【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
根據(jù)至少選定的實(shí)施方式，本公開或本專利技術(shù)致力于新的或改進(jìn)的隔板、電池隔板、電極、陰極、陽極、電池、原電池、系統(tǒng)；和/或設(shè)計(jì)、理解、制造和/或使用用于鋰電池(尤其是二次鋰電池，例如二次鋰離子電池)和/或ce、ess和/或edv電池的此類隔板、電池隔板、電極、陰極、陽極、原電池、系統(tǒng)和/或類似物的方法。根據(jù)至少特定的實(shí)施方式，本公開或?qū)＠夹g(shù)致力于使用這種新思路、定義和/或數(shù)據(jù)來觀察或定義彎曲度、孔隙率、鋰沉積和原電池設(shè)計(jì)的新的或改進(jìn)的方法。另外，本文公開的是用于延長電池壽命、減少電池故障、減少枝晶、減少鋰沉積、保持充電和放電速率、改進(jìn)配置、改善性能和/或類似的方法、系統(tǒng)和電池組件。
技術(shù)介紹
1、對于改進(jìn)的電池隔板，特別是鋰離子電池隔板，與其他諸多需求一起，存在著阻止枝狀結(jié)晶且即使在高溫下也不會(huì)熔化的需求。
2、在鋰離子電池中，碳質(zhì)材料通常被用作鋰離子電池的陽極材料。盡管碳質(zhì)材料的能量密度很高，但充電和放電電壓卻非常接近鋰沉積的電壓。因此，鋰沉積可能會(huì)因過電壓而發(fā)生，特別是在高充電速率下，這會(huì)導(dǎo)致大的極化。鋰金屬在電池內(nèi)的沉積會(huì)引起嚴(yán)重的安全問題，這可能導(dǎo)致熱事件、失控或爆炸。因此，對即使在高充電速率下也不會(huì)發(fā)生鋰沉積的鋰離子電池或原電池有所需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、專利技術(shù)概述
1、根據(jù)至少選定的實(shí)施方式，本公開或?qū)＠夹g(shù)可以解決以上需求、議題或問題；和/或其致力于新的或改進(jìn)的隔板、電池隔板、電極、陰極、陽極、電池、原電池、系統(tǒng)；和/或設(shè)計(jì)、理解、制造和/
2、在一方面，本申請致力于一種改進(jìn)的電池隔板。這種改進(jìn)的隔板在被電解質(zhì)濕時(shí)具有下列特性中的至少一種：無體積或體積小；無質(zhì)量或質(zhì)量輕；盡可能多地吸收液體電解質(zhì)；阻擋或去除電解質(zhì)中的任何有害物質(zhì)；在任何高溫下都不熔化；在任何條件下都不與陰極或陽極反應(yīng)；具有等于或大于鋼的機(jī)械強(qiáng)度；在任何情況下都是電絕緣體；阻止金屬枝晶生長。在一些實(shí)施方式中，隔板具有1種或1種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有2種或2種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有3種或3種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有4種或4種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有5種或5種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有6種或6種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有7種或7種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有8種或8種以上的前述特性。在一些實(shí)施方式中，隔板具有所有9種前述特性或至少所有9種前述特性。
3、在一些實(shí)施方式中，本文上述的電池隔板是多孔的、微孔的或納米孔的電池隔板，并且電池隔板的孔隙填充有離子導(dǎo)電介質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，在其干燥(不添加電解質(zhì))時(shí)、在其被電解質(zhì)潤濕時(shí)或在其干燥(不添加電解質(zhì))和其被電解質(zhì)濕潤這種情況下，孔隙填充有離子傳導(dǎo)介質(zhì)的電池隔板傳導(dǎo)鋰離子。
