【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本专利技术总体上涉及储能装置的领域，更具体而言，涉及具有由多种活性材料形成的一种或多于一种正极的储能装置，所述多种活性材料包括至少一种利用储能的化学转化机制的活性材料，和至少一种利用储能的离子嵌入机制的其他活性材料。
2、二次储能装置，或简称为可充电电池，是能够通过使电流以与放电过程中的电流相反的方向流过电路在使用后充电至其初始放电前状态的储能装置。储能装置如锂离子电池可具有高能量密度，并提供适用于便携式电子设备、电动交通工具和可再生能源存储中的紧凑的可充电能源。使用金属锂作为负极活性材料的可充电电池允许了比现有技术中为此目的使用石墨的锂离子电池更高的能量密度。
3、从用于工业设备和医疗设备的小型电池到用于电动汽车(ev)和电网储能系统的大型电池，可充电电池在广泛的应用中都具有很高的需求。每种应用都需要一套特定的电化学性能特征，在当今许多关键的且不断增长的应用种类如ev中，电池性能仍被视为满足高性能标准以满足客户需求的主要限制因素。
4、目前，在工业界和学术界中都通常讨论的两种类型的可充电电池是通过活性离子的电化学嵌入/脱嵌来运行的电池，以及通过活性电极材料/电解液材料的转化来运行的电池。最广泛使用的可充电电池(除了内燃机汽车中使用的铅酸电池)是锂离子电池(lib)。一般来说，当今大多数商业化lib使用基于金属氧化物或金属磷酸盐的锂嵌入材料作为正极，基于碳-石墨的嵌入材料作为负极，并在电池充电和放电时通过液体电解液在它们之间来回移动锂离子。
5、尽管lib发展迅速并
技术实现思路
1、如本专利技术所认识到的，需要具有由更便宜的正极材料形成的具有更高能量密度正极的锂离子电池。本专利技术的实施方案提供了通过将传统的锂离子嵌入正极材料与卤素转化正极材料或金属卤化物转化正极材料混合以形成改进的正极来增加可充电锂离子电池正极的能量密度和/或降低可充电锂离子电池正极的成本的方法及其所得到的混合储能装置。
2、根据本专利技术的至少一个实施方案，通过溶解相混合正极锂离子电池(dissolvedphase hybrid cathode lithium-ion battery)，本文也称为第一可充电电池)弥补了当前锂离子电池的缺点并提供了额外的优点。溶解相混合正极锂离子电池包括负极、包含锂离子嵌入宿主的正极、以及包含溶剂和充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物的电解液，其中电解液与负极和正极接触。
3、在实施方案中，正极还包含充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物。
4、在实施方案中，电解液中包含的充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物和正极中包含的充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物是相同的。
5、在实施方案中，电解液中包含的充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物和正极中包含的充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物是不同的。
6、在实施方案中，电解液中包含的充当活性正极转化材料的含卤素化合物是金属卤化物。
7、在实施方案中，金属卤化物在溶剂中离解为相应的卤化物离子和相应的金属离子，并且其中卤化物离子包括i-、br-、cl-或f-中的至少一种，并且金属离子包括li+、al3+、mg2+或na+中的至少一种。
8、在实施方案中，锂离子嵌入宿主选自锂钴氧化物、镍钴铝、锂离子锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、镍钴锰氧化物、磷酸铁锂及其混合物和其组合。
9、在实施方案中，电解液的溶剂选自碳酸酯化合物、杂环化合物、醚、酯、环醚、环酯、腈、醚腈(ethereal nitrile)及其混合物和其组合。
10、在实施方案中，溶解相混合正极锂离子电池还包含一种或多于一种选自空气、氧气、一氧化氮、二氧化氮及其混合物和其组合的氧化性气体。
11、根据本专利技术的至少一个实施方案，通过固相混合正极锂离子电池(本文也称为第二可充电电池)弥补了当前锂离子电池的缺点并提供了额外的优点。公开了固相混合正极锂离子电池。固相混合正极锂离子电池包括负极、包含锂离子嵌入宿主和充当活性正极转化材料的含卤素化合物的正极、以及包含溶剂和含锂化合物的电解液，其中电解液与负极和正极接触。
12、在实施方案中，固相混合正极锂离子电池的正极中包含的充当活性正极转化材料的含卤素化合物是卤素或金属卤化物。
