[发明专利]锂离子电池单元和模块

说明书

提供一种电化学电池单元。所述电化学电池单元包含含有第一基于锂金属的材料的正电极(12)，所述第一基于锂金属的材料包含一种或更多种过渡金属离子，其中所述正电极(12)相对于锂金属电势具有4.5伏或更大的操作电压。所述电化学电池单元还包含由包括溶剂和锂盐的成分形成的电解质(18)。所述溶剂包含至少一种碳酸酯。所述电化学电池单元还包含含有第二基于锂金属的材料的负电极(14)，所述第二基于锂金属的材料包含一种或更多种过渡金属离子。

背景技术

本公开总的来说涉及电池和电池模块的领域。更具体地说，本公开涉及可以用于电池模块的锂离子(Li离子)电池单元。

本部分旨在向读者介绍可能与下文描述和/或主张的本公开的各种方面相关的领域的各种方面。此论述被认为有助于向读者提供背景信息以便于较好地理解本公开的各种方面。因此，应理解，这些陈述应以此角度来阅读，而不是对现有技术的承认。

使用一个或更多个电池系统来为车辆提供全部或部分动力的车辆可被称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义为包含将电功率用于全部或部分车辆动力的所有以下车辆或其任何变化或组合。例如，xEV包含利用电力来提供全部动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员应了解的，也被视为xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统和电池供电的电推进系统(例如，48伏(V)或130V系统)组合。随着技术不断发展，需要对这些车辆提供改进的电源(具体地说，电池模块)。例如，包含具有相对高的标称电压的电池单元的电池模块可以减小电池模块的尺寸和成本，这是因为较少电池单元被包含在电池模块内。然而，具有电压超过4.3伏(V)的阴极的锂离子电池单元的性能非常依赖于电解质的稳定性。因为电解质中的主要溶剂是环状碳酸酯和线型碳酸酯，所以它们与阴极表面的氧化反应可以导致不可逆的损耗和服务容量衰减。这种反应通常局限于将那些溶剂替换为较稳定的可被氟化的溶剂或者使用可在氧化电极表面上形成保护层的添加剂。

发明内容

下文阐述本文所公开的某些实施例的概述。应理解，呈现这些方面仅是为了向读者提供对这些实施例的简要概述，并且这些方面并非意在限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文可能没有阐述的各种方面。

本发明的实施例除了其他之外还涉及一种电化学电池单元。电化学电池单元包含正电极，所述正电极包含第一基于锂金属的材料，所述第一基于锂金属的材料包含一种或更多种过渡金属离子，其中所述正电极具有4.5伏或更大的操作电压。所述电化学电池单元还包含由包括溶剂和锂盐的成分形成的电解质。所述溶剂包含至少一种碳酸酯。所述电化学电池单元还包含负电极，所述负电极包含第二基于锂金属的材料，所述第二基于锂金属的材料包含一种或更多种过渡金属离子。

本发明的实施例还涉及一种电池模块。所述电池模块包含多个电化学电池单元。每个电化学电池单元包含正电极，所述正电极包含第一锂金属氧化物材料或稳定化的锂金属磷酸盐材料，所述第一锂金属氧化物材料和所述锂金属磷酸盐材料各自都包含一种或更多种过渡金属离子。每个电化学电池单元还包含由包括溶剂和锂盐的成分形成的电解质。所述溶剂包含至少一种碳酸酯。每个电化学电池单元还包含负电极，所述负电极包含稳定化的第二锂金属氧化物材料或稳定化的锂金属硫化物材料，所述第二锂金属氧化物材料和所述锂金属硫化物材料各自都包含一种或更多种过渡金属离子。

附图说明

一经阅读以下具体实施方式并参照附图就可以更好地理解本公开的各种方面，其中：

图1是根据本公开的一方面锂离子电池的示意图；

图2是根据本公开的一方面电化学电池单元(例如，Li₄Ti₅O₁₂/LiNi_1/3Mn_2/3O₄)的放电曲线的图形表示；以及