4、在另一方面，一種能量原電池能在大于或等于3.0c(1c＝2.3ma/cm2)的充電速率下充電而無鋰沉積。在一些實(shí)施方式中，該原電池能在大于或等于3.5c、大于或等于4.0c、大于或等于4.5c或者大于或等于3.0c但低于5.0c的充電速率下充電。
5、該能量原電池至少包括下列：含有鋰的陽極；和陰極。
6、在一些實(shí)施方式中，含有鋰的陽極具有從約50至約200微米的厚度。該厚度也可以是從約60至約200微米或約60至約125微米。在一些實(shí)施方式中，陽極的孔隙率可以大于或等于15％、大于或等于20％、大于或等于30％或者大于或等于40％。在一些實(shí)施方式中，陽極孔隙率可以大于或等于15％但小于或等于50％。在一些實(shí)施方式中，陽極的彎曲度可以小于或等于2.0、小于或等于1.7、小于或等于1.5、小于或等于1.3或者小于或等于1.2。在一些實(shí)施方式中，彎曲度在1.0和2.0之間，優(yōu)選在1.2和2.0之間。甚至更優(yōu)選地，陽極的彎曲度可以大于或等于1.2但小于或等于1.3。
7、在一些實(shí)施方式中，包含鋰的陽極由選自鋰鈷氧化物(lco)；鋰錳氧化物(lmo)；磷酸鐵鋰(lfp)；
8、[li(nixmnycoz)o2]，其中0.33＞x＞0.9且x+y+z＝1；nca[li(nixcoyalz)o2]，其中0.8＞x＞0.9且x+y+z＝1；及其組合中的至少一種材料制成。
9、在一些實(shí)施例中，所述能量原電池的陰極具有從約50至約200微米、從約75至約200微米或者從約75至約150微米的厚度。在一些實(shí)施方式中，陰極的孔隙率可以大于或等于10％、大于或等于15％、大于或等于20％、大于或等于30％、或大于或等于10％，但小于40％。在一些實(shí)施方式中，陰極的彎曲度可小于或等于2.0、小于或等于1.7、小于或等于1.5、小于或等于1.3或者小于或等于1.2。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，陰極的彎曲度可大于或等于1.0但小于或等于2.0。甚至更優(yōu)選地，陰極的彎曲度可大于等于1.2但小于等于1.5。
10、在一些實(shí)施方式中，能量原電池的陰極可由選自下列中的至少一種材料制成：天然石墨、人造石墨、無定形碳、包含錫和/或硅的合金、尖晶石鋰鈦氧化物及其組合。
11、進(jìn)一步地，除了含有鋰的陽極和陰極之外，本文所描述的能量原電池還可包含電解質(zhì)。電解質(zhì)可以選自：碳酸亞乙酯(ec)、碳酸乙基甲基酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸亞丙酯(pc)及其組合。在一些實(shí)施方式中，電解質(zhì)可包含電解質(zhì)添加劑。
12、在一些進(jìn)一步的實(shí)施方式中，本文描述的能量原電池可包括隔板，包括本文所描述的改進(jìn)的隔板。例如，能量原電池可包括含鋰的陽極、陰極和隔板。在一些其他實(shí)施方式中，能量原電池可包括含鋰的陽極、陰極、電解質(zhì)和隔板。
13、在一些實(shí)施方式中，能量原電池可以是一次或二次能量原電池。
14、在另一方面，本文描述了一種含有鋰的陽極。含有鋰的陽極可用于本文所描述的能量原電池中。在一些實(shí)施方式中，含有鋰的陽極具有從約50至約200微米的厚度。厚度也可以是從約60至約200微米，或約60至約125微米。在一些實(shí)施方式中，陽極的孔隙率可以大于或等于15％、大于或等于20％、大于或等于30％或者大于或等于40％。在一些實(shí)施方式中，陽極的孔隙率可以大于或等于15％，但小于或等于50％。在一些實(shí)施方式中，陽極彎曲度可以小于或等于2.0、小于或等于1.7、小于或等于1.5、小于或等于1.3或者小于或等于1.2。在一些實(shí)施方式中，彎曲度在1.0和2.0本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種電池隔板，包含干法工藝多孔膜；該干法工藝多孔膜包括共擠出的多層，每層的厚度在0.1-0.9微米之間，而該干法工藝多孔膜的平均孔徑相對于厚度高達(dá)1微米；所述多層中的至少一層是陶瓷涂層，其包含聚烯烴和陶瓷的混合物，或者所述多層中的至少一層是純陶瓷涂層；
