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掺杂阴极活性材料及其方法技术

技术编号:41771027 阅读:25 留言:0更新日期:2024-06-21 21:47
描述了掺杂阴极活性材料和制造方法。掺杂阴极活性材料实现了具有改进性能的储能设备,包括但不限于改进的能量密度和容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开总体上涉及储能设备,并且具体地涉及用于锂离子电池的掺杂阴极活性材料及其形成过程。


技术介绍

1、电化学储能系统被广泛用来向电子、机电、电化学和其他有用设备提供电力。锂离子电池是电化学储能系统最常见的示例之一,并且锂离子电池的流行是因为与其他电化学储能系统相比,其能量密度更高。锂离子电池由四个主要组件组成:阴极、阳极、电解质和分隔件,并且锂离子电池的成功很大程度上归功于高能量密度电极的开发。

2、锂离子电池中的一些阴极电极由第一行过渡金属氧化物制成,并且阴极活性材料的一些示例包括锂钴氧化物(lco)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、锂锰氧化物(lmo)和磷酸铁锂(lfp)。然而,许多阴极活性材料在被使用在锂离子电池中时具有缺点,包括在重复充电/放电循环中充电容量显著损失。


技术实现思路

1、为了总结本公开以及相对于现有技术所实现的优点,本文描述了本公开的某些目的和优点。并非所有这样的目的或优点都可以在任何特定实施例中被实现。因此,例如,本领域技术人员将认识到,本专利技术可以以实现或优化本文所教导的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种掺杂阴极活性材料,包含具有化学式(I)或化学式(II)的组成的化合物:

2.根据权利要求1所述的掺杂阴极活性材料,其中所述过渡金属元素选自由Ni、Mn、Ti、Co及其组合组成的群组。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的掺杂阴极活性材料,其中所述过渡金属元素选自由Ni、Mn及其组合组成的群组。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中所述过渡金属元素是NixMn1-x,其中x是0.4到0.8的值。

5.根据权利要求4所述的掺杂阴极活性材料,其中所述化合物具有化学式LiNixMn1-xMbO2的组成。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种掺杂阴极活性材料,包含具有化学式(i)或化学式(ii)的组成的化合物:

2.根据权利要求1所述的掺杂阴极活性材料,其中所述过渡金属元素选自由ni、mn、ti、co及其组合组成的群组。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的掺杂阴极活性材料,其中所述过渡金属元素选自由ni、mn及其组合组成的群组。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中所述过渡金属元素是nixmn1-x,其中x是0.4到0.8的值。

5.根据权利要求4所述的掺杂阴极活性材料,其中所述化合物具有化学式linixmn1-xmbo2的组成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中所述掺杂剂元素是选自由al、ca、b、mg、ti、ta、zr、mo、w、y、co、na及其组合组成的群组的金属。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中所述掺杂剂元素是选自由al、ca、mg、ti、ta、co、w、zr及其组合组成的群组的金属。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中所述掺杂阴极活性材料具有至少约1g/cc的振实密度。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中a是0到0.15的值。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的掺杂阴极活性材料,其中b是0.001到0.08的值。

11.一种电极膜,包含根据权利要求1-10中任一项所述的掺杂阴极活性材料。

12.一种阴极电极,包含被安置在集电器上的根据权利要求11所述的电极膜。

13.一种储能设备,包括:

14.根据权利要求13所述的储能设备,其中所述储能设备是电池。

15.根据权利要求14所述的储能设备,其中所述电池被配置为在以c/3的速率进行30个循环之后具有至少约80%的放电容量保持率。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的储能设备,其中所述储能设备的工作电压约为4.35v。

17.一种用于形成根据权利要求1-10中任一项所述的掺杂阴极活性材料的过程,包括:

18.根据权利要求17所述的过程,其中所述掺杂剂材料包含多个颗粒。

19.根据权利要求18所述的过程,其中所述纳米颗粒包含约1μm至约5μm的d50尺寸分布。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的过程,其中所述掺杂剂材料选自由金属、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐及其组合组成的群组。

21.根据权利要求17-20中任一项所述的过程,其中所述掺杂剂材料包含选自由al、ca、b、mg、ti、ta、zr、mo、w、y、co、na及其组合组成的群组的金属元素。

22.根据权利要求21所述的过程,其中所述金属元素选自由al、ca、mg、ti、ta、co、...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·李S·高达V·H·梅塔
申请(专利权)人:特斯拉公司
类型:发明
国别省市:

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