鋰離子電池部件的制作方法
次級或可再充電鋰離子電池通常用于許多固定和便攜式裝置中，例如在消費電子、汽車和航天工業(yè)中遇到的那些。鋰離子類型的電池廣受歡迎有很多原因，包括相對高的能量密度、與其它類型的可再充電電池相比一般不出現(xiàn)任何記憶效應、相對低的內阻、未使用時的低放電率，以及形成為各種形狀(例如，棱柱形)和尺寸的能力以便有效地填充電動車輛、蜂窩電話和其他電子設備中的可用空間。此外，鋰離子電池在其有用壽命內經(jīng)歷重復的功率循環(huán)的能力使得它們成為有吸引力和可靠的電源。
技術實現(xiàn)要素：
一種鋰離子電池部件包括選自由集電器、負電極和多孔聚合物隔膜組成的組的支撐體。鋰供體i)作為添加劑與非鋰活性材料一起存在于集電器上的負電極中，或ii)作為涂層存在于負電極的至少一部分上，或iii)作為涂層存在于多孔聚合物隔膜的至少一部分上。鋰供體的分子式選自由Li8-yMyP4、Li10-yTiyP4、LixP和Li2CuP組成的組，其中Li8-yMyP4中的M是Fe、V或Mn，并且其中y在1至4的范圍內；Li10-yTiyP4中的y在1至2的范圍內；LixP中，0＜x≤3。
附圖說明
通過參考以下詳細描述和附圖，本公開的實例的特征將變得顯而易見，其中相同的附圖標記對應于類似的但是可能不相同的元件。為了簡潔起見，具有前述功能的附圖標記或特征可以或可以不結合其中出現(xiàn)它們的其它附圖來描述。
圖1是包括鋰離子電池部件的實例的鋰離子電池的實例的示意圖，鋰離子電池部件中的鋰供體包括在負電極中；
圖2是在第一充電操作之后圖1所示的示例性鋰離子電池的示意圖；和
圖3是包括鋰離子電池部件的其它實例的鋰離子電池的另一個實例的示意圖，鋰離子電池部件中的鋰供體包括在負電極上或多孔聚合物隔膜上的涂層中。
具體實施方式
鋰離子電池的納米結構化負電極通常具有較大的表面積，導致較高的不可逆容量損失(IRCL)，部分原因在于形成固體電解質中間相(SEI)或形成不可逆相，其中任一種都消耗另外的活性鋰。已經(jīng)嘗試多種方法來補償SEI中的鋰損失。
作為一種示例性方法，額外容量可并入到電池的正電極上。然而，這種方法降低了電池的能量密度，并且潛在地導致在負電極上的不期望的鋰電緩。
作為另一種方法，可以使用電池的元件的預鋰化。預鋰化為元件提供額外的鋰離子。預鋰化的一個實例涉及將穩(wěn)定的鋰離子顆粒噴射到電池的電極上。然而，由于鋰離子顆粒和典型的電極材料之間的顆粒尺寸不匹配，可能存在未涂覆的電極的空隙，這可能導致電極的非均勻性。電極非均勻性可能不利于電池性能。此外，在該預鋰化過程期間形成熱能，這增加了大規(guī)模生產(chǎn)期間電池的復雜性和成本。具體地，由于鋰離子對水和/或氧的敏感性，噴射過程需要干燥的環(huán)境條件。
其它預鋰化方法包括通過熱蒸發(fā)或濺射工藝在電池的隔膜上施加薄的鋰涂層。這些方法是昂貴的，并且還部分地由于鋰金屬和電極之間的直接接觸而產(chǎn)生大量熱能，特別是在具有大電池單元(例如，＞2Ah電池單元)的電池中。
另一種預鋰化方法包括通過電化學沉積對電極進行預鋰化。然而，該方法可以利用過量的電解質。
本公開的鋰離子電池部件的實例將鋰供體結合到負電極中或多孔聚合物隔膜的表面上。鋰供體是空氣穩(wěn)定的高鋰含量合金/磷化合物，其使鋰離子電池的預鋰化成為可能。通過鋰供體進行的電池的預鋰化還可以改善電池的容量保持、能量密度和耐用性，這導致延長的電池壽命周期和/或驅動范圍(例如，用于混合動力或電動車輛)。該鋰供體也適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
