[發(fā)明專利]具有離子阱的鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611028544.4
• 申請(qǐng)日: 2016-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106816626B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·C·哈拉萊;T·J·富勒;Z·李;M·W·維爾布魯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M4/62;H01M10/0567
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;楊思捷

1.一種鋰離子電池，包括：

正電極；

負(fù)電極；

浸漬在電解質(zhì)溶液中的微孔聚合物隔板，所述微孔聚合物隔板設(shè)置在所述正電極與所述負(fù)電極之間；以及

過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱，其i）作為粘合劑被結(jié)合在所述正電極或所述負(fù)電極中的任一個(gè)中，ii）被沉積到所述正電極或所述負(fù)電極中的任一個(gè)的表面上，iii）被結(jié)合到所述微孔聚合物隔板中，iv）被沉積到所述微孔聚合物隔板的表面上，或者v）作為添加劑被包括在所述電解質(zhì)溶液中，其中所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱捕獲選自由以下各項(xiàng)組成的組的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子：Mn⁴⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr²⁺、Cr³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ni⁴⁺、V³⁺、V⁵⁺以及它們的組合，其中所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱包括鐵載體，并且其中所述鐵載體選自由以下各項(xiàng)組成的組：兒茶酚型嗜鐵素、耶爾森桿菌素、弧菌素、固氮菌素、鳥(niǎo)菌素以及赤式菌素。

2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其中，所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱為過(guò)渡金屬螯合聚合物材料的一部分，所述過(guò)渡金屬螯合聚合物材料i）作為所述粘合劑被結(jié)合在所述正電極或所述負(fù)電極中的任一個(gè)中，ii）被沉積到所述正電極或所述負(fù)電極中的任一個(gè)的所述表面上，iii）被結(jié)合到所述微孔聚合物隔板中，iv）被沉積到所述微孔聚合物隔板的所述表面上，或者v）作為所述添加劑被包括在所述電解質(zhì)溶液中。

3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其中，所述過(guò)渡金屬螯合聚合物材料包括被栓系到選自由以下各項(xiàng)組成的組的聚合物的所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱：聚烯烴、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮、聚醚砜、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚醚、聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚環(huán)烷酸亞乙酯、聚丁烯、聚烯烴共聚物、丙烯晴-丁二烯苯乙烯共聚物、聚苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷聚合物、聚苯并咪唑、聚苯并惡唑、聚亞苯基、聚亞芳基醚酮、聚全氟環(huán)丁烷、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯共聚物和三元聚合物、聚氟乙烯、液晶聚合物、聚芳酰胺、聚苯醚以及它們的組合。

4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其中，所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱以范圍為1mM至100mM的濃度存在于所述電解質(zhì)溶液中。

5.一種用于鋰離子電池的電解質(zhì)，包括：

非水性液體電解質(zhì)溶液，其包括溶解于有機(jī)溶劑或者多有機(jī)溶劑的混合物中的鋰鹽，其中所述電解質(zhì)溶液包括至少一種添加劑，其中所述至少一種添加劑包括捕獲從所述鋰離子電池的正電極浸出的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱，其中所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱包括鐵載體，其中所述鐵載體選自由以下各項(xiàng)組成的組：兒茶酚型嗜鐵素、耶爾森桿菌素、弧菌素、固氮菌素、鳥(niǎo)菌素以及赤式菌素，并且其中所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子選自由以下各項(xiàng)組成的組：Mn⁴⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr²⁺、Cr³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ni⁴⁺、V³⁺、V⁵⁺以及它們的組合。

6.如權(quán)利要求5所述的電解質(zhì)，其中，所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱以范圍為1mM至100mM的濃度存在于所述電解質(zhì)中。

7.一種形成過(guò)渡金屬螯合聚合物材料的方法，包括：

形成用于捕獲選自由以下各項(xiàng)組成的組的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱：Mn⁴⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr²⁺、Cr³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ni⁴⁺、V³⁺、V⁵⁺以及它們的組合；以及

利用所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱替換連接到聚合物的官能團(tuán)，從而形成具有側(cè)接的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱的所述過(guò)渡金屬螯合聚合物材料；

其中所述過(guò)渡金屬陽(yáng)離子阱為鐵載體，并且其中所述鐵載體選自由以下各項(xiàng)組成的組：兒茶酚型嗜鐵素、耶爾森桿菌素、弧菌素、固氮菌素、鳥(niǎo)菌素以及赤式菌素。