專利名稱：多電解質(zhì)電化學(xué)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及鋰電池，更具體地涉及各種電解質(zhì)在所述鋰電池中的應(yīng)用以優(yōu)化其性能。
背景技術(shù)：
為了用于電池中，電解質(zhì)與陽極材料和陰極材料化學(xué)相容/化學(xué)穩(wěn)定。另外，電解質(zhì)是電化學(xué)穩(wěn)定的，也就是當(dāng)電池處于電位時，電解質(zhì)相對于陽極的還原和陰極的氧化穩(wěn)定。由于鋰本身的極端反應(yīng)活性，這些要求在鋰電池中特別難以滿足。當(dāng)使用液體電解質(zhì)時，電解質(zhì)滲透陽極和陰極以及隔膜，因此一種電解質(zhì)必須滿足全部標準。由于對于陽極最好的電解質(zhì)和對于陰極最好的電解質(zhì)可能不一樣，因此選擇電解質(zhì)時必須進行一些兼顧。因此，明顯需要一種電池組電池設(shè)計，其中電池的不同部分可以包含不同的電解質(zhì)，每個對于其特定的功能為最優(yōu)化的，但所有一起發(fā)揮功能而沒有損害電池的整體運行。
通過以下示例性的實施方式結(jié)合附圖，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很容易理解本發(fā)明的上述和其他方面。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多種負極組件的示例性說明。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的多種正極組件的示例性說明。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電化學(xué)電池的示例性說明。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的二嵌段共聚物和其可以形成的區(qū)域結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的三嵌段共聚物和其可以形成的區(qū)域結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的三嵌段共聚物和其可以形成的區(qū)域結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7顯示單電解質(zhì)系統(tǒng)(X)和雙電解質(zhì)系統(tǒng)(0)的復(fù)阻抗圖。
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圖8A和圖8B分別顯示包含一種干性聚合物電解質(zhì)的電池500次循環(huán)期間的比容量數(shù)據(jù)和雙電解質(zhì)電池循環(huán)100次期間的比容量數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
在電化學(xué)電池中的電解質(zhì)的范圍內(nèi)說明優(yōu)選的實施方式。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在此所公開的材料和方法應(yīng)用于眾多其他范圍中，其中重要的是優(yōu)化電解質(zhì)和電化學(xué)活性材料之間的電化學(xué)作用。這些電解質(zhì)可以用于電化學(xué)器件如電容器、電化學(xué)/ 電容性存儲器、電化學(xué)(例如，染色敏化的)太陽能電池和電致變色器件。通過以下描述結(jié)合附圖，本發(fā)明的這些和其他目的及優(yōu)點將變得更明顯。在本公開中，術(shù)語“負極”和“陽極”都用于指“負極”。同樣的，術(shù)語“正極”和“陰極”都用于指“正極”。在本公開中，術(shù)語“干性聚合物”用于指沒有被任何小分子塑化的具有長鏈的聚合物。這種干性聚合物中不加有機溶劑或增塑劑。盡管不總是明確提及，但應(yīng)理解在此所述的電解質(zhì)包括金屬鹽，如鋰鹽，以確保它們離子化導(dǎo)電。還可以使用非鋰鹽如其他堿金屬鹽或鋁鹽、鈉鹽或鎂鹽。電化學(xué)電池具有負極組件和正極組件，在兩者之間具有離子導(dǎo)電的隔膜 (separator)。在本發(fā)明的一種實施方式中，負極組件包含至少負極活性材料和特別選擇與負極活性材料一起使用的電解質(zhì)(在此稱為NE (負極)電解質(zhì))。圖1說明負極活性材料(黑色區(qū)域)和NE電解質(zhì)(灰色區(qū)域)的多種示例性的設(shè)置。負極活性材料可被設(shè)置為顆粒(圖la-ld、lf)或薄膜或箔(圖le)。負極組件可通過將負極活性材料顆粒與NE電解質(zhì)結(jié)合形成，以形成復(fù)合層(圖la-Id)。在一些設(shè)置中， 其他材料(未示出)可加到復(fù)合層中以增強例如電子導(dǎo)電和離子導(dǎo)電。在一些設(shè)置中，復(fù)合物是多孔的，即包含孔隙，在圖lb、ld中顯示為白色空隙；在其他設(shè)置中，復(fù)合物是無孔的(圖la、Ic)。