【技术实现步骤摘要】
本公开涉及正电极添加剂、包含它们的电极和电化学电池和制造和使用它们的方法。
技术介绍
1、本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
2、需要先进的储能设备和系统以满足各种产品的能量和/或电力需求，所述产品包括汽车产品例如启停系统(例如12v启停系统)、电池组辅助系统、混合动力电动汽车(″hev″)和电动汽车(″ev″)。典型的锂离子电池组包括至少两个电极和电解质和/或隔离件。所述两个电极中的一个可以充当正电极或阴极以及另一个电极可以充当负电极或阳极。填充有液体或固体电解质的隔离件可以设置于所述负电极和正电极之间。所述电解质适合在所述电极之间传导锂离子并且类似于所述两个电极可以是固体和/或液体形式和/或其杂合体。在包括固态电极和固态电解质(或固态隔离件)的固态电池组的情况中，所述固态电解质(或固态隔离件)可以将所述电极物理隔离从而不需要单独的隔离件。
3、许多不同的材料可以用来产生锂离子电池组的组件。在某些变型中，所述负电极可以包含含锂材料例如金属锂，从而电化学电池被认为是锂金属电池组或电池。含锂材料例如金属锂具有各种潜在的优势，包括具有最高的理论容量和最低的电化学电势。因此，锂金属电池组是用于高能量存储系统的最有前景的候选者之一。然而，锂金属电池组也具有潜在的缺点，包括可能呈现不可靠或减弱的性能和潜在的过早电化学电池失效。例如，在金属锂和电解质之间可能发生副反应，这不合乎需要地促进固体-电解质界面(″sei″)的形成和/或连续的电解质分解和/或活性锂消耗。因此，希望开发减少或抑制锂金属副反
技术实现思路
1、本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
2、本公开涉及正电极添加剂、包含它们的电极和电化学电池和制造和使用它们的方法。
3、在各个方面中，本公开提供用于循环锂离子的电化学电池的电活性材料。所述电活性材料可以包含多个电活性材料颗粒，其中所述电活性材料颗粒的至少一部分具有包含硝酸盐的表面涂层。
4、在一方面中，所述硝酸盐可以选自：硝酸锂(lino3)、硝酸铯(csno3)、硝酸钾(kno3)、硝酸铷(rbno3)、硝酸镁(mg(no3)2)及其组合。
5、在一方面中，限定所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的所述至少一部分可以包含由以下化学式表示的材料：
6、lim1xm2ym3zm4(1-x-y-z)o2
7、其中m1、m2、m3和m4各自是独立地选自由以下各项组成的组的过渡金属：镍(ni)、锰(mn)、钴(co)、铝(al)、铁(fe)及其组合，0≤x≤1、0≤y≤1且0≤z≤1。
8、在一方面中，所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的平均颗粒尺寸可以为大于或等于约1微米至小于或等于约20微米，和所述表面涂层可以具有大于或等于约0.1微米至小于或等于约10微米的平均厚度。
9、在各个方面中，本公开提供循环锂离子的电化学电池。所述电化学电池可以包括包含第一电活性材料的第一电极、包含第二电活性材料的第二电极、和设置在所述第一电极和所述第二电极之间的隔离层。所述第二电活性材料可以包含多个电活性材料颗粒，其中所述电活性材料颗粒的至少一部分具有包含硝酸盐的表面涂层。
10、在一方面中，所述硝酸盐可以选自：硝酸锂(lino3)、硝酸铯(csno3)、硝酸钾(kno3)、硝酸铷(rbno3)、硝酸镁(mg(no3)2)及其组合。
11、在一方面中，所述表面涂层中的所述硝酸盐的质量负载(mass loading)可以为大于或等于约0.1mg/cm2至小于或等于约10mg/cm2。
12、在一方面中，具有所述表面涂层的所述部分的电活性材料颗粒可以均匀分布在整个所述第二电极中。
13、在一方面中，所述表面涂层可以是具有大于或等于约0.1微米至小于或等于约10微米的平均厚度的连续涂层，且所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的平均颗粒尺寸可以为大于或等于约1微米至小于或等于约20微米。
14、在一方面中，所述第二电极可以具有多个孔隙和大于或等于约20体积％至小于或等于约50体积％的孔隙率。
15、在一方面中，所述第二电极可以进一步包含与所述第二电活性材料接触的电解质。所述电解质可以包含选自由以下各项组成的组的溶剂：碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸氟代亚乙酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)及其组合。
16、在一方面中，限定所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的所述至少一部分包含由以下化学式表示的材料：
17、lim1xm2ym3zm4(1-x-y-z)o2
18、其中m1、m2、m3和m4各自是独立地选自由以下各项组成的组的过渡金属：镍(ni)、锰(mn)、钴(co)、铝(al)、铁(fe)及其组合，0≤x≤1、0≤y≤1且0≤z≤1。
19、在一方面中，所述第一电活性材料可以包含锂金属。
20、在一方面中，所述电化学电池可以进一步包含与所述第一电活性材料和所述第二电活性材料接触的电解质。所述电解质可以包含选自由以下各项组成的组的溶剂：碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸氟代亚乙酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)及其组合。
