【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于储存电能的电化学系统领域，并且更具体地涉及锂离子电池的领域。本专利技术涉及一种新型电池，其具有高功率密度、良好的稳定性，并且可以在非常宽的温度范围(低于-20℃和高于+85℃)内使用。它具有多孔电极，特别选择的材料。它还允许快速充电。它可以以低成本制造，这部分地与制造电极的原材料成本相对低有关。
技术介绍
1、电子工业需要不同形式、不同用途和不同技术规格的二次电池。尤其迫切需要二次微电池，例如以确保时钟备份功能、存储器的断电保护功能或自主传感器、智能卡和rfid标签的能量缓冲存储功能。事实上，这些电子器件通常包括基于不同技术的电能产生源，用于捕获周围的能量。例如，这些可以是用于将电磁波转换成电流的光电池或整流天线，或者热电堆。
2、然而，所有这些能源生产源都不是很强大，并且它们的运行取决于它们的环境。此外，为了保证装置的运行，必须能够可靠地存储该能量，并且在产生这些能量后将其保存，直到电子器件需要它来执行特定功能，例如可以是发射信号或执行计算。这些特定的通信功能等通常需要短时间内的高电流。例如，为了在网络上进行通信，电子器件可能需要几十毫安的电流持续几百毫秒。这样的微电池的容量通常在大约10μa.h至大约0.5ma.h。在复杂电路中，可以优选具有大于1ma.h的更高容量的电池，特别是对于5g类型的移动通信协议中的应用。
3、此外，传感器或其他电子器件通常放置在室外，必须能够在非常宽的温度范围内工作，通常范围为-40℃至+85℃。迄今为止，还没有能够执行所有这些功能的电子元件。为了使电池(
4、本专利技术旨在生产一种电池，特别是微电池，其为电子元件的形式，该电子元件可以表面安装(表面安装元件，smd)在电子电路上并通过回流焊接组装，并且其允许存储大量能量而所需空间小，以满足电子工业的小型化需求。为了确保小型化，根据本专利技术的微电池必须结合电池和超级电容器的特性。
5、事实上，电池能够提供的电流与其容量成正比。以目前的技术，容量为几十甚至几百μah的微电池很难输送几十ma的电流。事实上，对于其中功率最大的可充电锂离子电池而言，其电流密度约为10至50c。换句话说，功率p与能量e的比率(p/e比)为10,能够提供10c的电池必须具有5mah的容量才能提供50ma的电流。
6、因此，可用于为自主传感器供电的电池必须具有几mah的容量，以便能够为自主传感器的通信瞬态供电。因此，它们不仅仅是微电池，还是迷你电池、钮扣电池或smd元件。根据本专利技术的电池凭借其高性能、寿命和自主性，允许确保所有连接物体的运行。迷你电池尤其能够满足任何物联网电信协议的能量需求。微电池允许满足机器之间的任何通信协议的低能量要求，缩写为m2m(machine to machine)，特别是在诸如蓝牙、lorawan、zigbee网络的低功率扩展网络中，这些网络被设计成便于传感器和其他连接装置之间以低数据速率进行远距离通信。
7、另一方面，虽然锂离子电池满足自放电要求，但其工作温度范围仍然非常有限。使用基于溶剂的液体电解质和石墨阳极的锂离子电池只能在60℃左右的温度下工作。当超过这个温度时，它们会迅速退化；这种退化会导致电池的热失控和爆炸。
8、汽车工业表达了另一个迫切的需求，它需要低成本的紧凑型电池，即使在低温下也具有非常高的功率密度，并且具有优异的循环寿命。更具体地，特别需要具有这些特征的电池用于配备有内燃机和电动机的混合动力车辆中；在被称为“微混合”或“轻度混合”的技术背景下，这种需求得到了加强。电池的成本，尤其是用于电动车辆的电池的成本，本质上与构成活性材料的原材料的价格有关。为了实现汽车工业的成本目标，因此有必要拥有廉价且大量可得的电池材料。例如，“轻度混合”型车辆的电池销售价格不得超过每kwh$100左右。如果这个成本问题得到解决，也可以考虑在其他电动车辆(电动自行车、电动滑板车、电动踏板)以及其他移动设备(例如电动工具)或固定电能储存设施中使用这些电池。
9、对于这种类型的电池，最适合的架构之一是由阳极组成的电池，该阳极选自由以下组成的组：
10、nb2o5-δ，其中0≤δ≤2，
11、nb18w16o93-δ，其中0≤δ≤2，
12、nb2-xm1xo5-δm3δ其中
13、m1为选自由以下组成的组的至少一种元素：nb、v、ta、fe、co、ti、bi、sb、as、p、cr、mo、w、b、na、mg、ca、ba、pb、al、zr、si、sr、k、ge、ce、cs和sn；
14、m3为至少一种卤素，优选选自f、cl、br、i或其混合物
15、并且其中0≤x≤1且0≤δ≤2，
16、nb18-xm1xw16-ym2yo93-δm3δ，其中
17、○m1和m2为选自由以下组成的组的至少一种元素：nb、v、ta、fe、co、ti、bi、sb、as、p、cr、mo、w、b、na、mg、ca、ba、pb、al、zr、si、sr、k、ge、ce、cs和sn；
18、○m1和m2可以彼此相同或不同，
19、○m3为至少一种卤素，优选选自f、cl、br、i或其混合物，
20、○并且其中0≤x≤1，0≤y≤2且0≤δ≤2，
21、nb16-xm1xw5-ym2yo55-δm3δ，其中
22、○m1和m2为选自由以下组成的组的至少一种元素：nb、v、ta、fe、co、ti、bi、sb、as、p、cr、mo、w、b、na、mg、ca、ba、pb、al、zr、si、sr、k、ge、ce、cs和sn；
23、○m1和m2可以彼此相同或不同，
24、○m3为至少一种卤素，优选选自f、cl、br、i或其混合物，