2.如權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述隔板具有JIS?Gurley值10,000或更高；或者，所述離子傳導(dǎo)介質(zhì)選自：聚合物吸入的固態(tài)電解質(zhì)、聚合物吸入的凝膠電解質(zhì)、或聚合物吸入的液體電解質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池隔板，其中，所述電池隔板具有以下中的至少一種：
4.一種能量原電池，其中，該能量原電池具有含鋰的陽極；所述陽極由鋰金屬箔、鋰合金箔(如鋰鋁合金)、鋰金屬和/或鋰合金的混合物構(gòu)成，優(yōu)選含碳(如焦炭、石墨)、鎳、銅；所述陽極不是僅由含鋰的插層間化合物、或含鋰的插入化合物制得；這樣，即使在高充電速率下，鋰離子電池或原電池也不再發(fā)生鋰沉積。
5.如權(quán)利要求4所述的能量原電池，其中，所述陽極包含選自下列中的至少一種材料：
6.如權(quán)利要求4所述的能量原電池，
7.如權(quán)利要求4至6其中之一所述的能量原電池，具有以下中的至少一項(xiàng)：
8.如權(quán)利要求4至6其中之一所述的能量原電池，包含或被包括在二次鋰電池中。
9.一種鋰電池或鋰原電池，其中，包括如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電池隔板。
10.一種防止鋰電池發(fā)生鋰沉積的方法，迫使鋰離子必須穿越被充滿ICM的電池隔板微孔內(nèi)遷移，包括以下措施至少之一：使得電池隔板干法多孔膜的平均孔徑大于其厚度；增設(shè)純陶瓷涂層、或增設(shè)聚烯烴和陶瓷的混合陶瓷涂層；在所述多孔膜的微孔內(nèi)充滿離子傳導(dǎo)介質(zhì)(ICM)，所述ICM包含聚合物和溶劑電解質(zhì)，具有無限Gurley，不流動(dòng)，離子傳導(dǎo)的彎曲度變得總是1；使得所述多孔膜的電阻率大于所述溶劑電解質(zhì)的電阻率，這樣，鋰離子傾向于沿充滿微孔的ICM、更傾向于沿微孔內(nèi)的所述溶劑電解質(zhì)中繼續(xù)遷移。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電池隔板，包含干法工藝多孔膜；該干法工藝多孔膜包括共擠出的多層，每層的厚度在0.1-0.9微米之間，而該干法工藝多孔膜的平均孔徑相對于厚度高達(dá)1微米；所述多層中的至少一層是陶瓷涂層，其包含聚烯烴和陶瓷的混合物，或者所述多層中的至少一層是純陶瓷涂層；
2.如權(quán)利要求1所述的電池隔板，其中，所述隔板具有jis?gurley值10,000或更高；或者，所述離子傳導(dǎo)介質(zhì)選自：聚合物吸入的固態(tài)電解質(zhì)、聚合物吸入的凝膠電解質(zhì)、或聚合物吸入的液體電解質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池隔板，其中，所述電池隔板具有以下中的至少一種：
4.一種能量原電池，其中，該能量原電池具有含鋰的陽極；所述陽極由鋰金屬箔、鋰合金箔(如鋰鋁合金)、鋰金屬和/或鋰合金的混合物構(gòu)成，優(yōu)選含碳(如焦炭、石墨)、鎳、銅；所述陽極不是僅由含鋰的插層間化合物、或含鋰的插入化合物制得；這樣，即使在高充電速率下，鋰離子電池或原電池也不再發(fā)生鋰沉積。
5.如權(quán)利要求4所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張正銘，方偉峰，
申請(專利權(quán))人：賽爾格有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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