13、金属卤化物包含相应的卤化物离子和相应的金属离子，并且其中卤化物离子包括i-、br-、cl-或f-中的至少一种，并且金属离子包括li+、al3+、mg2+或na+中的至少一种。
14、在实施方案中，电解液中包含的含锂化合物是锂盐。
15、在实施方案中，锂离子嵌入宿主选自锂钴氧化物、镍钴铝、锂离子锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、镍钴锰氧化物、磷酸铁锂及其混合物和其组合。
16、在实施方案中，电解液的溶剂选自碳酸酯化合物、杂环化合物、醚、酯、环醚、环酯、腈、醚腈及其混合物和其组合。
17、在实施方案中，固相混合正极锂离子电池还包含一种或多于一种选自空气、氧气、一氧化氮、二氧化氮及其混合物和其组合的氧化性气体。
18、根据本专利技术的至少一个实施方案，通过形成溶解相混合正极锂离子电池(即，第一可充电电池)的方法，弥补了当前锂离子电池的缺点并提供了额外的优点。该方法包括将包含含锂嵌入材料的浆料涂覆到正极集流体上。该方法还包括将包含金属卤化物或卤素中的至少一种的正极转化材料溶解于溶剂中以形成溶液。该方法还包括将负极、隔膜和正极集流体堆叠以形成溶解相混合正极锂离子电池。溶解相混合正极锂离子电池包括负极、包含溶液的电解液、隔膜和涂覆有浆料的正极集流体，其中电解液的金属卤化物或卤素中的至少一种充当活性正极转化材料。
19、在实施方案中，该方法包括向正极添加第二卤素或第二金属卤化物，其中第二卤素或第二金属卤化物也充当活性正极转化材料。
20、在实施方案中，添加到正极的第二卤素或第二金属卤化物与电解液中包含的卤素或金属卤化物相同。
21、在实施方案中，添加到正极的第二卤素或第二金属卤化物与电解液中包含的卤素或金属卤化物不同。
22、在实施方案中，该方法包括用第二金属卤化物或第二卤素替代部分锂离子嵌入材料，其中第二金属卤化物或第二卤素也充当活性正极转化材料。
23、在实施方案中，替代部分锂离子嵌入材料的第二金属卤化物或第二卤素与电解液中包含的卤素或金属卤化物相同。
24、在实施方案中，替代部分锂离子嵌入材料的第二金属卤化物或第二卤素与电解液中包含的卤素或金属卤化物不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可充电电池，其包括：
2.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述正极还包含充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物。
3.根据权利要求2所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物和所述正极中包含的充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物是相同的。
4.根据权利要求2所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物和所述正极中包含的充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物是不同的。
5.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的充当活性正极转化材料的含卤素化合物是金属卤化物。
6.根据权利要求4所述的可充电电池，其中金属卤化物在溶剂中离解为相应的卤化物离子和相应的金属离子，并且其中卤化物离子包括I-、Br-、Cl-或F-中的至少一种，并且金属离子包括Li+、Al3+、Mg2+或Na+中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述锂离子嵌入宿主选自锂钴氧化物、镍钴铝、锂离子锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、镍钴锰氧化物、磷酸铁
8.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述电解液的溶剂选自碳酸酯化合物、杂环化合物、醚、酯、环醚、环酯、腈及其混合物和其组合。
9.根据权利要求1所述的可充电电池，其还包含一种或多于一种选自空气、氧气、一氧化氮、二氧化氮及其混合物和其组合的氧化性气体。
10.一种可充电电池，其包括：
11.根据权利要求10所述的可充电电池，其中所述正极中包含的充当活性正极转化材料的含卤素化合物是卤素或金属卤化物。
12.根据权利要求11所述的可充电电池，其中所述金属卤化物包含相应的卤化物离子和相应的金属离子，并且其中卤化物离子包括I-、Br-、Cl-或F-中的至少一种，并且金属离子包括Li+、Al3+、Mg2+或Na+中的至少一种。
