[发明专利]电解电池和估计电解电池充电状态的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及锂离子电池。

技术背景

锂离子电池是可充电的电池，其中在电池充电期间锂阳离子从正极向负极移动，而在电池放电期间则朝相反的方向移动。锂离子电池还包括电解质，其在电池之中通过电流时在正极和负极之间运送锂离子。

发明内容

一种锂离子电池包括正极、负极和操作性地设置于所述正负极之间的电解质。所述负极含有复合材料，该复合材料包括石墨碳和无序碳。

方案1.一种锂离子电池，包括：

正极；

含有复合材料的负极，所述复合材料包括石墨碳和无序碳；以及

操作性地设置在所述正极与负极之间的电解质。

方案2.如方案1所述的锂离子电池，其中所述正极选自i）LiMO₂， 其中M选自过渡金属，ii）LiM₂O₄，其中M选自过渡金属，以及iii）LiMPO₄，其中M选自过渡金属。

方案3.如方案1所述的锂离子电池，其中所述无序碳选自中间相碳微球、石油焦、煤焦、纤维素、糖化物、中间相沥青、合成石墨、碳黑、沥青、煤焦油、活性碳、聚乙炔以及它们的组合。

方案4.如方案1所述的锂离子电池，其中所述复合材料具有由其开路电压与充电状态限定的曲线，使得充电状态在约0.85至约0.95之间时所述复合材料的曲线斜率值小于单有石墨时的斜率值。

方案5.如方案4所述的锂离子电池，其中放电状态在约0.85至约0.95之间时所述复合材料的曲线提供基于所述锂离子电池的电压的可观测的充电状态估计。

方案6.如方案5所述的锂离子电池，其中当充电状态在约0.05至约0.80之间时所述曲线的斜率大致为零。

方案7.如方案1所述的锂离子电池，其中所述复合材料中的石墨的量为约70wt%至约80wt%，并且其中所述复合材料中的无序碳的量为约10wt%至约30wt%。

方案8.一种用于锂离子电池的电极，包括：

由石墨碳和无序碳形成的复合材料，所述复合材料的量为所述负极的约90wt%至约95wt%；以及

至少一种其它材料，其量为约10wt%至约5wt%。

方案9.如方案8所述的电极，其中所述无序碳包括中间相碳微球。

方案10.如方案8所述的电极，其中所述复合材料具有由所述电解电池的开路电势与放电状态限定的曲线，使得放电状态在约0.85至约0.95之间时所述复合材料的曲线斜率值小于单有石墨时的曲线斜率值。

方案11.如方案8所述的电极，其中所述至少一种其它成分包括黏合剂。

方案12.一种估计电解电池充电状态的方法，包括：

形成所述电解电池，该电解电池包括：

       正极；

       包括复合材料的负极，所述复合材料包括石墨碳和无序碳；以及

       操作性地设置在所述正极与负极之间的电解质；

产生所述电解电池的开路电势与充电状态的曲线，所述曲线包括当充电状态在约0.85至约0.95之间时限定的区域，其中所述区域具有比另一电解电池的另一曲线的斜率值小的斜率值，所述另一电解电池包括由石墨碳独自形成的负极；以及

通过所述曲线估计所述电解电池的充电状态。

方案13.如方案12所述的方法，其中所述正极选自i）LiMO₂，其中M选自钴、镍、锰以及它们的组合，ii）LiM₂O₄，其中M选自锰、钛、镍以及它们的组合，以及iii）LiMPO₄，其中M选自铁、锰、钴以及它们的组合。

方案14.如方案12所述的方法，其中所述无序碳选自中间相碳微球、石油焦、煤焦、纤维素、糖化物、中间相沥青、合成石墨、碳黑、沥青、煤焦油、活性碳、聚乙炔以及它们的组合。

方案15.如方案12所述的方法，其中所述电解电池是锂离子电池。

方案16.如方案12所述的方法，其中所述估计在所述电解电池完全放电之前充电状态至少为0.15时完成。

附图说明