電限制電壓為4.2V時的理論克容量計算限制在1∶1.15～1∶2.5的范圍。試驗表明，當該二次鋰離子電池或電池組的電池參數超出上述配比范圍時，電池性能變差，不適合使用。當負極與正極的配比按理論克容量計算小于1.0時，電池循環壽命過分降低，當負極與正極的配比按理論克容量計算大于2.5時，電池的體積效率顯著降低。另外，當提高充電限制電壓超過5.8V以后，電池特性變差，不適合使用。
另外，重要的是，本發明的方法不僅適用于本發明的二次鋰離子電池或電池組，而且，還可應用于按現有技術方法得到的二次鋰離子電池或電池組，例如目前商品化的二次鋰離子電池或電池組。
以下以非限制方式更具體地介紹適用于本發明方法的二次鋰離子電池。二次鋰離子電池的一般結構包括正極、負極、非水電解質和將正極與負極相互隔開的隔膜組成。非水電解質通過將含鋰的金屬鹽例如LiPF6作為電解質溶解在例如碳酸亞乙酯或碳酸二甲酯的非水溶劑中而得到。隔膜在上述非水溶劑中不溶解，并且是由例如聚乙烯或聚丙烯樹脂制成的多孔膜。其中，本發明中單體鋰離子電池正負極活性物質比例按照充電限制電壓為4.2V時的正負極活性物質的理論克容量來計算。正極正極制備可例如采用通過將正極活性材料、導電劑和粘合劑在適當溶劑中懸浮而制成的懸浮液涂覆集流器例如鋁箔上，接著干燥并壓制涂覆過懸浮液的集流器而獲得。
本發明中電池正極活性物質為含鋰元素的化合物。雖然在實施例中本發明使用了鈷酸鋰(即鋰鈷復合氧化物)、錳酸鋰和鎳酸鋰作為正極活性材料進行了描述，但是應該理解，本發明的實施并不依賴于所述含鋰復合氧化物的特性，而可以廣泛地適用于各種正極活性材料。他們的共同特點也是比能量隨著電位的升高而提高，通過實驗證明(見實施例)，充電限制電壓提高至4.20V以上時，電池的容量可以大幅度提高，不影響電池的其他性能。同樣本發明也適用于以各種摻雜型的含鋰元素作為正極活性物質的鋰離子電池，如包括各種氧化物和硫化物的正極活性材料，其實例包括例如，鋰鈷復合氧化物、鋰錳復合氧化物、鋰鎳復合氧化物、鋰鎳鈷復合氧化物、鋰錳鈷復合氧化物、和釩氧化物。在這些正極活性材料中，優選使用具有高電池電壓的鋰鈷復合氧化物(例如LiCoO2)、鋰錳復合氧化物(例如LiMn2O4)、鋰鎳復合氧化物(例如LiNiO2)、鋰鎳鈷復合氧化物(例如LiNi1-xCoxO2)、鋰錳鈷復合氧化物(例如LiMnxCo1-xO2)。
此外，本發明可使用公知的導電劑和粘合劑。正極活性材料中各組分的混合比例可使用公知的比例范圍。隔膜本發明所用的隔膜是公知的隔膜，例如可以是由合成樹脂的無紡布、聚乙烯多孔膜或聚丙烯多孔膜以及由此類材料復合而成的材料制成的類型。負極負極制備可例如采用通過將負極活性材料、導電劑和粘合劑在適當溶劑中懸浮而制成的懸浮液涂覆集流器例如銅箔、鎳箔或不銹鋼箔上，接著干燥并壓制涂覆過懸浮液的集流器而獲得。
本發明中電池負極活性物質為鋰離子能在其中嵌入和脫出的碳系和非碳系的物質，包括，例如，鋰合金(例如，Li4Ti5O12)、金屬氧化物(例如非晶態錫氧化物、WO2和MoO2)、TiS2以及能吸收和去吸收鋰離子的碳系物。特別希望使用碳系物充當負極活性材料。
本發明所用的碳系物包括，例如，石墨、無取向性石墨、焦炭、碳纖維、球形碳、樹脂燒結碳和汽相生長碳，納米碳管。因為包含如上所述的特定碳纖維或球形碳的負極表現出高充電效率，特別希望使用中間相瀝青基碳纖維或中間相瀝青基球形碳充當碳素物。中間相瀝青基碳纖維和中間相瀝青基球形碳可采用公知的方法獲得。
