[發(fā)明專利]具有增強(qiáng)的荷電狀態(tài)估計(jì)的電極

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910689504.1
• 申請(qǐng)日: 2019-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN112310345A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸涌;孔德文;侯孟炎;李喆;劉海晶
• 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): H01M4/131
• 分類號(hào): H01M4/131;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

提供了一種具有增強(qiáng)的荷電狀態(tài)估計(jì)的負(fù)極電極。該負(fù)極電極包括負(fù)極層和負(fù)極集流體。負(fù)極集流體具有第一側(cè)和第二側(cè)。負(fù)極層包括鋰鈦氧化物和第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)，第二負(fù)極材料設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)和第二側(cè)中的至少一個(gè)側(cè)上，負(fù)極集流體具有單層或逐層涂覆的結(jié)構(gòu)。第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)可以與鋰鈦氧化物物理混合，或者至少部分涂覆在鋰鈦氧化物表面上，或其組合。負(fù)極電極還包括粘合劑和導(dǎo)電碳。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及鋰離子電池電極，更具體地，涉及具有增強(qiáng)的荷電狀態(tài)估計(jì)的鋰離子電池的負(fù)極電極。

背景技術(shù)

隨著信息相關(guān)設(shè)備、通信設(shè)備等的迅速普及，開發(fā)可用作這些設(shè)備電源的電池的重要性日益增加。此外，在汽車工業(yè)中，正在開發(fā)可用于電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車的高功率輸出、大能量密度電池。在目前存在的各種類型的電池中，鋰離子電池由于其良好的功率密度(快速充電/放電性能)、高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命，以及能夠形成各種形狀和尺寸從而有效填充電動(dòng)車輛、移動(dòng)電話和其他電子設(shè)備中的可用空間，因此成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

對(duì)于鋰離子電池的應(yīng)用，能源管理非常重要。換言之，精確的荷電狀態(tài)估計(jì)直接反映了電池在使用中的即時(shí)狀態(tài)。在所有的估計(jì)方法中，基于開路電壓的方法響應(yīng)速度最快，相關(guān)算法非常簡(jiǎn)單，容易校準(zhǔn)。因此，優(yōu)選在某些情況下使用。然而，對(duì)于一些具有長(zhǎng)而扁平的充電/放電平臺(tái)的電池化學(xué)物質(zhì)，例如，鋰鈦氧化物，很難精確地估計(jì)荷電狀態(tài)，因此需要改進(jìn)電極。

發(fā)明內(nèi)容

因此，盡管目前的鋰離子電池達(dá)到了預(yù)期目的，但仍需要一種新型改進(jìn)的設(shè)計(jì)。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種具有增強(qiáng)的荷電狀態(tài)估計(jì)的電池的負(fù)極電極。該負(fù)極電極包括負(fù)極集流體(current collector)和負(fù)極層。負(fù)極集流體具有第一側(cè)和第二側(cè)。負(fù)極層設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)和第二側(cè)中的至少一側(cè)上。負(fù)極層包括鋰鈦氧化物、第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)、粘合劑和導(dǎo)電碳。

在一個(gè)示例中，負(fù)極層包括第一層和第二層。第一層僅具有鋰鈦氧化物或具有鋰鈦氧化物和第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)。第二層僅包括第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)或包括第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)和鋰鈦氧化物。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一層設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)，并且其中，第二層設(shè)置在第一層上，使得第一層設(shè)置在第二層和負(fù)極集流體的第一側(cè)之間。

在另一實(shí)施例中，第二層設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)，并且其中，第一層設(shè)置在第二層上，使得第二層設(shè)置在第一層和負(fù)極集流體的第一側(cè)之間。

在另一實(shí)施例中，第一層設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)，并且其中，第二層設(shè)置在負(fù)極集流體的第二側(cè)，使得集流體設(shè)置在第一層和第二層之間。

在這些實(shí)施例中，負(fù)極層包括的鋰鈦氧化物與第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)的重量比可以為約99％至約1％。此外，鋰鈦氧化物與第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)物理混合，或者至少部分涂覆有第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)。

在另一實(shí)施例中，提供了一種具有增強(qiáng)的荷電狀態(tài)估計(jì)的電池。該電池包括正電極、負(fù)極和隔膜。正電極包括正極層和正極集流體。負(fù)電極包括負(fù)極層和負(fù)極集流體。電池電極還包括粘合劑和導(dǎo)電碳。負(fù)極集流體具有第一側(cè)和第二側(cè)。負(fù)極層包括鋰鈦氧化物和設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)和第二側(cè)中的至少一側(cè)上的第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)。隔膜層設(shè)置在正電極和負(fù)電極之間。

在一個(gè)示例中，負(fù)極層包括第一層和第二層。第一層僅具有鋰鈦氧化物或具有鋰鈦氧化物和第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)。第二層僅包括第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)或包括第二負(fù)極材料(例如，鈮鈦氧化物)和鋰鈦氧化物。

在另一實(shí)施例中，第一層設(shè)置在負(fù)極集流體的第一側(cè)。此外，第二層設(shè)置在第一層上，使得第一層設(shè)置在第二層和負(fù)極集流體的第一側(cè)之間。