本公開的鋰供體的分子式選自由Li8-yMyP4、Li10-yTiyP4、LixP和Li2CuP組成的組，其中Li8-yMyP4中的M是Fe、V或Mn，并且y在1至4的范圍內；Li10-yTiyP4中的y在1至2的范圍內；LixP中，0＜x≤3。鋰供體的一些具體實例包括Li7MnP4(即Li8-yMyP4，其中M為Mn且y為1)，Li5.5Mn2.5P4(即Li8-yMyP4，其中M為Mn且y為2.5)，Li7VP4即Li8-yMyP4，其中M為V且y為1)，Li3P(即LixP，其中x＝3)和Li9TiP4(即Li10-yTiyP4，其中y為1)。已經(jīng)提出了這些材料中的幾種作為負電極活性材料。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管這些材料可以遞送高容量(例如，可以遞送2596mAh/g的理論容量的Li3P)，但是包括這些材料的負電極的壽命周期是可忽略的。例如，Li7MnP4可以在C/20速率的第一循環(huán)期間遞送1000mAh/g，但是在第4個循環(huán)時容量快速降低至420mAh/g。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于快速容量衰減，該材料不適合用于負電極活性材料，但是其第一循環(huán)容量可以用于預鋰化過程。在本公開的實例中，將鋰供體作為添加劑引入負電極中或者位于負電極或多孔聚合物隔膜的表面上，使得其在形成循環(huán)期間將鋰輸送到負電極。
可以在化學合成和/或其機械工程期間調整鋰供體的粒度(即，球形顆粒的直徑和非球形顆粒的平均直徑)。在本公開的實例中，可調整鋰供體粒度以使添加到電池中的鋰的量被最大化，同時對總電池體積具有最小的影響。在一個實例中，鋰供體粒度范圍為約10nm至約50μm。
如前所述，將鋰供體作為添加劑引入負電極中或者位于負電極或多孔聚合物隔膜的表面上。圖1和圖2示出了在負電極中摻入作為添加劑的鋰供體的鋰離子電池部件，且圖3示出了鋰負電極位于負電極表面或多孔聚合物隔膜表面上的涂層的鋰離子電池部件。
具體參考圖1，鋰離子電池部件11包括支撐體13和在支撐體13上的負電極12。在該實例中，支撐體13是與負電極12電連通的負側集電器18。負側集電器18可以由導電材料形成，例如銅箔或可以用作鋰離子電池10的負端子的另一種金屬。
負電極12包括非鋰活性材料22和鋰供體24。非鋰活性材料22的實例包括i)碳基材料；ii)硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)或鎘(Cd)；iii)硅、鍺、錫、鉛、銻、鉍、鋅、鋁、鈦、鐵(Fe)、錳(Mn)或鎘與其它元素的合金或金屬間化合物(其中合金或化合物是化學計量的或非化學計量的)；iv)硅、鍺、錫、鉛、銻、鉍、鋅、鋁、鐵、鈦、錳、鈷或鎘的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物或碲化物或其混合物或復合物；和v)i、ii、iii和/或iv的任意組合。合適的碳基材料的一些具體實例包括碳、中間相碳、軟碳、硬碳、炭黑、活性炭、天然石墨、人造石墨、熱解石墨、剝離石墨薄片、蠕蟲狀石墨、碳納米纖維、碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、碳纖維、石墨纖維、石墨晶須和焦炭。本公開前述的鋰供體24的任何實例可以用于負電極12。
在一個實例中，非鋰活性材料22可以以大于負電極12的總重量％的0重量％至約98重量％的量存在，并且鋰供體24可以以大于負電極12的總重量％的0重量％至約50重量％的量存在。負電極12的剩余部分可以是粘合劑(0重量％至約20重量％)和/或導電填料(0重量％至約20重量％)和/或各種其它功能添加劑(例如，粘度調整劑等)。