在再其他設(shè)置中，圖Ie和If中示出的NE干性聚合物電解質(zhì)還可包含孔。 在具有復(fù)合層的負極組件中，NE干性聚合物電解質(zhì)可整體包含在復(fù)合層中(圖la、lb)。在另一設(shè)置中，鄰近復(fù)合層可具有附加的NE干性聚合物電解質(zhì)的薄層(圖lc、ld)。在一些設(shè)置中，集電器(圖中虛線限定的白色層)也是負極組件的一部分。在負極活性材料是薄膜或箔的設(shè)置中，負極組件至少包含如圖Ie所示的薄膜或箔和鄰近并與薄膜或箔離子接觸的NE電解質(zhì)層。在一些設(shè)置中，負極材料不是固體薄膜， 而是被設(shè)置為負極活性材料顆粒彼此緊密接觸的聚集體以確保顆粒間的離子和電子連通 (圖If)。這種結(jié)構(gòu)例如可通過壓制和/或燒結(jié)負極活性材料顆粒來制造。在一些設(shè)置中， 其他材料可被加到負極材料顆粒的層中，例如，以增強電子或離子導(dǎo)電性。在一種設(shè)置中， 添加碳顆粒來增強電子的導(dǎo)電性。負極組件至少包含與負極活性材料顆粒的層離子連通的NE電解質(zhì)層。在一些設(shè)置中，還有與負極組件電接觸的集電器(顯示為虛線限定的白色層)。選擇特別與負極活性材料一起使用的NE電解質(zhì)。在本發(fā)明的一種實施方式中，NE 電解質(zhì)是干性聚合物(沒有被任何小分子塑化的具有長鏈的聚合物)電解質(zhì)。該NE電解質(zhì)相對于負極活性材料電化學(xué)穩(wěn)定。也就是說，NE電解質(zhì)還原性穩(wěn)定并耐化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)會導(dǎo)致NE電解質(zhì)在與負極材料的界面上被還原。NE電解質(zhì)在電化學(xué)電池在儲存和循環(huán)的條件下經(jīng)歷的電位范圍是耐還原反應(yīng)的。這種在負極的還原反應(yīng)將提高電池的電阻抗，因此不利地影響電池的性能和/或電池的容量。另外，NE電解質(zhì)相對于負極活性材料是化學(xué)穩(wěn)定的。在本發(fā)明的一種實施方式中，負極組件具有薄膜或箔作為負極活性材料(如圖Ie 所示)，以及NE干性聚合物電解質(zhì)具有高模數(shù)以阻止在電池循環(huán)期間由膜生長枝晶。NE干性聚合物電解質(zhì)還對膜或箔具有良好的粘附性，以確保電荷轉(zhuǎn)移容易以及層之間的低界面阻抗。在一種設(shè)置中，NE干性聚合物電解質(zhì)沒有空隙。NE干性聚合物電解質(zhì)在電極的最低操作電位以下是電化學(xué)穩(wěn)定的。例如，對于Li-Al平面電極，NE干性聚合物電解質(zhì)相對Li/ Li+為在0.3V以下時穩(wěn)定。參見表1的其他NE活性材料及其相關(guān)電位。在一種設(shè)置中，NE 干性聚合物電解質(zhì)的機械剛性足以阻止活性材料顆粒的連續(xù)反應(yīng)性，該活性材料顆粒通過保持其與復(fù)合電極的基質(zhì)電接觸在電池循環(huán)期間經(jīng)歷大的體積變化。當(dāng)一經(jīng)吸收鋰就經(jīng)歷大的體積膨脹的負極活性材料用作薄膜電極時，如果NE干性聚合物電解質(zhì)具有高屈服應(yīng)變則可用于阻止電極疲勞。在本發(fā)明的另一種實施方式中，負極活性材料是合金(其實施例示于表1)，并具有顆粒形式。為了阻止連續(xù)反應(yīng)活性，如果NE電解質(zhì)在所示的還原電位以下是電化學(xué)穩(wěn)定的，則是有用的。另外，如果NE電解質(zhì)具有高的沖擊韌性，以便保持機械強度和高屈服應(yīng)變，以便當(dāng)它們吸收或釋放鋰時，適應(yīng)NE活性材料顆粒的體積變化，則是有用的。如果NE 電解質(zhì)包含可收縮以適應(yīng)膨脹的空隙，則也是有用的。電解質(zhì)和顆粒表面之間的良好的相容性有助于確保良好粘附和均勻分散。最后，如果使用集電器，則如果NE電解質(zhì)可粘附到集電器，則是有用的。表1負極活性材料特性
負極活性材料相對于Li/Li+的還原電位(伏)最大體積膨脹Li-Si0.430%-400%Li-Al0.330%-100%Li-Sn0.530%-450%'夏、0.2 25% 負極活性材料可以是依賴于設(shè)計電池的化學(xué)類型的各種材料的任何一種。在本發(fā)明的一種實施方式中，電池是鋰電池或鋰離子電池。負極材料可以是可作為鋰離子基質(zhì)材料(即，可吸收和釋放)的任何材料。這種材料的例子包括但不限于石墨、鋰金屬和鋰合金，例如Li-Al、Li-Si、Li-Sn和Li_Mg。在本發(fā)明的一種實施方式中，使用包含不超過約 0.5重量％鋁的鋰合金。已知硅和硅合金可用作鋰電池中的負極材料。例子包括錫(Sn)、 鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵 0 )、鈷(Co)、猛(Mn)、鋅(Zn) JB (In),Ig (Ag)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、鉍 (Bi)、銻(Sb)和鉻(Cr)的硅合金及其混合物。在一些實施方式中，石墨、金屬氧化物、氧化硅或碳化硅也可用作負極材料。