非水電解質和外殼均可采用公知的類型和材料，并未特別限定，非水電解質，例如可以使用，在非水溶劑中溶解電解質而制成的液體非水電解質、將聚合物、非水溶劑和溶解物復合而制成的膠體非水電解質、聚合物固體非水電解質等等。
作為電池的結構可以是通過隔膜將陰極和陽極纏繞而形成螺旋狀或通過隔膜使陰極和陽極層疊而形成層狀結構，但是電池的結構并不限于特定的形狀，可以制成例如柱狀、棱形狀、硬幣狀、鈕扣式等形狀。
對電池的充放電操作除電壓采用本發明工藝參數外，均采用本領域公知的方式進行。
由于本發明使用的電壓參數高于本領域目前采用的電壓參數，因此需要對應用了本發明方法或用于本發明的二次鋰離子電池的保護電路和包括該電路的相關設備、裝置進行改進。在此，不特別限定本發明用于上述二次鋰離子電池或電池組的保護電路，可采用公知的結構類型，只要其首次過充保護電壓大于4.35V，過充保護釋放電壓大于4.15V即可。并且還優選首次過充保護電壓大于4.45V，過充保護釋放電壓大于4.25V。
此外，不特別限定本發明的以二次鋰離子電池或電池組為能源的電子裝置，可采用公知的結構類型，只要其中該電子裝置具有使單體鋰離子電池的首次過充保護電壓大于4.35V、過充保護釋放電壓大于4.15V的保護電路即可；優選的首次過充保護電壓大于4.45V，過充保護釋放電壓大于4.25V。本發明提供的電子裝置包括，例如，筆記本型電子計算機、便攜電話和掌上電腦(PDA)，電動自行車，電動車等。
實施例下面將根據具體的試驗結果詳細敘述本發明。
單體鋰離子電池的制備本發明一個實施例中，使用的單體鋰離子電池制作過程如下采用銅箔作為負極的集流體，鋁箔作為正極的集流體，正極活性物質用鈷酸鋰，負極活性物質用MCMB。電池型號為方型653466。將鈷酸鋰與7％的黏合劑PVDF和5％的導電碳黑混合，按1∶1的比例加入NMP溶劑中。負極物質可以直接與10％的黏合劑PVDF進行混合，按1∶1的比例加入，制成漿料。將和好的正極漿料用涂敷的方法涂在正極的集流體上，負極漿料涂敷在負極集流體上，然后烘干，經過壓制后，再進行涂敷處理。正極用涂敷漿料是將碳系材料和PVDF的混合后溶于有機溶劑制成。在烘干后的正極極片上，進行涂敷，涂敷后進行壓制，然后烘干。
將烘干后的正負極片點上極耳，插入隔膜后，在卷繞機上卷繞后裝入電池殼中，電池殼材料可以為鋁材或鋼材。隔膜為PP材料。將電池殼和電池蓋用激光焊接的方法焊接在一起。在相對濕度小于1.5％的環境下進行注液，電解液采用EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1的混合溶劑，電解質為1M六氟磷酸鋰，注液后立即封口。
按上述方法制成653466方型的多個鋰離子電池，正負極配比分別為1∶1.0、1∶1.05、1∶1.1、1∶1.15、1∶1.2、1∶1.25、1∶1.3，用4.20V作為充電限制電壓進行化成、檢測，上述電池的算術平均結果顯示電池容量為1113毫安時，重量比能量為102瓦時/千克，平均工作電壓為3.70V，循環400次容量保持85.72％。
按上述方法制成653466方型鋰離子電池，調整正負極比例為1∶1.6，用4.60V作為充電限制電壓進行化成檢測，結果顯示電池容量為1692毫安時，重量比能量為165瓦時/千克，平均工作電壓為3.9V，循環400次容量保持85.13％。
從以上實施例可見，將充電電壓提高到4.2V以上后，隨著該電壓提高，可提高電池容量和工作電壓，重量比能量也提高了；當充電電壓提高到4.45V以上后，隨著該電壓和正負極配比值的提高，可繼續提高電池容量和工作電壓和重量比能量；但是，該電壓超過5.8V后，電池特性下降。
