[發明專利]用于鋰離子蓄電池的液體-金屬負電極

有效

• 申請號: 201210079448.8
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102694146A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: Y.T.程;S.J.哈里斯;A.T.蒂蒙斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;楊炯

技術領域

本發明涉及的領域包括鋰離子蓄電池。

背景技術

鋰離子蓄電池是一種可再充電蓄電池，在該蓄電池中鋰離子在負電極和正電極之間運動。鋰離子蓄電池通常用在消費電子裝置中。除了用于消費電子裝置以外，鋰離子蓄電池因其高能量密度而在國防、汽車和航天應用中越來越受歡迎。

鋰離子的插入和抽出的過程導致在一些負電極中的大體積量的膨脹和收縮。這種膨脹和收縮可能接近百分之三百，這由于蓄電池在充電和放電之間循環而可能使得負電極易于出現裂紋。

發明內容

一個示例性實施例包括用于鋰離子蓄電池的液體-金屬合金負電極層。因為負電極層的合金成分處于液態，所以可以消除通常由與在傳統的固體金屬負電極中的鋰插入和抽出相關聯的體積變化引起的裂紋。

其它示例性實施例將從以下提供的具體描述變得顯而易見。應當理解的是，該具體描述和特定示例雖然公開了示例性實施例，但是僅是旨在說明目的，并非被有意地來限制本發明的范圍。

本發明還提供了如下方案：

方案1.?一種負電極，包括：

多孔基體；和

與鋰反應的液體金屬合金材料，其耦合在所述多孔基體內。

方案2.?如方案1的負電極，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括至少兩種金屬的合金，至少兩種金屬中的其中一種是Sn、Bi、Ga或In。

方案3.?如方案1的負電極，其中所述與鋰反應的液體合金材料包括至少兩種金屬的合金，所述至少兩種金屬包括Bi、Ga或In中的至少一者和Sn。

方案4.?如方案1的負電極，其中所述多孔基體包括多孔金屬、聚合物基體材料、水凝膠材料或陶瓷材料。

方案5.?如方案3的負電極，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括約90重量百分比的Ga和約10重量百分比的Sn。

方案6.?如方案3的負電極，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括約78.3重量百分比的Ga、約9.7重量百分比的Sn和約12重量百分比的In。

方案7.?一種電極組件，包括：

至少一個正電極；和

至少一個負電極，所述負電極包括與鋰反應的液體金屬合金材料，該材料具有低于鋰離子蓄電池的工作溫度的熔點。

方案8.?如方案7的電極組件，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括至少兩種金屬的合金，所述至少兩種金屬包括Sn、Bi、Ga或In中的至少一者。

方案9.?如方案7的電極組件，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括至少兩種金屬的合金，所述至少兩種金屬包括Bi、Ga或In中的至少一者和Sn。

方案10.?如方案7的電極組件，其中所述負電極還包括多孔基體。

方案11.?如方案10的電極組件，其中所述多孔基體包括聚合物基體、水凝膠材料、或陶瓷材料。

方案12.?如方案7的電極組件，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括約90重量百分比的Ga和約10重量百分比的Sn。

方案13.?如方案7的電極組件，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括約78.3重量百分比的Ga、約9.7重量百分比的Sn和約12重量百分比的In。

方案14.?一種產品，包括：

正電極；

負電極，其包括與鋰反應的合金材料和多孔基體，所述合金材料具有低于所述產品的工作溫度的熔點，其中所述多孔基體包括聚合物基體材料、水凝膠材料或陶瓷材料；和

分隔件或固體電解質層，其聯接在所述負電極和所述正電極之間。

方案15.?如方案14的產品，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括至少兩種金屬的合金，所述至少兩種金屬包括Bi、Ga或In中的至少一者和Sn。

方案16.?如方案15的產品，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括約90重量百分比的Ga和約10重量百分比的Sn。

方案17.?如方案15的產品，其中所述與鋰反應的液體金屬合金材料包括約78.3重量百分比的Ga、約9.7重量百分比的Sn和約12重量百分比的In。

方案18.?如方案14的產品，還包括：

單格電池封裝，其封裝所述負電極、所述正電極、和所述分隔件或固體電解質層。