[發明專利]具有離子阱的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201611028544.4
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106816626B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: I·C·哈拉萊;T·J·富勒;Z·李;M·W·維爾布魯格
• 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: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/62;H01M10/0567
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;楊思捷

提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括：正電極；負電極；浸漬在電解質溶液中的微孔聚合物隔板，微孔聚合物隔板設置在所述正電極與所述負電極之間；以及過渡金屬陽離子阱，其i)作為粘合劑被結合在所述正電極或所述負電極中的任一個中，ii)被沉積到所述正電極或所述負電極中的任一個的表面上，iii)被結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溶液中。過渡金屬陽離子阱為鐵載體。

技術領域

本發明總體涉及一種具有過渡金屬離子阱的鋰離子電池。

背景技術

二次或可充電鋰離子電池用在許多固定式設備和便攜式設備中，諸如在消費者電子器件、汽車工業和航天工業中遇到的那些設備。鋰離子類電池得到普及有各種原因，包括：相對高的能量密度、與其它類型的可充電電池相比一般不出現任何存儲效應、相對低的內阻以及在不使用時低的自放電率。鋰電池在其使用壽命期間能夠承受重復的功率循環的能力使它們成為吸引人的且可靠的電源。

發明內容

提供的鋰離子電池包括：正電極；負電極；浸泡在電解質溶液中的微孔聚合物隔板，該微孔聚合物隔板設置在正電極和負電極之間；以及過渡金屬陽離子阱，該過渡金屬陽離子阱i)作為粘合劑與所述正電極或所述負電極中的任一個結合，ii)沉積在所述正電極或所述負電極中的任一個的表面上，iii)與所述微孔聚合物隔板結合，iv)沉積在微孔聚合物隔板的表面上，或者v)作為添加劑包括在所述電解質溶液中。過渡金屬陽離子阱是鐵載體。

附圖說明

通過參考以下的詳細描述和附圖(其中相同的附圖標記對應于相似的、盡管可能不相同的組件)，本發明的實例的特征將變得顯而易見。為了簡潔起見，具有前述功能的附圖標記或特征可以結合它們出現的其它附圖進行描述，也可以不進行描述。

圖1是在放電狀態期間鋰離子電池的實例的示意性透視圖，其中電解質包括一種作為離子阱添加劑的材料，該材料捕獲從正電極浸出的過渡金屬(TM)陽離子，并且阻止它們遷移至負電極；

圖2A描繪了采用生物合成途徑用于制造TM離子阱添加劑的反應流程的實例；

圖2B描繪了采用合成途徑用于制造TM離子阱添加劑的反應流程的實例；

圖3A示意性地示出了包括結合于其中的TM離子阱添加劑的鋰離子電池的微孔聚合物隔板的實例；

圖3B示意性地示出了包括施加在隔板表面的TM離子阱添加劑的微孔聚合物隔板的另一實例；

圖4A示意性地示出了包括結合于其中的離子阱添加劑的鋰離子電池的正電極的實例；以及

圖4B示意性地示出了包括施加在電極表面的離子阱添加劑的正電極的另一實例。

具體實施方式

一般地，鋰離子電池通過可逆地將鋰離子在負電極(有時稱為陽極)與正電極(有時稱為陰極)之間傳遞來運行。負電極與正電極位于多孔聚合物隔板(其用適用于傳導鋰離子的電解質溶液浸漬)的相對側上。負電極與正電極的每個也被各自的集電器容納。與兩個電極相關聯的集電器通過可中斷的外部電路來連接，可中斷的外部電路允許電流在電極之間傳遞，以在電學上平衡相關的鋰離子的遷移。進一步地，負電極可包括鋰嵌入主體材料，且正電極可包括鋰基活性材料，該鋰基活性材料可以高于負電極的嵌入主體材料的電位來存儲鋰離子。電解質溶液可包含溶解于質子惰性的非水性溶劑中的鋰鹽。