用于在可再充电电池中产生过量Li离子的牺牲添加剂材料制造技术

本公开提供了一种电极，该电极包含电极活性材料和包含Li3N和MN

【技术实现步骤摘要】
用于在可再充电电池中产生过量Li离子的牺牲添加剂材料
[0001]引言
[0002]本技术总体上涉及锂可再充电电池。更具体地，本技术涉及牺牲添加剂，该牺牲添加剂可被添加至阴极或阳极以供应附加的锂离子或增强SEI层。

技术实现思路

[0003]在一个方面中，电极包含电极活性材料和包含Li3N和MN
x
的混合物的产生锂的物质，其中MN
x
可为金属氮化物，该金属氮化物中的金属(M)可包括Na、K、Ca、Mg、Ba、V、Nb、Ti、Zr或Sr，或它们中的任何两者或更多者的混合物。在一些实施方案中，MN
x
可为Ba3N2、NaN3、KN3、VN、NbN、TiN、ZrN、Sr3N2、Ca3N2或Mg3N2，或它们中的任何两者或更多者的混合物。
[0004]在另一方面中，电池包括上述电极、反电极和包含含卤素物质的电解质。在一些实施方案中，电极可以是阴极，并且反电极是阳极。在上述实施方案的任何实施方案中，含卤素物质是含氟化合物。在此类实施方案中，含氟化合物可以是HF。
[0005]在一个方面中，用于锂离子电池的阴极包含阴极活性材料，以及三元锂金属氧化物、三元锂过渡金属磷酸盐或它们的混合物的涂层，其中该三元锂金属氧化物的金属可包括Ti、Mo、Mn、Co、Fe、Bi、W或Ni，或它们中的任何两者或更多者的混合物；并且该三元锂过渡金属磷酸盐的该过渡金属可包括V或Cr，或它们的混合物。在一些实施方案中，三元锂金属氧化物可包括LiTiO2、LiMoO2、Li7Ti
11/>O
24
、Li6MnO4、Li6CoO4、Li5Ti3O8、Li2CoO2、Li6FeO4、Li8BiO6、LiW2O6、或Li6NiO4，或它们中的任何两者或更多者的混合物。在任何此类实施方案中，三元锂过渡金属磷酸盐可包括LiVPO4或LiCrPO4，或它们的混合物。在另一方面中，提供了一种电池，该电池包括本文所述的阴极中的任何阴极。
[0006]在另一方面中，一种生产具有保护涂层的电极的方法包括在液体介质中形成浆料，该浆料包含电极活性材料和包含Li3N和MN
x
的混合物的产生锂的物质，其中MN
x
为金属氮化物，在该金属氮化物中金属(M)可包括Na、K、Ca、Mg、Ba、V、Nb、Ti、Zr或Sr，或它们中的任何两者或更多者的混合物；将该浆料施加至集电器；去除该液体介质以形成电极；将该电极浸入包含含卤素物质的电解质中；以及向该电极施加电压以产生具有保护涂层的电极；其中：该保护涂层包含Li3N、MN
x
和含卤素物质的反应产物；该保护涂层是电绝缘的和离子导电的。在一些实施方案中，含卤素物质是HF。
[0007]此类电池可以包括电池单元组、车辆中的动力单元、或者电动车辆内的电池或电池单元。在另外的方面中，电动车辆包括在本文中体现的电池或电池单元中的任一者。
附图说明
[0008]图1是根据实施例的NaN3和Li3N的反应分布图，示出没有反应。
[0009]图2是根据实施例的VN和Li3N的反应分布图，其示出了在化学反应时Li
+
离子的释放和新的三元Li
‑
M
‑
N化合物的形成。
[0010]图3是示出根据实施例在电极表面上利用具有Li3N的金属氮化物材料的示意图。
[0011]图4是根据一些实施方案的从Li3N获取Li
+
离子并从与Li3N相分离的其他氮化物化
合物形成保护性MF
x
的I型反应的示意图。
[0012]图5是根据各种实施方案的用于在形成稳定的Li
‑
M
‑
N化合物之前通过使二元金属氟化物与Li3N反应产生过量Li离子的II型反应的示意图。
[0013]图6是根据各种实施方案的不产生过量Li但产生保护性氟化物材料的III型反应的示意图。
[0014]图7是在充电时LiTiO2至TiO2的两步转化的图表，其中右侧的下部平稳段(即x＝1至x＝0.5)显示在1.29V发生的LiTiO2至Li
0.5
TiO2反应对比Li/Li
+
，而左侧的上部平台(即x＝0.5至x＝0)显示在1.57V下发生的Li
0.5
TiO2至Li
0.5
TiO2反应对比Li/Li
+
，并且平均而言，LiTiO2至TiO2净反应在1.43V对比Li/Li
+
发生，如实施例的表9中所示。
[0015]图8是示出根据实施例在2.25V发生的LiVPO4至VPO4一步反应对比Li/Li
+
的图表。
[0016]图9是使用LiTiO2产生Li
