【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本公開(kāi)整體涉及電池，并且更具體地涉及用于鋰離子電池的陽(yáng)極(anode)活性材料。
技術(shù)介紹
1、高性能鋰離子電池用于解決不斷增長(zhǎng)的能量需求和環(huán)境挑戰(zhàn)。
2、作為電池的主要特性之一的能量密度是可遞送容量和操作電壓的函數(shù)。提高能量密度通常可包括(1)使陰極(cathode)和陽(yáng)極的電化學(xué)電位差最大化(即，升高電池可充電到的上限截止電壓(vmax))，(2)增加電解質(zhì)組分的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口以限制液體電解質(zhì)和鹽的有害還原和氧化反應(yīng)；以及(3)減少每交換電子的活性材料的質(zhì)量和體積。
3、層狀鋰過(guò)渡金屬氧化物(lixmyoz，m＝過(guò)渡金屬元素，例如ni、mn、co…)通常具有緊湊的結(jié)構(gòu)，并且因此具有高填充密度、高體積比容量、穩(wěn)定的充電/放電電壓和相對(duì)良好的可循環(huán)性。對(duì)在高電壓下操作電池的改進(jìn)是特別期望的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、在一方面，本公開(kāi)涉及一種電池單元，該電池單元包括陰極，該陰極具有設(shè)置在陰極集流體(current?collector)上的陰極活性材料；以及陽(yáng)極，該陽(yáng)極包括設(shè)置在陽(yáng)極集流體上的共混陽(yáng)極(blended?anode)活性材料。共混陽(yáng)極活性材料包括第一陽(yáng)極活性成分以及具有比第一陽(yáng)極活性成分低的氧化還原電位的第二陽(yáng)極活性成分。
2、在一些變型形式中，陽(yáng)極具有比僅具有第一陽(yáng)極活性成分而不具有第二陽(yáng)極活性成分的單相陽(yáng)極低的陽(yáng)極電位。
3、在一些變型形式中，與僅包含第一陽(yáng)極活性成分而不包含第二陽(yáng)極活性成分的電池單元相比，電池單元具有較少的
4、在一些變型形式中，與僅包含第一陽(yáng)極活性成分而不包含第二陽(yáng)極活性成分的電池單元相比，電池單元具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)的函數(shù)的固體電解質(zhì)中間相(sei)劣化。
5、在一些變型形式中，陰極具有比包括僅包含第一陽(yáng)極活性成分而不包含第二陽(yáng)極活性成分的陽(yáng)極的電池單元中的陰極低的電位。
6、在一些變型形式中，與僅包含第一陽(yáng)極活性成分而不包含第二陽(yáng)極活性成分的電池單元相比，陰極活性材料具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)或日歷壽命的函數(shù)的劣化。
7、在第二方面，第一陽(yáng)極成分和第二陽(yáng)極成分的量可以是不同的量。在一種變型形式中，第二陽(yáng)極活性成分與第一陽(yáng)極活性成分的質(zhì)量比在1:200至200:1的范圍內(nèi)。
8、在一些變型形式中，第一陽(yáng)極活性成分選自石墨和金屬間合金基材料(intermetallic?alloy-based?material)。在進(jìn)一步的變型形式中，金屬間合金基材料選自硅、錫、鋰硅合金和鋰錫合金。在更進(jìn)一步的變型形式中，第一陽(yáng)極成分是石墨。在更進(jìn)一步的變型形式中，第一陽(yáng)極活性成分是有序基質(zhì)(ordered?matrix)。
9、在一些變型形式中，第二陽(yáng)極活性成分選自無(wú)序石墨碳、非石墨碳和納米結(jié)構(gòu)碳材料。在進(jìn)一步的變型形式中，第二陽(yáng)極活性成分是選自硬碳和微孔/中孔碳(microporous/mesoporous?carbon)的非石墨碳。在進(jìn)一步的變型形式中，第二陽(yáng)極活性成分是硬碳。在附加變型形式中，納米結(jié)構(gòu)碳材料選自碳納米管、石墨烯片和還原的石墨烯氧化物。
10、在一些變型形式中，陰極集流體是鋁箔。在附加變型形式中，陽(yáng)極集流體是銅箔。
11、在一些變型形式中，陰極活性材料是鋰過(guò)渡金屬氧化物。在進(jìn)一步的變型形式中，鋰過(guò)渡金屬氧化物是式(i)的化合物：
12、liaco1-bmeboc(i)
13、其中
14、me選自na、si、s、al、k、v、cr、fe、cu、zn、mn、ni、zr、la、ce、y、mo、sn、ag、nb、nu、ca、ti、mg以及它們的組合；
15、0.95≤a≤1.05；
16、0<b≤0.50；并且
17、1.95c≤2.05。
18、在一些變型形式中，me是選自na、si、s、al、k、v、cr、fe、cu、zn、mn、ni、zr、la、ce、y、mo、sn、ag、nb、nu、ca、ti和mg的單一元素，則0<b≤0.15。
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1.一種電池單元，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元，其中所述陽(yáng)極具有比僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的單相陽(yáng)極低的電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元，其中與包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的電池相比，所述電池單元具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)或日歷壽命的函數(shù)的電解質(zhì)劣化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元，其中與包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的電池相比，所述電池單元具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)的函數(shù)的固體電解質(zhì)中間相(SEI)劣化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的一項(xiàng)所述的電池單元，其中所述陰極具有比包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的電池中的陰極更低的電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池單元，其中與包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的所述電池相比，所述陰極活性材料具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)或日歷壽命的函數(shù)的劣化。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分的質(zhì)量與所述第二陽(yáng)極活性成分的質(zhì)量的比率為從1:200至200:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元，p>
