用于电化学电池的凝胶聚合物电解质

技术领域

本发明涉及用于循环锂离子的电化学电池的凝胶聚合物电解质和循环锂离子的电化学电池。

背景技术

本章节提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

本公开涉及用于循环锂离子的电化学电池的电解质，更特别涉及包括液体电解质溶液和充当液体电解质溶液的宿主的聚合物基质的凝胶聚合物电解质。

二次锂电池组的电化学电池通常包括负极、与负极间隔开的正极，和提供用于在电化学电池放电与再充电过程中在负极与正极之间传导锂离子的介质的离子传导电解质。该离子传导电解质可为固体、液体或固体与液体的混合的形式。凝胶聚合物电解质是混合物，并包括渗透有液体电解质溶液的聚合物基质，所述液体电解质溶液通常包含溶解或分散在一种或多种非水性非质子有机溶剂中的锂盐。液体电解质溶液充当穿过聚合物基质的锂离子通路，同时聚合物基质为凝胶聚合物电解质提供机械稳定性。二次锂电池组的电解质可配制为在宽运行温度范围内表现出某些合意的性质。此类合意的性质可包括高离子传导率、高介电常数（与溶解盐的高能力相关）、良好的热稳定性、宽的电化学稳定性窗口、能够在负极表面上形成稳定的离子传导固体电解质界面（SEI）、能够保持与电极表面牢固的界面接触、能够抑制在负极表面上形成苔藓锂或枝晶锂、以及与电化学电池的其它组件的化学相容性。

发明内容

本章节提供本公开的一般概述并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

公开了用于循环锂离子的电化学电池的凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物电解质包含渗透有非水性有机溶剂、在该非水性有机溶剂中的第一锂盐、和在该非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质。该聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)。第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂，且该第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

凝胶聚合物电解质可以是自熄性的。

非水性有机溶剂可包含环状碳酸酯、内酯、腈、砜、醚、磷酸酯或其组合。

在某些方面，非水性有机溶剂可包含第一溶剂与第二溶剂的混合物。第一溶剂可包含碳酸亚丙酯，且第二溶剂可包含氟代碳酸乙烯酯。在此类情况下，非水性有机溶剂中第一溶剂对第二溶剂的体积比可为大于或等于大约0.5:9.5至小于或等于大约9.5:0.5。

第一锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可为大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升。第二锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可为大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升。第一锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可大于第二锂盐在非水性有机溶剂中的浓度。

第一锂盐与第二锂盐在非水性有机溶剂中的总浓度可为大于或等于大约1.5摩尔/升至小于或等于大约4.0摩尔/升。

凝胶聚合物电解质可基本上由聚合物基质、非水性有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐组成，第一锂盐可基本上由二氟(草酸根合)硼酸锂组成，且第二锂盐可基本上由双(三氟甲磺酰)亚胺锂组成。

在组合时，非水性有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐按重量计可构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约60%至小于或等于大约99.5%。聚合物基质按重量计可构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约0.5%至小于或等于大约40%。

聚合物基质可进一步包含聚(环氧乙烷)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、羧甲基纤维素、聚丙烯腈、聚(乙烯醇)、聚乙烯基吡咯烷酮或其组合。

凝胶聚合物电解质可进一步包含第三锂盐。所述第三锂盐可包含双(草酸根合)硼酸锂、四氰基硼酸锂、四氟硼酸锂、双(单氟丙二酸根合)硼酸锂、三氟甲磺酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、环-二氟甲烷-1,1-双(磺酰)亚胺锂、双(全氟乙磺酰)亚胺锂、环-六氟丙烷-1,1-双(磺酰)亚胺锂或其组合。

凝胶聚合物电解质可基本不含六氟磷酸锂。

公开了循环锂离子的电化学电池。所述电化学电池包括正极集流体、设置在正极集流体上的正极层、负极集流体、设置在正极层与负极集流体之间的多孔隔离件、和渗透正极层与多孔隔离件中的开放孔隙的凝胶聚合物电解质。正极层具有面对表面（facingsurface）并包含电活性材料粒子。负极集流体具有与正极层的面对表面相对的主要表面。凝胶聚合物电解质包含渗透有非水性有机溶剂、在非水性有机溶剂中的第一锂盐、与在非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质。聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)。第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂。第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

