申请/专利权人：I-TEN公司

申请日：2022-06-29

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117897822A

主分类号：H01M4/04

分类号：H01M4/04;H01M4/02;H01M10/0525;H01M10/34;H01M4/58;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/1391;H01M4/131

优先权：["20210630 FR 2107016","20210630 FR 2107017","20211223 FR 2114445","20211223 FR 2114448"]

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：锂离子电池，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，该第一多孔电极由选自由包含以下的组的材料制成：Nb2‑xM1xO5‑δM3，Nb18‑xM1xW16‑yM2yO93‑δM3，Nb16‑xM1xW5‑yM2yO55‑δM3，Nb2O5‑δ，其中0≤δ≤2，Nb18W16O93‑δ，其中0≤δ≤2，Nb16W5O55‑δ，其中0≤δ≤2，Li4Ti5O12和Li4Ti5‑xMxO12，其中M＝V、Zr、Hf、Nb、Ta且0≤x≤0.25，该多孔隔膜由电绝缘无机材料制成，该第二多孔电极由磷酸盐或氧化锂制成，其中所述电池的电解质是被密封在多孔层中的填充有锂离子的液体，这三个多孔层中的每一个都不含粘结剂且具有20体积％至70体积％的孔隙率。

主权项：1.一种锂离子电池，优选选自容量不超过1mAh的微电池和容量大于1mAh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：-第一电极是阳极，包括由材料PA制成的多孔层，所述材料PA选自由以下组成的组：Nb2-xM1xO5-δM3δ，其中■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；■M3为至少一种卤素，优选选自F、Cl、Br、I或其混合物■并且其中0≤x≤1且0≤δ≤2，Nb18-xM1xW16-yM2yO93-δM3δ，其中■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；■M1和M2可以彼此相同或不同，■M3为至少一种卤素，优选选自F、Cl、Br、I或其混合物，■并且其中0≤x≤1，0≤y≤2且0≤δ≤2，Nb16-xM1xW5-yM2yO55-δM3δ，其中■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；■M1和M2可以彼此相同或不同，■M3为至少一种卤素，优选选自F、Cl、Br、I或其混合物，■并且其中0≤x≤1，0≤y≤2且0≤δ≤2，Nb2O5-δ，其中0≤δ≤2，Nb18W16O93-δ，其中0≤δ≤2，Nb16W5O55-δ，其中0≤δ≤2，Li4Ti5O12和Li4Ti5-xMxO12，其中M＝V、Zr、Hf、Nb、Ta且0≤x≤0.25，其中部分氧原子可以被卤素原子取代和或可以被卤素原子掺杂，并且所述层不含粘结剂，其孔隙率为20体积％至70体积％，优选25体积％至65体积％，甚至更优选30体积％至60体积％，-所述隔膜包括由电绝缘无机材料E制成的多孔无机层，所述电绝缘无机材料E优选选自：○Al2O3、SiO2、ZrO2，和或○选自以下的材料：锂化磷酸盐，任选地含有至少一种选自以下的元素：Al、Ca、B、Y、Sc、Ga、Zr；或锂化硼酸盐，其可以任选地含有至少一种来自以下的元素：Al、Ca、Y、Sc、Ga、Zr；所述材料优选选自由以下组成的组：锂化磷酸盐，优选选自：NaSICON型锂化磷酸盐、Li3PO4；LiPO3；Li3Al0.4Sc1.6PO43，称为“LASP”；Li1+xZr2-xCaxPO43，其中0≤x≤0.25；Li1+2xZr2-xCaxPO43，其中0≤x≤0.25，例如Li1.2Zr1.9Ca0.1PO43或Li1.4Zr1.8Ca0.2PO43；LiZr2PO43；Li1+3xZr2P1-xSixO43，其中1.8x2.3；Li1+6xZr2P1-xBxO43，其中0≤x≤0.25；Li3Sc2-xMxPO43，其中M＝Al或Y且0≤x≤1；Li1+xMxSc2-xPO43，其中M＝Al、Y、Ga或这三种元素的混合物且0≤x≤0.8；Li1+xMxGa1-yScy2-xPO43，其中0≤x≤0.8，0≤y≤1且M＝Al和或Y；Li1+xMxGa2-xPO43，其中M＝Al和或Y且0≤x≤0.8；Li1+xAlxTi2-xPO43，其中0≤x≤