具有固体电解质界面层的电池单元及方法与流程

本公开涉及一种电池单元，更具体地，涉及一种具有固体电解质界面层的电池单元。

背景技术：

1、电动和混合电动车辆技术得益于可充电二次电池的开发和部署，这些电池为车辆传动系统提供能量。二次电池包括锂离子电池，锂离子电池通常包含阴极、阳极、隔膜和电解质。阴极提供锂离子源并决定电池的容量和平均电压。阳极储存并在需要能量时释放从阴极接收的锂离子。隔膜防止阴极和阳极接触，避免电池短路，而电解质在阴极和阳极之间提供介质，锂离子通过该介质移动。电动车辆充电时间是电动车辆中的一个重要因素。极速充电电池单元具有显著缩短充电时间的潜力。

2、因此，虽然目前的电池化学体系达到了其预期目的，但仍需要新的且改进的电池化学体系，以提供更高的稳定性和更好的循环性能。

技术实现思路

1、根据本公开的若干方面，提供了一种车辆电池单元。该车辆电池单元包括阳极集流体、设置在阳极集流体上的阳极、设置在阳极上的固体电解质界面层、设置在固体电解质界面层上的隔膜、设置在隔膜上的阴极以及设置在阴极上的阴极集流体。隔膜包括氮化锂(li3n)，且氮化锂(li3n)诱使锂在阳极上均匀沉积。

2、根据本公开的另一方面，阳极包括石墨、硅碳化物(sic)或硅氧化物(siox)中的至少一种。

3、根据本公开的另一方面，阴极包括锂钴氧化物(lco)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、锂镍钴铝氧化物(nca)、磷酸铁锂(lfp)或锂锰氧化物(lmo)中的至少一种。

4、根据本公开的另一方面，阴极包括磷酸铁锂(lfp)，阳极包括石墨。

5、根据本公开的另一方面，阴极包括磷酸铁锂(lfp)，阳极包括石墨和硅碳复合阳极。

6、根据本公开的若干方面，提供了一种车辆。该车辆包括多个组装在一起的电池单元。每个电池单元包括阳极集流体、设置在阳极集流体上的阳极、设置在阳极上的固体电解质界面层、设置在固体电解质界面层上的隔膜、设置在隔膜上的阴极以及设置在阴极上的阴极集流体。隔膜包括氮化锂(li3n)，且氮化锂(li3n)诱使锂在阳极上均匀沉积。

7、根据本公开的另一方面，阳极包括石墨、硅碳化物(sic)或硅氧化物(siox)中的至少一种。

8、根据本公开的另一方面，阴极包括磷酸铁锂(lfp)，阳极包括石墨。

9、根据本公开的另一方面，阴极包括磷酸铁锂(lfp)，阳极包括石墨和硅碳复合阳极。

10、根据本公开的另一方面，电池为袋式电池。

11、根据本公开的多个方面，提供了一种用于形成电池单元的方法。该形成电池单元的方法包括：将阴极施加到阴极集流体上，将阳极施加到阳极集流体上，将隔膜定位在阴极和阳极之间，将阴极、阳极和隔膜组装到电池单元壳体中，向电池单元壳体中添加电解质，密封电池单元壳体，并在化成(formation)过程中对电池单元进行充放电，从而在阳极表面形成均匀体相沉积的固体电解质界面(sei)层。电解质与阴极、阳极和隔膜接触，电解质包括至少一种锂基添加剂、硝酸盐或亚硝酸盐。锂基添加剂、硝酸盐或亚硝酸盐中的至少一种促进固体电解质界面(sei)层的形成，且固体电解质界面(sei)层包括氮化锂(li3n)。

12、根据本公开的另一方面，硝酸盐为硝酸锂(lino3)。

13、根据本公开的另一方面，硝酸锂(lino3)的浓度介于0.2-2.0重量百分比(wt.％)之间。

14、根据本公开的另一方面，硝酸盐包括硝酸钾(kno3)、硝酸钠(nano3)、四甲基硝酸铵((ch3)4n+no3-)、四乙基硝酸铵((c2h5)4n+no3-)、四丙基硝酸铵((c3h7)4n+no3-)或二硝酸异山梨酯(c6h8n2o8)中的至少一种。

15、根据本公开的另一方面，亚硝酸盐包括亚硝酸锂(lino2)、亚硝酸钠(nano2)或亚硝酸钾(kno2)中的至少一种。

16、根据本公开的另一方面，电解质为包括锂(li3n)纳米颗粒的悬浮电解质。

17、根据本公开的另一方面，纳米颗粒的尺寸在10至500纳米(nm)之间。

18、根据本公开的另一方面，电解质包括六氟磷酸锂(lipf6)和双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)，其中硝酸锂的浓度为0.5重量百分比(wt.％)。

19、根据本公开的另一方面，液体电解质包括六氟磷酸锂(lipf6)和双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)，其中硝酸锂的浓度为0.6重量百分数(wt.％)。

20、根据本公开的另一方面，充电和放电包括100％的极速充电(xfc)。

21、本公开系统和方法的上述特征和优点以及其他特征和优点，通过具体实施方式、包括权利要求，以及实施例，并结合附图，将变得显而易见。

1.一种车辆电池单元，包括：

2.根据权利要求1所述的车辆电池单元，其中，所述阳极包括石墨、硅碳化物(sic)、或硅氧化物(siox)中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的车辆电池单元，其中，所述阴极包括锂钴氧化物(lco)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、锂镍钴铝氧化物(nca)、磷酸铁锂(lfp)或锂锰氧化物(lmo)中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的车辆电池单元，其中，所述阴极包括磷酸铁锂(lfp)，所述阳极包括石墨。

5.根据权利要求1所述的车辆电池单元，其中，所述阴极包括磷酸铁锂(lfp)，所述阳极包括石墨和硅碳复合阳极。

6.一种车辆，包括：

7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述阳极包括石墨、硅碳化物(sic)、或硅氧化物(siox)中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述阴极包括磷酸铁锂(lfp)，所述阳极包括石墨。

9.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述阴极包括磷酸铁锂(lfp)，所述阳极包括石墨和硅碳复合阳极。

10.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述电池为袋式电池。