非水性有机溶剂可包含碳酸亚丙酯与氟代碳酸乙烯酯的混合物。

第一锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可为大于或等于大约0.5摩尔/升至小于或等于大约1.5摩尔/升。第二锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可为大于或等于大约0.4摩尔/升至小于或等于大约1.0摩尔/升。第一锂盐在非水性有机溶剂中的浓度可大于第二锂盐在非水性有机溶剂中的浓度。

在组合时，非水性有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐按重量计可构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约60%至小于或等于大约99.5%。聚合物基质按重量计可构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约0.5%至小于或等于大约40%。

电化学电池可进一步包含锂金属负极层和在锂金属负极层的面对表面上原位形成的界面层。锂金属负极层可电化学沉积在负极集流体的主要表面上。锂金属负极层的面对表面可与正极层的面对表面相对。界面层可沿多孔隔离件与锂金属负极层的面对表面之间的界面基本连续地延伸。

界面层可包含凝胶聚合物电解质的一种或多种组分的电化学还原产物。在此类情况下，电化学还原产物可包含含氟低聚物、含硼低聚物、双[N-(三氟甲基磺酰亚氨基)]三氟甲磺酸锂、氟化锂、氧化锂、硫化锂、连二亚硫酸锂、亚硫酸锂、氮化锂或其组合。

凝胶聚合物电解质可以是自熄性的。

凝胶聚合物电解质可基本不含六氟磷酸锂。

公开了另一种循环锂离子的电化学电池。所述电化学电池包含正极集流体、设置在正极集流体的主要表面上的正极层、负极集流体、电化学沉积在负极集流体的主要表面上的锂金属负极层、设置在正极层与锂金属负极层之间的多孔隔离件、和渗透正极层与多孔隔离件中的开放孔隙的凝胶聚合物电解质。正极层包含电活性材料粒子。负极集流体的主要表面与正极集流体的主要表面相对。凝胶聚合物电解质在正极集流体的主要表面与锂金属负极层之间基本连续地延伸。凝胶聚合物电解质包含渗透有非水性有机溶剂、在非水性有机溶剂中的第一锂盐与在非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质。所述聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)。非水性有机溶剂包含碳酸亚丙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合物。第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂。第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

正极层中的电活性材料粒子的每一个可至少部分包埋在凝胶聚合物电解质中。

凝胶聚合物电解质按体积计可填充正极层与多孔隔离件中的开放孔隙的大于或等于大约5%至小于或等于大约100%。

多孔隔离件可包含微孔聚合物膜。

多孔隔离件可包含固体电解质层。固体电解质层可包含无机固体电解质材料粒子。所述无机固体电解质材料粒子可以是电绝缘且离子传导的。无机固体电解质材料粒子的每一个可至少部分包埋在凝胶聚合物电解质中。

锂金属负极层按重量计可包含大于或等于大约97%的锂。

正极层的电活性材料粒子可包含下式所代表的锂过渡金属氧化物：LiMeO

本发明公开了以下实施方案：

1. 用于循环锂离子的电化学电池的凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质包含：

渗透有非水性有机溶剂、在所述非水性有机溶剂中的第一锂盐、和在所述非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质，

其中所述聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)，所述第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂，并且所述第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

2 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述凝胶聚合物电解质是自熄性的。

3 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述非水性有机溶剂包含第一溶剂与第二溶剂的混合物，所述第一溶剂包含碳酸亚丙酯，所述第二溶剂包含氟代碳酸乙烯酯，并且其中所述非水性有机溶剂中第一溶剂对第二溶剂的体积比为大于或等于大约0.5:9.5至小于或等于大约9.5:0.5。

4 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述第一锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度为大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升，其中所述第二锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度为大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升，其中所述第一锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度大于所述第二锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度，并且其中所述第一锂盐与所述第二锂盐在非水性有机溶剂中的总浓度为大于或等于大约1.5摩尔/升至小于或等于大约4.0摩尔/升。