13.根据权利要求10所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的含锂化合物是锂盐。
14.根据权利要求10所述的可充电电池，其中所述锂离子嵌入宿主选自锂钴氧化物、镍钴铝、锂离子锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、镍钴锰氧化物、磷酸铁锂及其混合物和其组合。
15.根据权利要求10所述的可充电电池，其中所述电解液的溶剂选自碳酸酯化合物、杂环化合物、醚、酯、环醚、环酯、腈及其混合物和其组合。
16.根据权利要求10所述的可充电电池，其还包含一种或多于一种选自空气、氧气、一氧化氮、二氧化氮及其混合物和其组合的氧化性气体。
17.一种形成可充电电池的方法，其包括：
18.根据权利要求17所述的方法，其还包括向所述正极添加第二卤素或第二金属卤化物，其中所述第二卤素或第二金属卤化物也充当活性正极转化材料。
19.根据权利要求18所述的方法，其中添加到所述正极的第二卤素或第二金属卤化物与所述电解液中包含的卤素或金属卤化物相同。
20.根据权利要求19所述的方法，其中添加到所述正极的所述第二卤素或第二金属卤化物与所述电解液中包含的卤素或金属卤化物不同。
21.根据权利要求17所述的方法，其还包括用第二金属卤化物或第二卤素替代部分锂离子嵌入材料，其中所述第二金属卤化物或第二卤素也充当活性正极转化材料。
22.根据权利要求21所述的方法，其中替代部分锂离子嵌入材料的所述第二金属卤化物或第二卤素与所述电解液中包含的卤素或金属卤化物相同。
23.根据权利要求21所述的方法，其中替代部分锂离子嵌入材料的所述第二金属卤化物或第二卤素与所述电解液中包含的卤素或金属卤化物不同。
24.一种形成可充电电池的方法，其包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种可充电电池，其包括：
2.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述正极还包含充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物。
3.根据权利要求2所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物和所述正极中包含的充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物是相同的。
4.根据权利要求2所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的充当活性正极转化材料的第一含卤素化合物和所述正极中包含的充当活性正极转化材料的第二含卤素化合物是不同的。
5.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述电解液中包含的充当活性正极转化材料的含卤素化合物是金属卤化物。
6.根据权利要求4所述的可充电电池，其中金属卤化物在溶剂中离解为相应的卤化物离子和相应的金属离子，并且其中卤化物离子包括i-、br-、cl-或f-中的至少一种，并且金属离子包括li+、al3+、mg2+或na+中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述锂离子嵌入宿主选自锂钴氧化物、镍钴铝、锂离子锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、镍钴锰氧化物、磷酸铁锂及其混合物和其组合。
8.根据权利要求1所述的可充电电池，其中所述电解液的溶剂选自碳酸酯化合物、杂环化合物、醚、酯、环醚、环酯、腈及其混合物和其组合。
9.根据权利要求1所述的可充电电池，其还包含一种或多于一种选自空气、氧气、一氧化氮、二氧化氮及其混合物和其组合的氧化性气体。
10.一种可充电电池，其包括：
11.根据权利要求10所述的可充电电池，其中所述正极中包含的充当活性正极转化材料的含卤素化合物是卤素或金属卤化物。
12.根据权利要求11所述的可充电电池，其中所述金属卤化物包含相应的卤化物离子和相应的金属离子，并且其中卤化物离子包括i-、br-、cl-或f...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗英惠，麦克斯韦·贾莫纳，板仓翼，板桥沙央梨，冢崎玲，铃木克俊，武田一成，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：
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