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分選自石墨和金屬間合金基材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分是選自硅、錫、鋰硅合金和鋰錫合金的金屬間合金基材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極成分是石墨。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分是有序基質(zhì)。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述第二陽(yáng)極活性成分選自無(wú)序石墨碳、非石墨碳和納米結(jié)構(gòu)碳材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池單元，其中所述第二陽(yáng)極活性成分是選自硬碳和微孔/中孔碳的非石墨碳。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池單元，其中所述第二陽(yáng)極活性成分是硬碳。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池單元，其中所述第二陽(yáng)極活性成分是選自碳納米管、石墨烯片和還原的石墨烯氧化物的納米結(jié)構(gòu)碳材料。
17.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述陰極集流體是鋁箔。
18.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述陽(yáng)極集流體是銅箔。
19.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述陰極活性材料包含鋰過(guò)渡金屬氧化物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池單元，其中所述鋰過(guò)渡金屬氧化物是式(I)的化合物：
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電池單元，其中Me是選自Na、Si、S、Al、K、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mn、Ni、Zr、La、Ce、Y、Mo、Sn、Ag、Nb、Nu、Ca、Ti和Mg的單一元素，則0<b≤0.15。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電池單元，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元，其中所述陽(yáng)極具有比僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的單相陽(yáng)極低的電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元，其中與包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的電池相比，所述電池單元具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)或日歷壽命的函數(shù)的電解質(zhì)劣化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元，其中與包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的電池相比，所述電池單元具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)的函數(shù)的固體電解質(zhì)中間相(sei)劣化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的一項(xiàng)所述的電池單元，其中所述陰極具有比包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的電池中的陰極更低的電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池單元，其中與包括僅由所述第一陽(yáng)極活性成分組成的陽(yáng)極的所述電池相比，所述陰極活性材料具有較少的作為循環(huán)計(jì)數(shù)或日歷壽命的函數(shù)的劣化。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分的質(zhì)量與所述第二陽(yáng)極活性成分的質(zhì)量的比率為從1:200至200:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單元，
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分選自石墨和金屬間合金基材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池單元，其中所述第一陽(yáng)極活性成分是選自硅、錫、鋰硅合金和鋰錫合金的金屬間合金基材料。...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙昕，K·庫(kù)瑪雷桑，S·阿米魯丁，胡立博，李秋雁，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：蘋(píng)果公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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