粘合劑可用于在結構上將非鋰活性材料22和鋰供體24保持在一起。粘合劑的實例包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、乙烯丙烯二烯單體(EPDM)橡膠、羧甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)、苯乙烯-丁二烯橡膠羧甲基纖維素(SBR-CMC)、聚丙烯酸(PAA)、交聯(lián)聚丙烯酸-聚乙烯亞胺、聚丙烯酸鋰(LiPAA)、交聯(lián)鋰化聚丙烯酸酯、聚酰亞胺或任何其它合適的粘合劑材料。其它合適的粘合劑可包括聚乙烯醇(PVA)、藻酸鈉或其它水溶性粘合劑。
導電填料可以是導電碳材料。導電碳材料可以是高表面積碳，例如乙炔黑(例如，來自TIMCAL的SUPER導電炭黑)。可以包括導電填料以確?；钚圆牧?2與鋰供體24和負側集電器18之間的電子傳導。
在組裝鋰離子電池10之前，可以根據(jù)本公開的方法的實例形成負電極12。負電極12可以由粉末形式的鋰供體24與粉末形式的非鋰活性材料22混合形成。粉末混合物可以包括大于0重量％至約98重量％的非鋰活性材料22和大于0重量％至約50重量％的鋰供體24。粉末混合物還可以包括粘合劑、導電填料和/或其它添加劑。粉末混合物可以與非水性液體混合成漿料。非水性液體可以是NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、丙酮等。因為鋰供體24不是純鋰或鋰箔，所以鋰金屬與非鋰活性材料22之間沒有直接接觸，并且在漿化過程中產(chǎn)生的熱能被最小化。在該方法的實例中，將漿料涂覆(例如，刮刀涂覆、狹縫模頭涂覆等)涂覆在支撐體13/負側集電器18的一側上，并干燥以在其上形成負電極12。在圖1所示的實例中，在其上形成有負電極12的支撐體13/負側集電器18的一側是與多孔聚合物隔膜16相對的一側。應當理解，漿料可根據(jù)需要涂覆在支撐體/集電器18的相對的第二側上，或兩側上。通過根據(jù)該方法形成負電極12而將負電極預鋰化。負電極12包括與非鋰活性材料22混合的鋰供體24。
參考圖1，完全組裝的鋰離子電池10還包括正電極14和位于正電極14和負電極12之間的多孔聚合物隔膜16。
正電極14包括活性材料26，其可以是非鋰化物質或鋰化物質。用于活性材料26的非鋰化物質的實例包括非鋰化的V2O5或MnO2。用于活性材料26的其它合適的非鋰化物質包括基于石墨烯的材料(例如，石墨烯、氧化石墨烯或具有高比表面積以在電池放電期間捕獲鋰離子的石墨烯氟化物片)，以及具有高比表面積的碳質材料。上述石墨烯基材料和/或碳質材料也可以根據(jù)需要與另一活性材料26結合以充當導電添加劑。
用于活性材料26的鋰化物質的實例包括尖晶石鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鈷氧化物(LiCoO2)、錳-鎳氧化物尖晶石[Li(Mn1.5Ni0.5)O2]、層狀鎳錳鈷氧化物(具有通式xLi2MnO3·(1-x)LiMO2，其中M由Ni、Mn和/或Co的任何比例組成)。層狀鎳錳鈷氧化物的具體實例包括(xLi2MnO3·(1-x)Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2)。用于活性材料26的鋰化物質的其它合適的實例包括Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2，Lix+yMn2-yO4(LMO，0＜x＜1和0＜y＜0.1)或聚陰離子氧化物，例如磷酸鐵鋰(LiFePO4)或磷酸鐵鋰(Li2FePO4F)，或富含鋰的層結構。