在本發(fā)明的一種實施方式中，正極組件至少包含正極活性材料和已選擇特別與該正極活性材料一起使用的電解質(zhì)(在此稱為PE (正極)電解質(zhì))。圖2說明正極活性材料 (淡灰色區(qū)域)和PE電解質(zhì)(深灰色區(qū)域)的多種示例性的設(shè)置。正極活性材料可以被設(shè)置為顆粒(圖或薄膜或箔(圖加)。正極組件可通過將正極材料顆粒與PE電解質(zhì)結(jié)合形成，以形成復(fù)合層(圖。在一些設(shè)置中，其他材料(未示出)可加到復(fù)合層中以增強例如電子導(dǎo)電。在一些設(shè)置中，復(fù)合物是多孔的，即，包含空隙，其在圖2b、2d中顯示為白色空隙；在其他設(shè)置中，復(fù)合物沒有孔(圖h、2c)。在再其他設(shè)置中(未示出)，圖
所示的PE電解質(zhì)還可包含孔。在具有復(fù)合層的正極組件中，PE電解質(zhì)可以整體包含在復(fù)合層中(圖h、2b)。在另一設(shè)置中，鄰近復(fù)合層可有附加PE電解質(zhì)的薄層(圖2c、 2d)。在一些設(shè)置中，集電器(顯示為虛線限定的白色層)也是正極組件的一部分。在正極活性材料為薄膜或箔的設(shè)置中，如圖加所示，正極組件至少包括薄膜或箔和鄰近并與薄膜或箔離子接觸的PE電解質(zhì)層。在一些設(shè)置中，正極材料不是固體薄膜，而是被設(shè)置為正極活性材料顆粒的聚集體，顆粒彼此靠近以確保顆粒間的離子和電子連通 (圖2f)。例如，這種結(jié)構(gòu)可通過壓制和/或燒結(jié)正極活性材料來制備。在一些設(shè)置中，其他材料如碳顆?？杀患拥秸龢O材料顆粒層中，例如，以增強電子或離子導(dǎo)電性。正極組件至少包括與正極活性材料顆粒的層離子連通的PE電解質(zhì)。在一些設(shè)置中，還有與正極電子接觸的集電器(顯示為虛線限定的白色層)。特別選擇PE電解質(zhì)與正極活性材料一起使用。在本發(fā)明的一種實施方式中，PE電解質(zhì)是干性聚合物(沒有被小分子塑化的具有長鏈的聚合物)電解質(zhì)。選擇PE電解質(zhì)為相對于正極活性材料氧化穩(wěn)定。也就是說PE電解質(zhì)耐連續(xù)化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)會導(dǎo)致PE電解質(zhì)在其與正極材料的界面上氧化。PE電解質(zhì)在電化學(xué)電池在儲存和循環(huán)條件下經(jīng)歷的電位范圍耐氧化反應(yīng)。在正極的這種氧化反應(yīng)會提高電池的電阻抗，從而對電池的性能和/或容量具有不利影響。另外，PE電解質(zhì)相對于正極活性材料化學(xué)穩(wěn)定。正極活性材料可以是依賴于電池設(shè)計的化學(xué)類型的各種材料的任何一種。在本發(fā)明的一種實施方式中，電池是鋰或鋰離子電池。正極活性材料可以是可作為鋰離子的基質(zhì)材料的任何材料。這種材料的例子包括，但不限于通式LixApyMyA描述的材料，其中A包括至少一種選自Mn、Co和Ni的過渡金屬；M包括至少一種選自B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Al、In、Nb、Mo、W、Y 禾口 Rh 的元素；χ 為 0. 05 彡 χ 彡 1. 1 ；以及 y 為 0彡y彡0. 5。在一種實施方式中，正極材料是LiNi0.5Μη0.502。在一種設(shè)置中，正極活性材料描述為通式LixMrvyMyO2，其中M選自Mn、Ni、Co和/ 或Cr ;x為0. 05 < χ < 1. 1 ；以及y為0 < y < 2。在另一設(shè)置中，正極活性材料描述為通式LixMyMrvyO8，其中M選自！^和/或Co ;X為0. 05彡χ彡2 ；以及y為0彡y彡4。在另一設(shè)置中，正極活性材料的通式為Lix (FeyM1^y) PO4,其中M選自如Mn、Co和/或Ni的過渡金屬；χ為0.9彡χ彡1. 1 ；以及y為0彡1。在再另一設(shè)置中，正極活性材料的通式為 Li (Ni0.5_xCo0. 5_xM2x) O2，其中 M 選自 Al、Mg、Mn 和 / 或 Ti ；以及 χ 為 0 彡 χ 彡 0. 2。在一些設(shè)置中，正極材料包括LiNiVO2。大部分電解質(zhì)在約4伏的有限窗口期間具有電化學(xué)穩(wěn)定性。因此單一電解質(zhì)本身不能維持電極之間的電壓高于4伏的電化學(xué)對。但是利用在此描述的結(jié)構(gòu)和材料可以使得這種高電壓電化學(xué)電池穩(wěn)定和堅固。目前在相同的電化學(xué)電池中可使用兩種不同的電解質(zhì)-在陽極還原穩(wěn)定的NE干性聚合物電解質(zhì)(但在陰極可以氧化穩(wěn)定或可以氧化不穩(wěn)定) 和在陰極氧化穩(wěn)定的PE干性聚合物電解質(zhì)(但在陽極可以還原穩(wěn)定或可以還原不穩(wěn)定)。 