1，称为“LATP”；或Li1+xAlxGe2-xPO43，其中0≤x≤1称为“LAGP”；或Li1+x+zMxGe1-yTiy2-xSizP3-zO12，其中0≤x≤0.8且0≤y≤1.0且0≤z≤0.6且M＝Al、Ga或Y或这些元素中的两种或三种的混合物；Li3+ySc2-xMxQyP3-yO12，其中M＝Al和或Y且Q＝Si和或Se，0≤x≤0.8且0≤y≤1；或Li1+x+yMxSc2-xQyP3-yO12，其中M＝Al、Y、Ga或这三种元素的混合物且Q＝Si和或Se，0≤x≤0.8且0≤y≤1；或Li1+x+y+zMxGa1-yScy2-xQzP3-zO12，其中0≤x≤0.8，0≤y≤1，0≤z≤0.6，其中M＝Al和或Y且Q＝Si和或Se；或Li1+xZr2-xBxPO43，其中0≤x≤0.25；或Li1+xM3xM2-xP3O12，其中0≤x≤1且M3＝Cr、V、Ca、B、Mg、Bi和或Mo，M＝Sc、Sn、Zr、Hf、Se或Si，或这些元素的混合物；所述多孔无机层不含粘结剂，其孔隙率为20体积％至70体积％，优选25体积％至65体积％，甚至更优选30体积％至60体积％；-第二电极是阴极，包括由材料PC制成的多孔层，所述材料PC选自由以下组成的组：-LiFePO4，-式LiFeMPO4的磷酸盐，其中M选自Mn、Ni、Co、V，-氧化物LiMn2O4，Li1+xMn2-xO4，其中0x0.15，LiCoO2，LiNiO2，LiMn1.5Ni0.5O4，LiMn1.5Ni0.5-xXxO4，其中X选自Al，Fe，Cr，Co，Rh，Nd，其他稀土元素例如Sc、Y、Lu、La、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb且其中0x0.1，LiMn2-xMxO4其中M＝Er、Dy、Gd、Tb、Yb、Al、Y、Ni、Co、Ti、Sn、As、Mg或这些化合物的混合物且其中0x0.4，LiFeO2，LiMn13Ni13Co13O2，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，LiAlxMn2-xO4，其中0≤x0.15，LiNi1xCo1yMn1zO2其中x+y+z＝10；-氧化物LixMyO2，其中0.6≤y≤0.85且0≤x+y≤2，且M选自Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Sn和Sb或这些元素的混合物；Li1.20Nb0.20Mn0.60O2；-Li1+xNbyMezApO2，其中A和Me各自是选自以下的至少一种过渡金属：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg，且其中0.6x1；0y0.5；0.25≤z1；其中A≠Me且A≠Nb，且0≤p≤0.2；-LixNby-aNaMz-bPbO2-cFc，其中1.2x≤1.75；0≤y0.55；0.1z1；0≤a0.5；0≤b.1；0≤c0.8；且其中M、N和P各自是选自由由以下组成的组的至少一种元素：Ti、Ta、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Zr、Y、Mo、Ru、Rh和Sb；-氧化物Li1.25Nb0.25Mn0.50O2；Li1.3Nb0.3Mn0.40O2；Li1.3Nb0.3Fe0.40O2；Li1.3Nb0.43Ni0.27O2；Li1.3Nb0.43Co0.27O2；Li1.4Nb0.2Mn0.53O2；-氧化物LixNi0.2Mn0.6Oy，其中0.00≤x≤1.52；1.07≤y2.4；Li1.2Ni0.2Mn0.6O2；-化合物Li1.9Mn0.95O2.05F0.95，LiVPO4F，FeF3，FeF2，CoF2，CuF2，NiF2，Fe1-xMxOF，其中0x0.2且M是选自由Co、Ni、Mn和Cu组成的组的至少一种元素，-氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0≤x且y≤0.5；LiNixCezCoyMn1-x-yO2，其中0≤x且y≤0.5且0≤z，所述多孔层不含粘结剂，孔隙率为20体积％至70体积％，优选25体积％至65体积％，甚至更优选30体积％至60体积％，所述隔膜包含沉积在所述第一和或第二电极上的多孔无机层，所述多孔无机层不含粘结剂，孔隙率为20体积％至70体积％，优选25体积％至65体积％，甚至更优选30体积％至60体积％。

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百度查询： I-TEN公司 高功率密度且低成本的锂离子电池

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