[發明專利]具有快速充電能力和高能量密度的可再充電鋰離子電池組化學在審
| 申請號： | 202010021951.2 | 申請日： | 2020-01-09 |
| 公開（公告）號： | CN111430778A | 公開（公告）日： | 2020-07-17 |
| 發明（設計）人： | 肖興成;楊黎;G.V.達希奇;齊共新;M.W.費爾布魯格;曾曙明 | 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;H01M4/58;H01M4/38 |
| 代理公司： | 中國專利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人： | 王琳;楊思捷 |
| 地址： | 美國密*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 具有 快速 充電 能力 高能量 密度 鋰離子 電池組 化學 | ||
提供一種可再充電鋰離子電池組，其包括正極，所述正極包括在充電狀態下包括原硅酸鋰鐵(II)（Li2FeSiO4）和在放電狀態下包括FeSiO4或LiFeSiO4的正極電活性材料。負極包括磷烯。將隔離件布置在正極與負極之間。電解質具有尤其含有醚基有機溶劑的有機溶劑和鋰鹽，其提供傳導介質以在正極和負極之間傳遞鋰離子。這樣的可充電鋰離子電池組提供有利的動力輸送、長行駛距離和快速充電以增進電池組的廣泛使用，尤其是在車輛中。此外，甚至在低溫充電下，也可最小化或避免析鋰。還提供了在低溫下將可充電鋰離子電池組再充電的方法。
引言
這一節提供與本公開有關的背景信息，其不一定是現有技術。
高能量密度電化學電池，如鋰離子電池組可用于各種消費品和車輛，如混合動力汽車或電動汽車。電池組驅動車輛表現出作為交通工具選擇的前景，因為電池組電量、壽命和成本持續取得技術進步。有可能限制電池組驅動車輛的更廣泛接受度和應用的一個因素是可能有限的行駛距離，尤其是在應用的早期階段，此時充電站還不像現在的加油站那樣普遍存在。希望提供能夠提供更長行駛距離和更短充電時間的電池組。此外，電池組驅動車輛經常需要在極端天氣狀況中，例如在北方冬季天氣中的低溫下運行。
面對這些要求，找到滿足能量和動力要求的經濟的電池組化學是一個挑戰。長期以來一直需要在提供有利的動力輸送、長行駛距離和快速充電的同時具有避免或最小化使用昂貴金屬，如鈷和其它貴金屬的化學的電池組，以增進電池組的廣泛使用，尤其是在車輛中。
概述
這一節提供本公開的一般概述并且不是其完整范圍或其所有特征的全面公開。
本發明涉及以下內容：
[1]. 一種可再充電鋰離子電池組，其包括：
正極，所述正極包含在充電狀態下包含Li2MSiO4和在放電狀態下包含MSiO4或LiMSiO4的正極電活性材料，其中M包含選自鐵(Fe)、鋁(Al)、錳(Mn)、鎂(Mg)及其組合的金屬；
包含磷烯的負極；
布置在正極與負極之間的隔離件；和
包含有機溶劑和鋰鹽的電解質，其提供傳導介質以在正極和負極之間傳遞鋰離子。
[2]. 根據[1]的可再充電鋰離子電池組，其中所述金屬是第一金屬以使M包含第一金屬(MI)并進一步包含選自鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈦(Ti)及其組合的第二金屬(MII)摻雜劑。
[3]. 根據[2]的可再充電鋰離子電池組，其中M = MIx + MIIy，其中x大于或等于大約0.75且y小于或等于大約0.25。
[4]. 根據[1]的可再充電鋰離子電池組，其中所述負極進一步包含與磷烯混合的導電碳粒子。
[5]. 根據[1]的可再充電鋰離子電池組，其中所述有機溶劑包含有機醚化合物，其選自：四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二氧戊環、甘醇二甲醚（二甲氧基乙烷（DME））、二甘醇二甲醚（二乙二醇二甲基醚）、三甘醇二甲醚（三(乙二醇)二甲基醚）、1,3-二甲氧基丙烷（DMP）及其組合。
[6]. 根據[1]的可再充電鋰離子電池組，其中所述正極不含鈷并且不含鎳。
[7]. 根據[1]的可再充電鋰離子電池組，其具有大于或等于大約250 Wh/kg和大于或等于大約600 Wh/L的能量密度。
[8]. 根據[1]的可再充電鋰離子電池組，其具有大于或等于大約350 Wh/kg和大于或等于大約900 Wh/L的能量密度。
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