在本發(fā)明的一種實施方式中，NE干性聚合物電解質(zhì)優(yōu)化為還原性穩(wěn)定，NE干性聚合物電解質(zhì)優(yōu)化為氧化性穩(wěn)定。通過允許不同的電解質(zhì)用于負極和正極，每個電極可設(shè)計為最佳性能而不需兼顧。這種設(shè)置對于高電壓應(yīng)用特別有用。近幾年已致力于通過利用表2所列的“高電壓陰極材料”開發(fā)高電壓(S卩，高于 4. 2V)電化學(xué)電池。令人遺憾的是，在高電位在陰極/電解質(zhì)界面氧化性穩(wěn)定的電解質(zhì)通常在低電位在標準陽極材料的陽極/電解質(zhì)界面還原不穩(wěn)定。如本文所述，目前在電池的陰極側(cè)和陽極側(cè)使用不同的，特別選擇的電解質(zhì)(如干性聚合物電解質(zhì))的電化學(xué)電池可以克服該問題以及使設(shè)計和制造高電壓電池成為可能。^ 2ιΗ極活件材料特件
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)電池，包括負極組件，其包括負極活性材料和負極電解質(zhì)，負極電解質(zhì)相對于負極活性材料還原性穩(wěn)定；及正極組件，其包括正極活性材料和正極電解質(zhì)，正極電解質(zhì)相對于正極活性材料氧化性穩(wěn)定；其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)不同。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)中的至少一種包括干性聚合物。
3.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)包括至少一種鋰Τττ . ο
4.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，還包括在負極組件的至少一部分和正極組件的至少一部分中的電子導(dǎo)電顆粒。
5.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，還包括在負極組件和正極組件之間的隔膜電解質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極組件包含與負極電解質(zhì)混合的負極活性材料的顆粒。
7.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極活性材料包括石墨。
8.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極活性材料包括鋰金屬。
9.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極活性材料包括選自下組的材料Li-Al、 Li-Si、Li-Sn 和 Li_Mg。
10.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極活性材料包括選自以下的材料硅， 錫(Sn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵 0 )、鈷(Co)、猛(Mn)、鋅(Zn) JB (In),Ig (Ag)、鈦(Ti)、鍺 (Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)和鉻(Cr)的硅合金，氧化硅，碳化硅，石墨及其混合物。
11.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極組件包括鄰近負極電解質(zhì)層的含有負極活性材料的層。
12.如權(quán)利要求11所述的電化學(xué)電池，其中，負極活性材料包括鋰或鋰合金箔。
13.如權(quán)利要求12所述的電化學(xué)電池，其中，鋰合金箔包含鋰-鋁合金，其鋁含量不大于0. 5重量％。
14.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)是固體電解質(zhì)，其屈服應(yīng)變大于或等于負極材料的最大體積膨脹。
15.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極組件還包括多個空隙。
16.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極組件包括與正極電解質(zhì)混合的正極活性材料的顆粒。
17.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極組件包括鄰近正極電解質(zhì)層的含有正極活性材料的層。
18.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料描述為通式LiA1^MyBxO2,其中A包括選自Mn、Co和Ni的至少一種過渡金屬；M包括至少一種選自B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Al、In、Nb、Mo、W、Y 和 Rh 的元素；B 包括至少一種選自 Al、Fe、Mn、 Mg的元素；χ為1 ；以及y為0彡y彡1。