25、○并且其中0≤x≤1，0≤y≤2且0≤δ≤2，
26、-nb16w5o55-δ，其中0≤δ≤2，
27、-li4ti5o12或tinb2o7，
28、-以及阴极limn2o4和/或lifepo4。
29、-事实上，这些材料几乎不含或不含贵重、昂贵或稀有金属元素，而且合成并不昂贵。此外，li4ti5o12和tinb2o7在高电位下工作，它们与快速充电兼容并具有优异的循环性能。
30、化合物
31、-nb2-xm1xo5-δm3δ其中
32、-m1为选自由以下组成的组的至少一种元素：nb、v、ta、fe、co、ti、bi、sb、as、p、cr、mo、w、b、na、mg、ca、ba、pb、al、zr、si、sr、k、ge、ce、cs和sn；
33、-m3为至少一种卤素，优选选自f、cl、br、i或其混合物
34本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池，优选选自容量不超过1mA h的微电池和容量大于1mA h的电池，包括至少一个堆叠，所述堆叠依次包括：第一电子集电器、第一多孔电极、多孔隔膜、第二多孔电极和第二电子集电器，已知所述电池的电解质是被限制在多孔层中的填充有锂离子的液体，所述电池的特征在于：
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于两个多孔层中的至少一个，优选由材料PC制成的多孔层，在其孔上和孔内包括电子导电性材料涂层，所述电子导电性材料优选为碳或电子导电性氧化物材料，更优选选自以下的电子导电性氧化物材料：
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于所述电子导电性材料涂层涂覆有电绝缘且具有离子导电性的层，所述层的厚度优选为1nm至20nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于第一电极的孔的平均直径小于50nm，和/或无机层的孔的平均直径小于50nm，和/或第二电极的孔的平均直径小于50nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于将包括第一多孔电极层、多孔隔膜和第二多孔电极层的所述堆叠用电解质浸渍，优选锂离子载体相。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种锂离子电池，优选选自容量不超过1ma h的微电池和容量大于1ma h的电池，包括至少一个堆叠，所述堆叠依次包括：第一电子集电器、第一多孔电极、多孔隔膜、第二多孔电极和第二电子集电器，已知所述电池的电解质是被限制在多孔层中的填充有锂离子的液体，所述电池的特征在于：
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于两个多孔层中的至少一个，优选由材料pc制成的多孔层，在其孔上和孔内包括电子导电性材料涂层，所述电子导电性材料优选为碳或电子导电性氧化物材料，更优选选自以下的电子导电性氧化物材料：
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于所述电子导电性材料涂层涂覆有电绝缘且具有离子导电性的层，所述层的厚度优选为1nm至20nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于第一电极的孔的平均直径小于50nm，和/或无机层的孔的平均直径小于50nm，和/或第二电极的孔的平均直径小于50nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于将包括第一多孔电极层、多孔隔膜和第二多孔电极层的所述堆叠用电解质浸渍，优选锂离子载体相。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于所述电解质选自由以下组成的组：
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其特征在于所述材料pa是li4ti5o12和/或所述材料pc是lifepo4和/或所述材料e是li3po4。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其特征在于所述材料pa是li4ti5o12，所述材料pc是limn2o4，所述材料e是li3po4。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其特征在于所述材料pa是li4ti5o12，所述材料pc是limn1.5ni0.5o4，所述材料e是li3po4。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的电池，其特征在于所述材料pa是li4ti5o12，所述材料pc是lini1/xco1/ymn1/zo2，其中x+y+z＝10，所述材料e是li3po4。
11.一种制造根据权利要求1至10中任一项所述的锂离子电池的方法，所述电池包括至少一个堆叠，所述堆叠依次包括：第一电子集电器、第一多孔电极、多孔隔膜、第二多孔电极和第二电子集电器，已知所述电池的电解质是被限制在所述多孔层中的填充有锂离子的液体；
12.根据权利要求11所述的方法，其中在步骤(c)中，第二多孔电极层沉积在...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。