[发明专利]用于最小化阴极过渡金属溶解的电极添加剂和涂层

说明书

本申请涉及用于最小化阴极过渡金属溶解的电极添加剂和涂层。提供了包含电极活性材料和陶瓷氢氟酸(HF)清除剂的电极。所述陶瓷氢氟酸(HF)清除剂包括M₂SiO₃、MAlO₂、M₂O‑Al₂O₃‑SiO₂或其组合，其中M为锂(Li)、钠(Na)或其组合。还提供了制造所述电极的方法。

技术领域

本申请涉及包含电极活性材料和陶瓷氢氟酸(HF)清除剂的电极以及制造所述电极的方法。

背景技术

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。

电化学能量存储装置，例如锂离子蓄电池(batteries)，可用于各种产品中，包括汽车产品，例如起停系统(例如12V起停系统)，蓄电池辅助系统(μBAS)，混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)。典型的锂离子蓄电池包括两个电极、隔离件和电解质。锂离子蓄电池还可包括各种端子和封装材料。在电化学电池(cells)中，例如在锂离子蓄电池中，两个电极中的一个充当正电极或阴极，另一个电极充当负电极或阳极。常规可再充电锂离子蓄电池通过在负电极和正电极之间可逆地来回传递锂离子来工作。例如，锂离子可在蓄电池充电期间从正电极移动到负电极，并在蓄电池放电时以相反方向移动。隔离件和/或电解质可设置在负电极和正电极之间。电解质适于在电极之间传导锂离子(或在钠离子蓄电池的情况下传导钠离子)并且与两个电极一样可以是固体形式、液体形式或固-液杂化形式。在包括设置在固态电极之间的固态电解质的固态蓄电池的情况中，固态电解质物理地分离电极从而不需要单独的隔离件。

锂离子蓄电池通常包括阴极活性材料和液体电解质，所述阴极活性材料包括过渡金属(例如LiMnO₂)，所述液体电解质包括例如在碳酸酯基有机溶剂中的LiPF₆。然而，尤其是在从约40℃到约60℃的升高的温度，电解质中的水可以与 LiPF₆反应生成HF、LiF和H₃PO₄。HF可以与阴极活性材料反应，引起过渡金属离子(例如Mn²⁺)的释放。这种过渡金属离子释放现象被称为过渡金属溶解。作为过渡金属溶解的结果，过渡金属离子可以沉淀回到阴极上或迁移到并变得沉积在阳极上，导致阴极活性材料损失、容量衰减、对固体电解质界面层的破坏和/或阻断锂嵌入到负电极中。因此，为了清除HF，已经用陶瓷材料SiO₂和Al₂O₃涂覆隔离件。所述SiO₂和Al₂O₃与HF反应分别生成水合物SiF₄‧XH₂O和AlF₃‧XH₂O。然而，在升高的温度，水分子从所述水合物释放，促进LiPF₆的进一步水解。因此，需要在升高的温度不释放水的HF清除剂。

发明内容

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。

在各个方面中，本申请的技术提供了包含电极活性材料和陶瓷氢氟酸(HF)清除剂的电极，其中所述陶瓷HF清除剂包括M₂SiO₃、MAlO₂、M₂O-Al₂O₃-SiO₂或其组合，其中M为锂(Li)、钠(Na)或其组合。

在一个方面中，所述陶瓷HF清除剂包括 Li₂SiO₃、LiAlO₂、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ 或其组合。