19.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料描述為通式LiAxM2_xY4，其中，禾口 M選自Mn、Ni、Co、Cu、V、Fe禾口 Cr ;Y是0或S ；以及χ為0彡χ彡2。
20.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料描述為通式 Li(Ni。5_xCo。5_xM2x)02，其中 M選自 Al、Mg、Mn、Ti，以及 χ 為 0 彡 χ 彡 0. 2。
21.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料描述為通式 Li(Ni。5_xMn。5_xM2x)02，其中 M選自 Al、Mg、Co、Ti 和 Fe，以及 χ 為 0 彡 χ 彡 0. 2。
22.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料描述為通式 Li (Ni1/3-xMn1/3-xCo1/3-xMx) O2 其中，M 選自 Al、Mg 和 Fe，以及χ為0 彡χ彡0.1。
23.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料描述為通式Lix(FeyMh)PO4, 其中，M包含至少一種選自Mn、Co和Ni的元素；χ為0.9彡χ彡1. 1 ；以及y為0彡y彡1。
24.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料包含電化學(xué)活性陽離子，且少于10%的電化學(xué)活性陽離子在45-80°C的溫度的500次循環(huán)后從正極活性材料中溶出。
25.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料包含電化學(xué)活性陽離子，且少于5%的電化學(xué)活性陽離子在45-80°C的溫度的500次循環(huán)后從正極活性材料中溶出。
26.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，正極活性材料包含電化學(xué)活性陽離子，且少于的電化學(xué)活性陽離子在45-80°C的溫度的500次循環(huán)后從正極活性材料中溶出。
27.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)各自獨立地選自干性聚合物電解質(zhì)和干性嵌段共聚物電解質(zhì)。
28.如權(quán)利要求27所述的電化學(xué)電池，其中，嵌段共聚物是雙嵌段共聚物或三嵌段共聚物。
29.如權(quán)利要求觀所述的電化學(xué)電池，其中，嵌段共聚物的第一嵌段是離子導(dǎo)電的， 并選自聚醚類、聚胺類、聚酰亞胺類、聚酰胺類、碳酸烷基酯類、聚腈類、聚硅氧烷類、聚膦嗪類、聚烯烴類、聚二烯類及其組合。
30.如權(quán)利要求觀所述的電化學(xué)電池，其中，嵌段共聚物的第一嵌段包括離子導(dǎo)電的梳型聚合物，所述梳型聚合物包括主鏈和側(cè)基。
31.如權(quán)利要求30所述的電化學(xué)電池，其中，主鏈包括選自下組的一種或多種聚硅氧烷類、聚膦嗪類、聚醚類、聚二烯類、聚烯烴類、聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類及其組合。
32.如權(quán)利要求30所述的電化學(xué)電池，其中，側(cè)基包括選自以下的一種或多種低聚醚類、取代的低聚醚類、腈基類、砜類、硫醇類、聚醚類、聚胺類、聚酰亞胺類、聚酰胺類、碳酸烷基酯類、聚腈類、其他極性基團及其組合。
33.如權(quán)利要求觀所述的電化學(xué)電池，其中，嵌段共聚物的第二嵌段選自聚苯乙烯、氫化聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基環(huán)己烷、聚酰亞胺、聚酰胺、聚丙烯、聚烯烴類、聚(叔丁基乙烯基醚)、聚(甲基丙烯酸環(huán)己酯)、聚(環(huán)己基乙烯基醚)、聚(叔丁基乙烯基醚)、聚乙烯、碳氟化合物類、聚偏二氟乙烯、和包含苯乙烯、甲基丙烯酸酯和/或乙烯基吡啶的共聚物。
34.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，電池循環(huán)500次期間的Li循環(huán)效率大于 99. 9%。
35.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，電池循環(huán)500次期間的Li循環(huán)效率大于 99. 7%。
36.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，在負極組件和/或正極組件，循環(huán)10次后存在阻抗值，且循環(huán)500次后值增加不超過40 %。