還有其它鋰化物質也可以用于活性材料26，例如LiNi1-xCo1-yMx+yO2或LiMn1.5-xNi0.5-yMx+yO4(M由Al、Ti、Cr和/或Mg的任何比例組成)(其實例包括LiMn1.5Ni0.5O4或LiMNO4)、穩(wěn)定的鋰錳氧化物尖晶石(LixMn2-yMyO4，其中M由Al、Ti、Cr、Ni、Co和/或Mg的任何比例組成)、鋰鎳鈷鋁氧化物(例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或NCA)、鋁穩(wěn)定的鋰錳氧化物尖晶石(例如LixAl0.05Mn0.95O2)、鋰釩氧化物(LiV2O5)、Li4SiO4、Li2MSiO4(其中M由Co、Fe和/或Mn的任何比例組成)和任何其它高能量鎳錳鈷材料(HE-NMC、NMC或LiNiMnCoO2)?！叭魏伪壤笔侵溉魏卧乜梢砸匀魏瘟看嬖凇Ｒ虼?，在一些實例中，M可以是Al，帶有或不帶有Cr、Ti和/或Mg，或所列元素的任何其它組合。在另一個實例中，可以在鋰過渡金屬基活性材料的任何實例的晶格中進行陰離子取代，以穩(wěn)定晶體結構。例如，任何O原子可以被F原子取代。
正電極14還可以包括任何前述的粘合劑和/或導電填料和/或其它添加劑。在一個實例中，正電極14可以包括高達98％的總重量(即98重量％)的活性材料26，大約0重量％至大約20重量％的導電填料，大約0重量％至約20重量％的粘合劑和約0重量％至約20重量％的其它添加劑。
如圖1所示，正電極14與正側集電器20電連通。正側集電器20可以由導電材料形成，例如鋁或可以用作鋰離子電池10的正電極端子的另一種金屬。
鋰離子電池10的多孔聚合物隔膜16用作電絕緣體(防止發(fā)生短路)、機械支撐體和阻擋件，以防止兩個電極12、14之間的物理接觸。多孔聚合物隔膜16還確保鋰離子(未示出)可以通過填充其孔的電解質(未示出)。
例如，多孔聚合物隔膜16可以由聚烯烴形成。聚烯烴可以是均聚物(衍生自單一單體成分)或雜聚物(衍生自多于一種單體成分)，并且可以是直鏈或支鏈的。如果使用衍生自兩種單體成分的雜聚物，則聚烯烴可以呈現(xiàn)任何共聚物鏈排列，包括那些嵌段共聚物或無規(guī)共聚物。如果聚烯烴是衍生自多于兩種單體成分的雜聚物，則同樣如此。作為實例，聚烯烴可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、PE和PP的共混物，或PE和/或PP的多層結構化多孔膜。市售的多孔聚合物隔膜16包括單層聚丙烯膜，例如來自Celgard，LLC(Charlotte，NC)的CELGARD 2400和CELGARD 2500。應當理解，多孔聚合物隔膜16可以被涂覆或處理，或未涂覆或未處理。例如，多孔聚合物隔膜16可以或可以不涂覆或包括任何表面活性劑處理或其上的陶瓷顆粒。
在其它實例中，多孔聚合物隔膜16可由另一種聚合物形成，其選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰胺(尼龍)、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺-酰亞胺、聚醚、聚甲醛(例如縮醛)、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丁烯、聚烯烴共聚物、丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚硅氧烷聚合物(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并惡唑(PBO)、聚亞苯基(例如密西西比州圣路易斯灣的密西西比聚合物技術公司的PARMAXTM)、聚亞芳基醚酮、聚全氟環(huán)丁烷、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯共聚物和三元共聚物、聚偏二氯乙烯、聚氟乙烯、液晶聚合物(例如，德國Hoechst AG的VECTRANTM和特拉華州威爾明頓市DuPont公司的)、聚芳酰胺、聚苯醚和/或它們的組合。據(jù)信可用于多孔聚合物隔膜16的液晶聚合物的另一個實例是聚(對羥基苯甲酸)。在另一個實例中，多孔聚合物隔膜16可以選自聚烯烴(例如PE和/或PP)和一種或多種上面列出的其它聚合物的組合。