+
和稳定TiO2涂层的示例来产生Li
+
和稳定涂层材料的示意图。
[0017]图10是根据各种实施方案的电池包的示意图，其示出了产生锂的物质的活化。
[0018]图11是根据各种实施方案的电动车辆的剖视图的图示。
[0019]图12是根据各种实施方案的说明性电池包的描绘。
[0020]图13是根据各种实施方案的说明性电池模块的描绘。
[0021]图14A、图14B和图14C是根据各种实施方案的各种电池的横截面图。
具体实施方式
[0022]下文描述了各种实施方案。应注意，具体实施方案并非旨在作为穷尽描述或作为对本文所讨论的更广泛方面的限制。结合特定实施方案描述的一个方面未必限于该实施方案，并且可与任何其他实施方案一起实践。
[0023]如本文所用，“约”将被本领域普通技术人员理解并且将取决于其所使用的上下文而在一定程度上变化。如果该术语的使用对于本领域普通技术人员来说是不清楚的，考虑到该术语使用的上下文，“约”将意指该特定术语的至多加或减10％。
[0024]除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述要素的上下文中(特别是在所附权利要求书的上下文中)，术语“一”、“一个(种)”和“该”以及类似指示物的使用应被解释为涵盖单数和复数。除非本文中另有说明，否则本文中值范围的列举仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独数值的速记方法，并且每个单独值被并入说明书中，如同其在本文中被单独列举一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法可以以任何合适的次序进行。除非另有说明，否则本文所提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明这些实施方案并且不对权利要求书的范围造成限制。本说明书中的语言不应被解释为表明任何未要求保护的要素是必需的。
[0025]现已发现，电池电极表面处的Li3N和二元氮化物(MN
x
)材料的混合物可分解成Li
+
离子和其他一个或多个稳定相，该Li
+
离子和其他一个或多个稳定相可向它们所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极，所述电极包含电极活性材料和包含Li3N和MN
x
的混合物的产生锂的物质，其中MN
x
为金属氮化物，所述金属氮化物包含选自Na、K、Ca、Mg、Ba、V、Nb、Ti、Zr和Sr，或它们中的任何两者或更多者的混合物的金属(M)。2.根据权利要求1所述的电极，其中所述MN
x
包括Ba3N2、NaN3、KN3、VN、NbN、TiN、ZrN、Sr3N2、Ca3N2或Mg3N2，或它们中的任何两者或更多者的混合物。3.根据权利要求2所述的电极，其中MN
x
包括Ba3N2、NaN3或KN3，或它们中的任何两者或更多者的混合物。4.根据权利要求3所述的电极，其中Li3N与MN
x
的摩尔比为大于0至1。5.根据权利要求2所述的电极，其中MN
x
包括VN、NbN、TiN或ZrN，或它们中的任何两者或更多者的混合物。6.根据权利要求3所述的电极，其中Li3N与MN
x
的摩尔比大于2。7.根据权利要求2所述的电极，其中MN
x
包括Sr3N2、Ca3N2或Mg3N2，或它们中的任何两者或更多者的混合物。8.根据权利要求3所述的电极，其中Li3N与MN
x
的摩尔比大于0.5但小于10。9.一种电池，所述电池包括根据权利要求1所述的电极、反电极和包含含卤素物质的电解质。10.根据权利要求9所述的电池，其中所述含卤素物质是含氟化合物。11.根据权利要求10所述的电池，其中所述含氟化合物是HF。12.一种电极，所述电极包含电极活性材料，以及三元锂金属氧化物、三元锂过渡金属磷酸盐或它们的混合物的涂层，其中所述三元锂金属氧化物的金属包含Ti、Mo、Mn、Co、Fe、Bi、W或Ni，或它们中的任何两者或更多者的混合物；并且所述三元锂过渡金属磷酸盐的所述过渡金属包括V或Cr，或它们的混合物。13.根据权利要求12所述的电极，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：金秀，柳炳哲，C，
申请(专利权)人：瑞维安知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：