37.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，在負極組件和/或正極組件，循環(huán)10次后存在阻抗值，且循環(huán)500次后阻增加不超過20%。
38.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，在負極組件和/或正極組件，循環(huán)10次后存在阻抗值，且循環(huán)500次后值增加不超過10%。
39.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，循環(huán)10次后存在容量值，且循環(huán)500次后值降低不超過40%。
40.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，循環(huán)10次后存在容量值，且循環(huán)500次后值降低不超過20%。
41.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，循環(huán)10次后存在容量值，且循環(huán)500次后值降低不超過10%。
42.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中，負極組件的離子導(dǎo)電率與正極組件的離子導(dǎo)電率之間的差異不超過25 %。
43.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，還包括負極組件和正極組件之間的隔膜電解質(zhì)， 所述隔膜電解質(zhì)與負極電解質(zhì)和/或正極電解質(zhì)中的至少一種不同。
44.如權(quán)利要求43所述的電化學(xué)電池，其中，隔膜電解質(zhì)選自陶瓷電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)和嵌段共聚物電解質(zhì)。
45.如權(quán)利要求43所述的電化學(xué)電池，其中，隔膜電解質(zhì)包括固體電解質(zhì)。
46.如權(quán)利要求43所述的電化學(xué)電池，其中，負極組件的導(dǎo)電率、正極組件的導(dǎo)電率和隔膜電解質(zhì)的導(dǎo)電率相互之間的差異都在25 %以內(nèi)。
47.一種電化學(xué)電池，包括復(fù)合負極，其包括負極活性材料和負極電解質(zhì)，負極電解質(zhì)相對于負極活性材料還原性穩(wěn)定；復(fù)合正極，其包括正極活性材料和正極電解質(zhì)，正極電解質(zhì)相對于正極活性材料氧化性穩(wěn)定；及隔膜電解質(zhì)，在負極和正極之間；其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)不同。
48.如權(quán)利要求47所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)、正極電解質(zhì)和隔膜電解質(zhì)中的至少一種包括干性聚合物。
49.如權(quán)利要求47所述的電化學(xué)電池，其中，隔膜電解質(zhì)不同于負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)這兩者。
50.如權(quán)利要求47所述的電化學(xué)電池，其中，負極可以適應(yīng)循環(huán)時負極活性材料的體積膨脹和收縮。
51.如權(quán)利要求47所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)中的至少一種包括嵌段共聚物。
52.一種電化學(xué)電池，包括負極，其包括鋰金屬膜和相對于鋰金屬還原性穩(wěn)定的負極電解質(zhì)膜；及正極，其包括鎳鈷鋁氧化物和相對于鎳鈷鋁氧化物氧化性穩(wěn)定的正極電解質(zhì)；其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)不同。
53.如權(quán)利要求52所述的電化學(xué)電池，其中，負極電解質(zhì)和正極電解質(zhì)中的至少一種包括干性聚合物。
全文摘要
提供用于電化學(xué)電池的電極組件。負極組件包括負極活性材料和特別選擇其在負極中的有用性能的電解質(zhì)。這些性質(zhì)包括還原穩(wěn)定性和適應(yīng)負極活性材料的膨脹和收縮的能力。同樣地，正極組件包括正極活性材料和特別選擇其在正極中的有用性能的電解質(zhì)。這些性能包括氧化穩(wěn)定性和阻止用于正極活性材料中的過渡金屬溶出的能力。第三電解質(zhì)可以用作負極和正極之間的隔膜。
文檔編號H01M4/60GK102272990SQ200980153500
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者H·B·埃陶尼, I·格爾, M·辛, N·P·巴爾薩拉 申請人:西奧公司