5 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述凝胶聚合物电解质基本上由所述聚合物基质、所述非水性有机溶剂、所述第一锂盐与所述第二锂盐组成，并且其中所述第一锂盐基本上由二氟(草酸根合)硼酸锂组成，且所述第二锂盐基本上由双(三氟甲磺酰)亚胺锂组成。

6 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中在组合时，所述非水性有机溶剂、所述第一锂盐与所述第二锂盐按重量计构成凝胶聚合物电解质的大于或等于大约60%至小于或等于大约99.5%，且其中所述聚合物基质按重量计构成所述凝胶聚合物电解质的大于或等于大约0.5%至小于或等于大约40%。

7 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述聚合物基质进一步包含聚(环氧乙烷)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、羧甲基纤维素、聚丙烯腈、聚(乙烯醇)、聚乙烯基吡咯烷酮或其组合。

8 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述凝胶聚合物电解质进一步包含第三锂盐，且其中所述第三锂盐包含双(草酸根合)硼酸锂、四氰基硼酸锂、四氟硼酸锂、双(单氟丙二酸根合)硼酸锂、三氟甲磺酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、环-二氟甲烷-1,1-双(磺酰)亚胺锂、双(全氟乙磺酰)亚胺锂、环-六氟丙烷-1,1-双(磺酰)亚胺锂或其组合。

9 根据实施方案1所述的凝胶聚合物电解质，其中所述凝胶聚合物电解质基本不含六氟磷酸锂。

10 循环锂离子的电化学电池, 所述电化学电池包含：

正极集流体；

设置在所述正极集流体上的正极层，所述正极层具有面对表面并包含电活性材料粒子；

具有主要表面的负极集流体，所述负极集流体的主要表面与所述正极层的面对表面相对；

设置在所述正极层与所述负极集流体之间的多孔隔离件；和

渗透所述正极层与所述多孔隔离件中的开放孔隙的凝胶聚合物电解质，

其中所述凝胶聚合物电解质包含渗透有非水性有机溶剂、在所述非水性有机溶剂中的第一锂盐、与在所述非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质，

其中所述聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)，所述第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂，且所述第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

11 根据实施方案10所述的电化学电池，其中所述非水性有机溶剂包含碳酸亚丙酯与氟代碳酸乙烯酯的混合物，所述第一锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度为大于或等于大约0.5摩尔/升至小于或等于大约1.5摩尔/升，所述第二锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度为大于或等于大约0.4摩尔/升至小于或等于大约1.0摩尔/升，且所述第一锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度大于所述第二锂盐在所述非水性有机溶剂中的浓度。

12 根据实施方案10所述的电化学电池，其中在组合时，所述非水性有机溶剂、所述第一锂盐与所述第二锂盐按重量计构成所述凝胶聚合物电解质的大于或等于大约60%至小于或等于大约99.5%，且其中所述聚合物基质按重量计构成所述凝胶聚合物电解质的大于或等于大约0.5%至小于或等于大约40%。

13 根据实施方案10所述的电化学电池，进一步包含：

电化学沉积在所述负极集流体的主要表面上的锂金属负极层，所述锂金属负极层具有与所述正极层的面对表面相对的面对表面；和

在所述锂金属负极层的面对表面上原位形成的界面层，所述界面层沿所述多孔隔离件与所述锂金属负极层的面对表面之间的界面基本连续地延伸，

其中所述界面层包含所述凝胶聚合物电解质的一种或多种组分的电化学还原产物，且其中所述电化学还原产物包含含氟低聚物、含硼低聚物、双[N-(三氟甲基磺酰亚氨基)]三氟甲磺酸锂、氟化锂、氧化锂、硫化锂、连二亚硫酸锂、亚硫酸锂、氮化锂或其组合。