多孔聚合物隔膜16可以是單層或可以是由干法或濕法制備的多層(例如，雙層、三層等)層壓板。
鋰離子電池10的電解質可以是液體、凝膠或聚合物電解質。在一個實例中，電解質包括有機溶劑和溶解在有機溶劑中的鋰鹽。有機溶劑的實例包括環(huán)狀碳酸酯(碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、氟代碳酸亞乙酯)、線性碳酸酯(碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC))、脂族羧酸酯(甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯)、γ-內酯(γ-丁內酯、γ-戊內酯)、鏈結構醚(1，2-二甲氧基乙烷，1，2-二乙氧基乙烷，乙氧基甲氧基乙烷)、環(huán)醚(四氫呋喃，2-甲基四氫呋喃)及其混合物。例如，電解質可以是碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合物。鋰鹽的實例包括LiClO4、LiAlCl4、LiI、LiBr、LiSCN、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(FSO2)2(LIFSI)、LiN(CF3SO2)2(LITFSI)、LiPF6、LiB(C2O4)2(LiBOB)、LiBF2(C2O4)(LiODFB)、LiPF3(C2F5)3(LiFAP)、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2O4)(LiFOP)、LiNO3、LiPF3(CF3)3、LiSO3CF3及其混合物。鋰鹽在電解質中的濃度可以為約1mol/L。也可以將LiNO3作為添加劑添加到電解質中。在這些情況下，鋰鹽的濃度加上LiNO3添加劑可以為約0.6mol/L?？梢允褂萌魏魏线m的聚合物電極，其實例包括聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)或PEO-PS(聚苯乙烯)嵌段共聚物。
雖然在圖1中未示出，但是完全組裝的鋰離子電池10還可以包括連接集電器18、20的外部電路。同樣雖然未示出，但是應當理解，完全組裝的鋰離子電池10可以設置在殼體(例如，金屬或袋)中。
圖1和圖2一起示出了組裝之后(圖1)和第一次充電操作之后(圖2)的鋰離子電池10。在每個圖中，Li離子由其中/其上具有Li離子的元件的陰影表示。完全組裝的電池10中的Li離子在鋰供體24和陰極14之中/之上，如圖1所示。
一旦電池10組裝完成，電池10就在外部電源的充電操作中被充電。圖2示出了處于完全充電狀態(tài)的電池10，其中在負電極12和多孔聚合物隔膜16之間形成有固體電解質中間相(SEI)28。如圖2中的陰影所示，SEI 28、鋰供體24和負電極12中/上具有Li離子。
當?shù)谝淮螌﹄姵?0充電時，Li離子從正電極14提取并被引入負電極12。結果，在負電極12的表面上形成被稱為SEI 28的分解產(chǎn)物。SEI 28包括鋰離子和電解質成分。SEI 28在負電極12和電解質之間建立離子連接，因此希望形成SEI 28。然而，隨著SEI 28的形成，通過正電極14引入到電池中的一部分鋰離子不可逆地結合到SEI 28，并且不再參與電池10的循環(huán)操作。在本公開的示例性電池10中，除了在電池的后續(xù)放電操作期間提供足夠的鋰離子插入正電極14之外，鋰供體24提供額外的鋰離子以向SEI 28補償鋰離子損失。例如，在放電期間，鋰供體Li7MnP4可以經(jīng)歷電化學反應以形成6Li+和LiMnP4(其中后者可以在隨后的充電循環(huán)期間被再鋰化)。
