[发明专利]用于锂离子二次电池组的无机材料

说明书

一种用于诸如锂离子二次电池组的电化学电池的电池，其包括正极，所述正极具有作为阴极的活性材料和集流体；负极，所述负极具有作为阳极的活性材料和集流体；非水性电解质；以及放置在所述正极和所述负极之间的隔件。所述阴极、所述阳极、所述电解质和所述隔件中的至少一个包括以过渡相氧化铝或一种勃姆石形式的无机添加剂，所述无机添加剂吸收存在于电池中的水分和/或氟化氢(HF)中的一种或多种。一个或多个电池可以组合在外壳中以形成锂离子二次电池组。所述无机添加剂也可以整合为应用在外壳的内壁上的涂层。

技术领域

本发明总体涉及无机材料，例如用于诸如锂离子二次电池组的电化学电池的捕获剂或添加剂。更具体地，本公开涉及氧化铝和/或勃姆石(boehmite)在锂离子二次电池组中使用的电池的一个或多个电极(正极或负极)、隔件中或电解质中作为无机捕获剂或添加剂的用途。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，可能不构成现有技术。

锂离子电池组与锂离子二次电池组的主要区别在于，锂离子电池组代表包括一次电池的电池组，而锂离子二次电池组代表包括二次电池的电池组。术语“一次电池”是指不容易或不安全地充电的电池单元，而术语“二次电池”是指可以充电的电池组电池(batterycell)。如本文所用，“电池(cell)”是指电池组(battery)的基本电化学单元，包含电极、隔件和电解质。相比之下，“电池组”是指电池的集合，例如一个或多个电池，并且包括外壳(housing)、电连接和用于控制和保护的可能的电子设备。

由于锂离子(例如，一次电池)电池组是不可充电的，它们目前的保质期约为三年，之后就毫无价值了。即使寿命如此有限，锂电池组也可以提供比锂离子二次电池组更多的容量。锂电池组使用锂金属作为电池组的阳极，不像锂离子电池组可以使用许多其他材料来形成阳极。

锂离子二次电池电池组的一个主要优点是它们在变得无效之前可多次充电。锂离子二次电池组进行多次充放电循环的能力源于发生的氧化还原反应的可逆性。由于锂离子二次电池组的高能量密度，其被广泛用作许多便携式电子设备(如手机、笔记本电脑等)、电动工具、电动汽车和电网储能的能源。

在运行中，锂离子二次电池组通常包括一个或多个电池，其包括负极、非水性电解质、隔件、正极和用于每个电极的集流体。所有这些组件都密封在箱、围隔、袋、包、圆柱壳等(通常称为电池组的“外壳”)中。隔件通常是具有微米级孔的聚烯烃膜，其防止正极和负极之间的物理接触，同时允许锂离子在电极之间来回传输。非水性电解质为放置在每个电极和隔件之间的锂盐溶液。

在运行过程中，希望电池组表现出的库仑效率或电流效率和放电容量保持相对恒定。库仑效率描述了电子在电池组内传输的充电效率。放电容量代表可以从电池组提取的电荷量。锂离子二次电池组可能由于长时间暴露于水分(例如水)、氟化氢(HF)和由HF侵蚀引入的溶解的过渡金属离子(TMⁿ⁺)而经受容量和/或效率的降低。事实上，一旦20％或更多的原始可逆容量丢失或变得不可逆，锂离子二次电池组的寿命就会受到严重限制。延长锂离子二次电池组的可充电容量和整体寿命的能力可以降低更换成本并减少处理和回收的环境风险。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在将参考附图描述以实例的方式给出的多种形式。每个附图中的组件不一定按比例绘制，而是重在说明本发明的原理。

图1A是根据本公开的教导形成的锂离子二次电池的示意图，其中无机添加剂形成正极的一部分。

图1B是根据本公开的教导形成的另一个锂离子二次电池的示意图，其中无机添加剂形成负极的一部分。

图1C是根据本公开的教导形成的又一个锂离子二次电池的示意图，其中无机添加剂在隔件上形成涂层。

图1D是根据本公开的教导形成的锂离子二次电池的又一示意图，其中无机添加剂分散在电解质中。