[发明专利]具有离子阱的锂离子电池

说明书

提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：正电极；负电极；浸渍在电解质溶液中的微孔聚合物隔板，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。过渡金属阳离子阱为铁载体。

技术领域

本发明总体涉及一种具有过渡金属离子阱的锂离子电池。

背景技术

二次或可充电锂离子电池用在许多固定式设备和便携式设备中，诸如在消费者电子器件、汽车工业和航天工业中遇到的那些设备。锂离子类电池得到普及有各种原因，包括：相对高的能量密度、与其它类型的可充电电池相比一般不出现任何存储效应、相对低的内阻以及在不使用时低的自放电率。锂电池在其使用寿命期间能够承受重复的功率循环的能力使它们成为吸引人的且可靠的电源。

发明内容

提供的锂离子电池包括：正电极；负电极；浸泡在电解质溶液中的微孔聚合物隔板，该微孔聚合物隔板设置在正电极和负电极之间；以及过渡金属阳离子阱，该过渡金属阳离子阱i)作为粘合剂与所述正电极或所述负电极中的任一个结合，ii)沉积在所述正电极或所述负电极中的任一个的表面上，iii)与所述微孔聚合物隔板结合，iv)沉积在微孔聚合物隔板的表面上，或者v)作为添加剂包括在所述电解质溶液中。过渡金属阳离子阱是铁载体。

附图说明

通过参考以下的详细描述和附图(其中相同的附图标记对应于相似的、尽管可能不相同的组件)，本发明的实例的特征将变得显而易见。为了简洁起见，具有前述功能的附图标记或特征可以结合它们出现的其它附图进行描述，也可以不进行描述。

图1是在放电状态期间锂离子电池的实例的示意性透视图，其中电解质包括一种作为离子阱添加剂的材料，该材料捕获从正电极浸出的过渡金属(TM)阳离子，并且阻止它们迁移至负电极；

图2A描绘了采用生物合成途径用于制造TM离子阱添加剂的反应流程的实例；

图2B描绘了采用合成途径用于制造TM离子阱添加剂的反应流程的实例；

图3A示意性地示出了包括结合于其中的TM离子阱添加剂的锂离子电池的微孔聚合物隔板的实例；

图3B示意性地示出了包括施加在隔板表面的TM离子阱添加剂的微孔聚合物隔板的另一实例；

图4A示意性地示出了包括结合于其中的离子阱添加剂的锂离子电池的正电极的实例；以及

图4B示意性地示出了包括施加在电极表面的离子阱添加剂的正电极的另一实例。

具体实施方式

一般地，锂离子电池通过可逆地将锂离子在负电极(有时称为阳极)与正电极(有时称为阴极)之间传递来运行。负电极与正电极位于多孔聚合物隔板(其用适用于传导锂离子的电解质溶液浸渍)的相对侧上。负电极与正电极的每个也被各自的集电器容纳。与两个电极相关联的集电器通过可中断的外部电路来连接，可中断的外部电路允许电流在电极之间传递，以在电学上平衡相关的锂离子的迁移。进一步地，负电极可包括锂嵌入主体材料，且正电极可包括锂基活性材料，该锂基活性材料可以高于负电极的嵌入主体材料的电位来存储锂离子。电解质溶液可包含溶解于质子惰性的非水性溶剂中的锂盐。