[发明专利]具有补偿电位材料的金属离子电池

说明书

技术领域

本申请总体上涉及金属离子电池的结构。

背景技术

包括金属离子电池和可再充电金属离子电池的电化学电池包括电极。电 极可以是阳极(负电荷端子)或阴极(正电荷端子)。通常，阳极(或阳极组 件)包括阳极集流体和阳极活性材料，而阴极(或阴极组件)包括阴极集流 体和阴极活性材料。阳极组件和阴极组件可以通过允许离子在阳极组件和阴 极组件之间穿过的微孔层来隔开，同时保持阳极活性材料和阴极活性材料隔 开。金属离子电池的电极可以浸入在容纳在电池中的电解质中，电解质可以 是液体(水性液体、非水性液体)或固体(陶瓷、干的聚合物、凝胶或粉末)。

电化学电池可以具有包括纽扣电池、圆柱形电池、棱柱形电池或袋状电 池的许多构型。电化学电池可以作为牵引电池用在混合动力车辆和纯电动车 辆中，以提供推动功率并且还可以提供用于一些配件的功率。

发明内容

一种金属离子电池包括浸入在电解质中的阳极组件。阳极组件包括集流 体，集流体具有在第一侧上的阳极材料和在第二侧上的补偿电位材料。阳极 材料具有关于电解质的第一静电位。阳极材料可以与集流体的第一侧和隔膜 接触并且夹在集流体的第一侧和隔膜之间。补偿电位材料可以具有关于电解 质的第二静电位。补偿电位材料可以与集流体的第二侧接触并且具有第二静 电位。第二静电位可以降低阳极组件的合成电位以减少集流体的溶解。

一种可再充电的碱金属离子电池包括层状电极组件。层状电极组件包括： 电化学活性材料，具有第一静电位；集流体，相邻地分层的并接触电化学活 性材料；以及补偿电位材料，具有第二静电位。补偿电位材料可以是相邻地 分层的，并接触集流体。第二静电位可以降低层状电极组件的平均电位。电 位的降低可以减少集流体的溶解。电池还包括与层状电极组件离子接触的电 解质。电化学活性材料可以是硅、氧化钛、石墨、石墨烯、硬碳或软碳，并 且基本不含锂。集流体可以是铜金属、镀铜箔和铜网箔中的一种。碱金属离 子电池可以是锂离子电池。补偿电位材料可以是锂、锂合金或锂化合物。补 偿电位材料可以是层状相邻的，并且与大于阈值面积的集流体接触。

一种可再充电的锂离子电池包括浸入在电解质中的阳极。阳极包括具有 第一侧和第二侧的铜(Cu)集流体。碳质阳极材料可以与第一侧和隔膜接触 并且被夹在第一侧和隔膜之间。锂化材料可以与预定量(例如，至少10％) 的第二侧接触。碳质阳极材料可以是石墨、石墨烯、硬碳或软碳，并且基本 不含锂。锂材料可以是锂、锂合金或锂化合物。铜集流体可以是镀铜箔或铜 网箔。

附图说明

图1是示出典型的动力系和能量储存组件的混合动力车辆的图。

图2是包括多个电池并且由电池能量控制模块监测和控制的可能的电池 组布置的图。

图3A是示例性电化学电池的图。

图3B是包括多个电化学电池的示例性电池的图。

图3C是示例性金属离子电池320的剖视图。

图4是示例性金属离子电池的剖视图。

图5是电化学电池的分解透视图。

具体实施方式

在这里描述本公开的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅是示 例并且其他实施例可以采取各种形式和替换形式。附图未必按比例绘出；一 些特征可以被放大或最小化以显示具体组件的细节。因此，在这里公开的具 体的结构细节和功能细节不解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的 技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理 解的，参考任何一幅附图示出并描述的各种特征可以与在一幅或更多幅其他 附图中示出的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。示出的特征的 组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特 征的各种组合和修改可以期望用于具体应用或实施方式。