21、在各个方面中，本公开提供制备用于循环锂离子的电化学电池的电活性材料的方法。所述方法可以包括将多个电活性材料颗粒与包含大于或等于约0.5m的硝酸盐的前驱体溶液接触以形成混合物，和干燥所述混合物以在限定所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的至少一部分上形成表面涂层。
22、在一方面中，所述硝酸盐可以选自：硝酸锂(lino3)、硝酸铯(csno3)、硝酸钾(kno3)、硝酸铷(rbno3)、硝酸镁(mg(no3)2)及其组合。
23、在一方面中，所述接触可以包括将所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒浸没在所述前驱体溶液中。
24、在一方面中，可以将所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒浸没在所述前驱体溶液中大于或等于约1分钟至小于或等于约5小时的时间。
25、在一方面中，所述接触可以包括将所述前驱体溶液喷涂到所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的暴露的表面上。
26、在一方面中，所述干燥可以包括具有大于或等于约20℃至小于或等于约130℃的温度的真空干燥方法。
27、其他适用领域由本文中提供的描述将变得显而易见。本概述中的描述和具体例子仅意在进行说明并且无意限制本公开的范围。
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1.一种循环锂离子的电化学电池，所述电化学电池包括：
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述硝酸盐选自：硝酸锂(LiNO3)、硝酸铯(CsNO3)、硝酸钾(KNO3)、硝酸铷(RbNO3)、硝酸镁(Mg(NO3)2)及其组合。
3.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述表面涂层中的所述硝酸盐的质量负载为大于或等于约0.1mg/cm2至小于或等于约10mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中具有所述表面涂层的所述部分的电活性材料颗粒均匀分布在整个所述第二电极中。
5.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述表面涂层是具有大于或等于约0.1微米至小于或等于约10微米的平均厚度的连续涂层，且所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的平均颗粒尺寸为大于或等于约1微米至小于或等于约20微米。
6.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述第二电极具有多个孔隙和大于或等于约20体积％至小于或等于约50体积％的孔隙率。
7.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述第二电极进一步包含与所述第二电活性材料接
8.根据权利要求1所述的电化学电池，其中限定所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的所述至少一部分包含由以下化学式表示的材料：
9.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述第一电活性材料包含锂金属。
10.根据权利要求9所述的电化学电池，其进一步包含与所述第一电活性材料和所述第二电活性材料接触的电解质，所述电解质包含选自由以下各项组成的组的溶剂：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)及其组合。
...【技术特征摘要】
1.一种循环锂离子的电化学电池，所述电化学电池包括：
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述硝酸盐选自：硝酸锂(lino3)、硝酸铯(csno3)、硝酸钾(kno3)、硝酸铷(rbno3)、硝酸镁(mg(no3)2)及其组合。
3.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述表面涂层中的所述硝酸盐的质量负载为大于或等于约0.1mg/cm2至小于或等于约10mg/cm2。
4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中具有所述表面涂层的所述部分的电活性材料颗粒均匀分布在整个所述第二电极中。
5.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述表面涂层是具有大于或等于约0.1微米至小于或等于约10微米的平均厚度的连续涂层，且所述多个电活性材料颗粒的电活性材料颗粒的平均颗粒尺寸为大于或等于约1微米至小于或等于约20微米。
6.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述第二电极具有多个孔隙和大于或等于约20体积％至小于或等于约50体积％的孔隙率。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵逸帆，肖兴成，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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