在該實例中，鋰供體24預鋰化負電極12。因此，電池10的不可逆容量損失被最小化，并且其容量保持被最大化。因此，電池10的庫侖效率也最大化。另外，使用本公開的鋰供體24材料來代替純鋰或鋰箔的預鋰化減少或防止在電池10的操作期間不期望的鋰枝晶的形成，從而改善電池10的耐用性。如果電池10用在車輛(未示出)中，則電池10也可具有增加的能量密度，這將延長車輛的行駛范圍。此外，通過在電池10的負電極12側上包括鋰供體24，則不需要如本領域中已知的在正電極14中封裝額外的鋰容量，并且能夠減少或消除諸如負電極12元件的鋰電鍍。
盡管未示出，但應當理解，在鋰離子電池10的放電循環(huán)期間，鋰離子從負電極12跨過多孔聚合物隔膜16而被遷移到正電極14。除了形成SEI 28之外，電池10的后續(xù)充電周期類似于本公開所述的第一周期。隨后的充電循環(huán)使負電極12再次被鋰化。作為實例，在充電期間，LiMnP4(放電后的鋰供體24的實例)可以再鋰化(至少在早期生命周期中)以形成Li7MnP4或其它更多鋰化的化合物，例如Li10MnP4，這取決于存在的過量鋰離子的數(shù)量。
現(xiàn)在參考圖3，示出了包括鋰離子電池部件11′、11″的其他實例的鋰離子電池10′的另一個實例。鋰離子電池部件11′、11″包括支撐體13和形成在支撐體13的至少一部分表面上的涂層32。在鋰離子電池部件11″中，支撐體13是負電極12′，并且在表面29上形成有涂層32。在鋰離子電池部件11′中，支撐體13是多孔聚合物隔膜16，且表面30上形成有涂層32。
負電極12′可以包括單獨的非鋰活性材料22或與粘合劑和/或導電填料和/或其它添加劑結合。在一個實例中，負電極12′不包括鋰供體24，部分是因為鋰供體24存在于在表面29或表面30上形成的涂層32中。可以使用前述的多孔聚合物隔膜16的任何實例。
在該實例中，涂層32由鋰供體24構成。在一個實例中，100％的涂層32由鋰供體24形成。在另一個實例中，添加劑(例如前面列出的粘合劑)可以包括在涂層32中。在這些情況下，鋰供體24構成小于涂層32的100％(例如，低至80重量％)。
在組裝鋰離子電池10′之前，可以根據(jù)本公開的方法的實例形成涂層32。
鋰離子電池部件11′可以通過將粉末形式的鋰供體24與非水性液體混合以形成漿料而形成。如上所述，非水性液體可以是NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、丙酮等。在該方法的該實例中，漿料材料涂覆(例如，刮刀涂覆、狹縫模頭涂覆等)在支撐體13/多孔聚合物隔膜16的一側30的全部或一部分上，并且被干燥以在其上形成涂層32。
鋰離子電池部件11″可以通過將粉末形式的鋰供體24與非水性液體混合以形成漿料而形成?？梢允褂萌魏吻笆龇撬砸后w的實例。在該方法的該實例中，漿料材料涂覆(例如，刮刀涂覆、狹縫模頭涂覆等)在支撐體13/負電極12′的一側29的全部或一部分上，并且被干燥以在其上形成涂層32。
涂層32的厚度可以部分地取決于被涂覆的漿料的厚度。由于在干燥期間除去非水性液體，涂層32可以比涂覆的漿料稍薄。涂層32的厚度可以在約1nm至約20μm的范圍內。在一個實例中，涂層32的厚度為約5nm。