應用本發明方法，可以在鋰離子電池生產工藝中及相關的產品改進中得到以下應用1.單體鋰離子電池在正負極材料按理論克容量計算獲得最佳的容量匹配調整后，在化成檢測時，將充電限制電壓調整至大于4.2V但不超過5.8伏，可以獲得循環性能很好的高容量二次鋰離子電池，其優勢在于既起到原有化成工藝所應具有的效果，又可大幅提高鋰離子電池的比能量和平均工作電壓，而成本并未增加。對于鋰離子電池制造商而言，可以大幅提高利潤率和企業競爭力；對于鋰離子電池應用配套的產品而言，容量和平均工作電壓的提高，可以使配套產品的性能也加以提升。
2.建立在本發明技術基礎上的單體二次鋰離子電池的保護電路，其過充保護釋放電壓大于4.15伏，首次過充保護電壓大于4.35伏。
3.應用本發明技術制備的單體鋰離子電池可以和上述具有本技術特征的保護電路組合生產出二次鋰離子電池或電池組。
4.具有本發明技術特征的保護電路可以應用于以二次鋰離子電池或電池組為能源的移動電子裝置和產品。
本發明技術對提高二次鋰離子電池容量、平均工作電壓及比能量，具有非常重大的商業價值，對豐富鋰離子電池的基礎理論研究有一定的貢獻。相信本技術的推動力將貫穿二次鋰離子電池產業的整體發展。
權利要求
1.提高二次鋰離子電池或電池組的容量、平均工作電壓和比能量的方法，其特征在于對該單體鋰離子電池的充電限制電壓大于4.2V，但不超過5.8V，優選該充電限制電壓在4.3V～5.2V，更優選在4.3V～4.8V；單體鋰離子電池的正、負極的配比按充電限制電壓為4.2V時的理論克容量計算在1∶1.0～1∶2.5，優選該配比在1∶1.15～1∶2.5。
2.二次鋰離子電池或電池組，其特征在于該單體鋰離子電池的充電限制電壓大于4.2V，但不超過5.8V，優選該充電限制電壓在4.3V～5.2V，更優選在4.3V～4.8V；其單體鋰離子電池的正、負極的配比按理論克容量計算在1∶1.0～1∶2.5，優選該配比在1∶1.15～1∶2.5。
3.如權利要求2所述的二次鋰離子電池或電池組，其特征在于單體鋰離子電池首次過充保護電壓大于4.35V，過充保護釋放電壓大于4.15V，優選在其首次過充保護電壓大于4.45V，過充保護釋放電壓大于4.25V。
4.用于權利要求2或3的二次鋰離子電池或電池組的保護電路，其特征在于其單體鋰離子電池首次過充保護電壓大于4.35V，過充保護釋放電壓大于4.15V，優選在其首次過充保護電壓大于4.45V，過充保護釋放電壓大于4.25V。
5.以二次鋰離子電池或電池組為能源的電子裝置，其特征在于該電子裝置具有使單體鋰離子電池的首次過充保護電壓大于4.35V、過充保護釋放電壓大于4.15V的保護電路，優選在其首次過充保護電壓大于4.45V，過充保護釋放電壓大于4.25V。
全文摘要
本發明提供提高二次鋰離子電池或電池組的容量、平均工作電壓和比能量的新方法，通過適當調整正、負極材料按照理論克容量計算的配比和適當提高充電限制電壓，可大幅提高二次鋰離子電池的比能量和平均工作電壓而不影響電池循環性能。本發明還提供采用該方法的二次鋰離子電池或電池組，適用于該二次鋰離子電池或電池組的保護電路以及采用所述保護電路的使用二次鋰離子電池或電池組的電子裝置。
文檔編號H01M10/40GK1409432SQ0114161
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月28日 優先權日2001年9月28日
發明者任曉平, 孫杰 申請人:任曉平, 孫杰