[发明专利]具有增强的荷电状态估计的电极

说明书

提供了一种具有增强的荷电状态估计的负极电极。该负极电极包括负极层和负极集流体。负极集流体具有第一侧和第二侧。负极层包括锂钛氧化物和第二负极材料(例如，铌钛氧化物)，第二负极材料设置在负极集流体的第一侧和第二侧中的至少一个侧上，负极集流体具有单层或逐层涂覆的结构。第二负极材料(例如，铌钛氧化物)可以与锂钛氧化物物理混合，或者至少部分涂覆在锂钛氧化物表面上，或其组合。负极电极还包括粘合剂和导电碳。

技术领域

本公开涉及锂离子电池电极，更具体地，涉及具有增强的荷电状态估计的锂离子电池的负极电极。

背景技术

随着信息相关设备、通信设备等的迅速普及，开发可用作这些设备电源的电池的重要性日益增加。此外，在汽车工业中，正在开发可用于电动汽车或混合动力汽车的高功率输出、大能量密度电池。在目前存在的各种类型的电池中，锂离子电池由于其良好的功率密度(快速充电/放电性能)、高能量密度、长循环寿命，以及能够形成各种形状和尺寸从而有效填充电动车辆、移动电话和其他电子设备中的可用空间，因此成为人们关注的焦点之一。

对于锂离子电池的应用，能源管理非常重要。换言之，精确的荷电状态估计直接反映了电池在使用中的即时状态。在所有的估计方法中，基于开路电压的方法响应速度最快，相关算法非常简单，容易校准。因此，优选在某些情况下使用。然而，对于一些具有长而扁平的充电/放电平台的电池化学物质，例如，锂钛氧化物，很难精确地估计荷电状态，因此需要改进电极。

发明内容

因此，尽管目前的锂离子电池达到了预期目的，但仍需要一种新型改进的设计。

在一个实施例中，提供了一种具有增强的荷电状态估计的电池的负极电极。该负极电极包括负极集流体(current collector)和负极层。负极集流体具有第一侧和第二侧。负极层设置在负极集流体的第一侧和第二侧中的至少一侧上。负极层包括锂钛氧化物、第二负极材料(例如，铌钛氧化物)、粘合剂和导电碳。

在一个示例中，负极层包括第一层和第二层。第一层仅具有锂钛氧化物或具有锂钛氧化物和第二负极材料(例如，铌钛氧化物)。第二层仅包括第二负极材料(例如，铌钛氧化物)或包括第二负极材料(例如，铌钛氧化物)和锂钛氧化物。

在一个实施例中，第一层设置在负极集流体的第一侧，并且其中，第二层设置在第一层上，使得第一层设置在第二层和负极集流体的第一侧之间。

在另一实施例中，第二层设置在负极集流体的第一侧，并且其中，第一层设置在第二层上，使得第二层设置在第一层和负极集流体的第一侧之间。

在另一实施例中，第一层设置在负极集流体的第一侧，并且其中，第二层设置在负极集流体的第二侧，使得集流体设置在第一层和第二层之间。

在这些实施例中，负极层包括的锂钛氧化物与第二负极材料(例如，铌钛氧化物)的重量比可以为约99％至约1％。此外，锂钛氧化物与第二负极材料(例如，铌钛氧化物)物理混合，或者至少部分涂覆有第二负极材料(例如，铌钛氧化物)。

在另一实施例中，提供了一种具有增强的荷电状态估计的电池。该电池包括正电极、负极和隔膜。正电极包括正极层和正极集流体。负电极包括负极层和负极集流体。电池电极还包括粘合剂和导电碳。负极集流体具有第一侧和第二侧。负极层包括锂钛氧化物和设置在负极集流体的第一侧和第二侧中的至少一侧上的第二负极材料(例如，铌钛氧化物)。隔膜层设置在正电极和负电极之间。

在一个示例中，负极层包括第一层和第二层。第一层仅具有锂钛氧化物或具有锂钛氧化物和第二负极材料(例如，铌钛氧化物)。第二层仅包括第二负极材料(例如，铌钛氧化物)或包括第二负极材料(例如，铌钛氧化物)和锂钛氧化物。

在另一实施例中，第一层设置在负极集流体的第一侧。此外，第二层设置在第一层上，使得第一层设置在第二层和负极集流体的第一侧之间。