[发明专利]具有离子阱的锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池，包括：

正电极；

负电极；

浸渍在电解质溶液中的微孔聚合物隔板，所述微孔聚合物隔板设置在所述正电极与所述负电极之间；以及

过渡金属阳离子阱，其i）作为粘合剂被结合在所述正电极或所述负电极中的任一个中，ii）被沉积到所述正电极或所述负电极中的任一个的表面上，iii）被结合到所述微孔聚合物隔板中，iv）被沉积到所述微孔聚合物隔板的表面上，或者v）作为添加剂被包括在所述电解质溶液中，其中所述过渡金属阳离子阱捕获选自由以下各项组成的组的过渡金属阳离子：Mn⁴⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr²⁺、Cr³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ni⁴⁺、V³⁺、V⁵⁺以及它们的组合，其中所述过渡金属阳离子阱包括铁载体，并且其中所述铁载体选自由以下各项组成的组：儿茶酚型嗜铁素、耶尔森杆菌素、弧菌素、固氮菌素、鸟菌素以及赤式菌素。

2.如权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述过渡金属阳离子阱为过渡金属螯合聚合物材料的一部分，所述过渡金属螯合聚合物材料i）作为所述粘合剂被结合在所述正电极或所述负电极中的任一个中，ii）被沉积到所述正电极或所述负电极中的任一个的所述表面上，iii）被结合到所述微孔聚合物隔板中，iv）被沉积到所述微孔聚合物隔板的所述表面上，或者v）作为所述添加剂被包括在所述电解质溶液中。

3.如权利要求2所述的锂离子电池，其中，所述过渡金属螯合聚合物材料包括被栓系到选自由以下各项组成的组的聚合物的所述过渡金属阳离子阱：聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚环烷酸亚乙酯、聚丁烯、聚烯烃共聚物、丙烯晴-丁二烯苯乙烯共聚物、聚苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷聚合物、聚苯并咪唑、聚苯并恶唑、聚亚苯基、聚亚芳基醚酮、聚全氟环丁烷、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯共聚物和三元聚合物、聚氟乙烯、液晶聚合物、聚芳酰胺、聚苯醚以及它们的组合。

4.如权利要求1所述的锂离子电池，其中，所述过渡金属阳离子阱以范围为1mM至100mM的浓度存在于所述电解质溶液中。

5.一种用于锂离子电池的电解质，包括：

非水性液体电解质溶液，其包括溶解于有机溶剂或者多有机溶剂的混合物中的锂盐，其中所述电解质溶液包括至少一种添加剂，其中所述至少一种添加剂包括捕获从所述锂离子电池的正电极浸出的过渡金属阳离子的过渡金属阳离子阱，其中所述过渡金属阳离子阱包括铁载体，其中所述铁载体选自由以下各项组成的组：儿茶酚型嗜铁素、耶尔森杆菌素、弧菌素、固氮菌素、鸟菌素以及赤式菌素，并且其中所述过渡金属阳离子选自由以下各项组成的组：Mn⁴⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr²⁺、Cr³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ni⁴⁺、V³⁺、V⁵⁺以及它们的组合。

6.如权利要求5所述的电解质，其中，所述过渡金属阳离子阱以范围为1mM至100mM的浓度存在于所述电解质中。

7.一种形成过渡金属螯合聚合物材料的方法，包括：

形成用于捕获选自由以下各项组成的组的过渡金属阳离子的过渡金属阳离子阱：Mn⁴⁺、Mn³⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cr²⁺、Cr³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Ni⁴⁺、V³⁺、V⁵⁺以及它们的组合；以及

利用所述过渡金属阳离子阱替换连接到聚合物的官能团，从而形成具有侧接的过渡金属阳离子阱的所述过渡金属螯合聚合物材料；

其中所述过渡金属阳离子阱为铁载体，并且其中所述铁载体选自由以下各项组成的组：儿茶酚型嗜铁素、耶尔森杆菌素、弧菌素、固氮菌素、鸟菌素以及赤式菌素。