一旦形成了鋰供體涂層32，電池10′就完全組裝在例如殼體(未示出)中。當涂層32形成在多孔聚合物隔膜16的表面30上時，鋰離子電池部件11′可以位于電池10′中，使得涂層32面向負電極12′。當涂層32形成在負電極12′的表面29上時，鋰離子電池部件11″可以位于電池10′中，使得涂層32面向多孔聚合物隔膜16。因此，完全組裝電池10′包括串聯(lián)的負側集電器18、負電極12′、涂層32、多孔聚合物隔膜16、正電極14和正側集電器20，如圖3所示。電極12′、電極14、涂層32和多孔聚合物隔膜16中的每一個都可以浸泡在合適的電解質中。
負側集電器18、正電極14、正側集電器20和電解質可以是上述任何實例。
當?shù)谝淮螌ν耆M裝電池10′充電時，鋰離子從正電極14提取并引入負電極12′中。被稱為SEI 28(圖3中未示出)的分解產(chǎn)物可以形成在涂層32的全部或部分表面上(例如在涂層32和多孔聚合物隔膜16之間)和/或在負電極12′的全部或部分表面上(例如，在負電極12′和涂層32之間)。SEI 28在負電極12′(在一些情況下，通過涂層32)和電池10′的電解質之間建立離子連接。除了在電池10′的放電操作期間提供足夠的鋰離子插入到正電極14中之外，涂層32中的鋰供體24還提供額外的鋰離子以向SEI 28補償損失的鋰。
盡管未示出，但應當理解，在鋰離子電池10′的放電循環(huán)期間，鋰離子從負電極12′，或從負電極12′和涂層32遷移，穿過多孔聚合物隔膜16，最后到達正電極14。除了形成SEI 28之外，電池10′的后續(xù)充電周期也類似于本公開所述的第一周期。
通過提供在負電極12′或多孔聚合物隔膜16上形成的涂層32形式的鋰供體24，電池10′的不可逆容量損失被最小化，并且其容量保持率被最大化。電池10′的庫侖效率進而也被最大化。本公開的鋰供體24的預鋰化還可以減少或防止在電池10′的操作期間不期望的鋰枝晶的形成，從而改善電池10′的耐用性。如果電池10′用于車輛中，則電池10′可具有增加的能量密度，這將延長車輛的行駛范圍。此外，通過在多孔聚合物隔膜16的面向負電極12′的一側30或負電極12′的面對多孔聚合物隔膜16的一側29上包括鋰供體24，不需要在電池10′的正電極14側封裝額外的鋰容量。
還應當理解，另一個實例包括圖1和圖2所示實例的特征與圖3所示實例的組合。例如，鋰離子電池可以包括鋰離子電池部件11(即，其中包括鋰供體24的負側集電器18和電極12)、鋰離子電池部件11′(即，多孔聚合物隔膜16和涂層32，正電極14和正側集電器20)。作為另一個實例，鋰離子電池可包括鋰離子電池部件11(即，包括鋰供體24的負側集電器18和電極12)、鋰離子電池部件11”(即負電極12和在其上形成的涂層32)、多孔聚合物隔膜16、正電極14和正側集電器20。
應當理解，本公開提供的范圍包括所述范圍和所述范圍內的任何值或子范圍。例如，大于0重量％至約50重量％的范圍應當解釋為不僅包括明確列舉的大于0重量％至約50重量％的限度，而且包括單獨的值，例如0.75重量％、15重量％、32重量％、49.5重量％等，以及子范圍，例如約0.25重量％至約35重量％；約2重量％至約25重量％等。此外，當“約”用于描述值時，這意味著包括與所述值的微小變化(高達+/-10％)。
在整個說明書中對“一個實例”、“另一個實例”、“實例”等的引用意味著結合實例描述的特定元件(例如，特征、結構和/或特性)被包括在本公開所描述的至少一個實例中，并且可以或可以不存在于其他實例中。另外，應當理解，除非上下文另外明確指出，否則用于任何實例的所描述的元件可以以任何合適的方式組合在各種實例中。
在描述和要求保護本公開公開的實例時，除非上下文另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括復數(shù)指示物。
雖然已經(jīng)詳細描述了若干實例，但是應當理解，可以修改所公開的實例。因此，前面的描述被認為是非限制性的。
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