[发明专利]用于锂离子电池单元的钛酸锂（LTO）阳极电极的系统和方法

说明书

交叉引用

本申请要求于2014年9月12日提交的题为“LTO ANODE ELECTRODE FOR HIGH LOADING TO ACCOMPLISH HIGH ENERGY AND POWER CELL(实现高能量的高负荷LTO阳极电极和电池)”的美国临时申请序列No.62/049,902的优先权和权益，该文献的全文出于所有目的以引用的方式并入本文中。

背景技术

本公开一般涉及锂离子电池和电池模块领域。更具体地，本公开涉及使用钛酸锂(LTO)作为阳极活性材料的锂离子电池。

本部分旨在向读者介绍可能与如下所述的本公开的各个方面相关的领域的各个方面。这种讨论被认为有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本发明的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应按此阅读，而不是作为对现有技术的承认。

使用一个或多个电池系统来为车辆提供全部或部分动力的车辆可称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义为包括以下所有车辆，或任何变型或其组合，其使用电力作为其车辆的全部或一部分动力。例如，xEV包括电动车辆(EV)，其利用电力作为全部动力。如本领域的技术人员将理解的，混合动力电动车辆(HEV)，也被认为是xEV，其组合内燃机推进系统和电池供电的电动推进系统，诸如48伏的系统或130伏的系统。术语HEV可以包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或多个电动机、仅使用内燃机或两种都使用来向车辆提供动力和其它电力。相反，轻型混合动力系统(MHEV)在车辆空转时禁用内燃机，并利用电池系统继续为空调机组、无线电或其他电子器件供电，以及在需要推进时重启发动机。轻型混合动力系统还可以例如在加速期间施加一定程度的动力辅助以补充内燃机。轻型混合动力通常为96V至130V，并通过带或曲柄集成起动发电机恢复制动能量。此外，微型混合动力电动车辆(mHEV)也采用类似于轻型混合动力的“停止-启动”系统，但是，mHEV的微型混合动力系统可以向或不向内燃机提供动力辅助并在电压低于60V时运行。为了本讨论之目的，应该注意的是，mHEV通常在技术上不使用直接设置在曲轴或变速器上的电力用于车辆的动力的任何部分，但是mHEV可能仍然被认为是xEV，因为当车辆空转且内燃机无法工作时，其使用电力来补充车辆的动力需求，并且通过集成起动发电机恢复制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是可以从外部电源(诸如墙壁插座)充电的任何车辆，并且存储在可再充电电池组中的能量驱动车轮或有助于驱动车轮。PEV是EV的子类别，其包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和常规内燃机车辆的电动车辆转换。

与仅使用内燃机和传统电气系统的更传统的汽油动力车辆相比，如上所述的xEV可以提供许多优点，其中传统的电气系统通常是由铅酸电池供电的12V的系统。例如，与传统的内燃车辆相比，xEV可能产生较少的不希望的排放产物，并且可能表现出更高的燃料效率，并且在某些情况下，此类xEV可以完全消除汽油的使用，如某些类型的EV或PEV的情况。

随着技术的不断发展，需要为这种车辆提供改进的电源，特别是电池模块。例如，为了有效地满足xEV的电力需求，可能期望提高锂离子电池模块的功率密度、低温性能、高温性能和/或使用寿命。此外，还可能期望在制造此类锂离子电池模块时提高效率以减少制造时间、降低成本、提高耐用性并提高产量。

发明内容

以下阐述了本文公开的某些实施例的概述。应当理解，这些方面仅仅是为了向读者提供这些某些实施例的简要概述，并且这些方面并不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以包括以下可能未阐述的各种方面。

本公开涉及一种电池模块，其包括锂离子电池单元，所述锂离子电池单元包括具有阴极活性层的阴极和具有阳极活性层的阳极。阳极活性层包括至少一种聚偏二氟乙烯(PVDF)粘合剂、导电碳和二次钛酸锂(LTO)，其中二次LTO包括平均粒度(D₅₀)大于2微米(μm)的二次LTO粒子。

本公开还涉及一种制造锂离子电池单元的方法，其包括形成具有溶剂、导电碳、至少一种粘合剂和二次LTO活性材料的浆料，其中所述二次LTO活性材料包括平均粒度(D₅₀)大于2μm的二次LTO粒子。该方法包括将浆料沉积在金属的表面上以形成阳极的活性层，并使用阳极组装锂离子电池单元。