14 根据实施方案10所述的电化学电池，其中所述凝胶聚合物电解质是自熄性的，且其中所述凝胶聚合物电解质基本不含六氟磷酸锂。

15 循环锂离子的电化学电池，所述电化学电池包含：

具有主要表面的正极集流体；

设置在所述正极集流体的主要表面上的正极层，所述正极层包含电活性材料粒子；

具有主要表面的负极集流体，所述负极集流体的主要表面与所述正极集流体的主要表面相对；

电化学沉积在所述负极集流体的主要表面上的锂金属负极层；

设置在所述正极层与所述锂金属负极层之间的多孔隔离件；和

渗透所述正极层与所述多孔隔离件中的开放孔隙并在所述正极集流体的主要表面与所述锂金属负极层之间基本连续地延伸的凝胶聚合物电解质，

其中所述凝胶聚合物电解质包含渗透有非水性有机溶剂、在所述非水性有机溶剂中的第一锂盐和在所述非水性有机溶剂中的第二锂盐的聚合物基质，

其中所述聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)，所述非水性有机溶剂包含碳酸亚丙酯与氟代碳酸乙烯酯的混合物，所述第一锂盐包含二氟(草酸根合)硼酸锂，且所述第二锂盐包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂。

16 根据实施方案15所述的电化学电池，其中所述正极层中的电活性材料粒子的每一个至少部分包埋在所述凝胶聚合物电解质中。

17 根据实施方案15所述的电化学电池，其中所述凝胶聚合物电解质按体积计填充所述正极层与所述多孔隔离件中的开放孔隙的大于或等于大约5%至小于或等于大约100%。

18 根据实施方案15所述的电化学电池，其中所述多孔隔离件包含微孔聚合物膜。

19 根据实施方案15所述的电化学电池，其中所述多孔隔离件包括包含无机固体电解质材料粒子的固体电解质层，所述无机固体电解质材料粒子是电绝缘且离子传导的，且其中所述无机固体电解质材料粒子的每一个至少部分包埋在所述凝胶聚合物电解质中。

20 根据实施方案15所述的电化学电池，其中所述锂金属负极层按重量计包含大于或等于大约97%的锂，且其中所述正极层的电活性材料粒子包含下式所代表的锂过渡金属氧化物：LiMeO

其它适用领域将由本文中提供的描述而变得显而易见。本发明内容中的描述和具体实例仅意在用于举例说明的目的而无意限制本公开的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅用于对所选实施方案举例说明的目的而非所有可能的实施方式，并且无意限制本公开的范围。

图1是循环锂离子的电化学电池的示意性截面图，包括设置在正极集流体上的正极层、设置在负极集流体上的锂金属负极层、和设置在正极层与负极层之间的多孔聚合物隔离件，其中正极层与多孔聚合物隔离件的孔隙渗透有凝胶聚合物电解质。

图2是电化学电池初始充电前和在负极集流体上沉积锂金属负极层前图1的电化学电池的示意图。

图3是另一循环锂离子的电化学电池的示意性截面图，包括设置在正极集流体上的正极层、设置在负极集流体上的锂金属负极层、和设置在正极层与负极层之间的固体电解质层，其中正极层与固体电解质层的孔隙渗透有凝胶聚合物电解质。

在附图的几个视图中，相应的附图标记是指相应的组件。

具体实施方式

提供示例性实施方案从而使得本公开将为完全的，并使本公开将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、组件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式表现，并且它们都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。

本文中所用的术语仅为了描述示例性实施方案，并且无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”可旨在也包括复数形式。术语“包含”、“包括”、“涵盖”和“具有”是可兼的，并且因此指定了所述特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或加入。尽管开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面，该术语或可被理解成替代性地为更具限制性和局限性的术语，如“由……组成”或“基本由……组成”。由此，对叙述组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤的任意给定实施方案，本公开还具体包括由或基本由此类所叙述组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤组成的实施方案。在“由……组成”的情况下，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，而在“基本由……组成”的情况下，从此类实施方案中排除了实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，但是不在实质上影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤可以包括在实施方案中。

本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或举例说明的次序执行，除非明确确定以一履行次序的形式进行。还要理解的是，除非另行说明，可采用附加或替代的步骤。

当组件、元件或层被提到在另一元件或层“上”，“啮合”、“连接”或“耦合”到另一元件或层上时，其可直接在另一组件、元件或层上，啮合、连接或耦合到另一组件、元件或层上，或可存在居间元件或层。相较之下，当元件被提到“直接在另一元件或层上”，“直接啮合”、“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或层上时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如“在…之间”相对“直接在…之间”，“相邻”相对“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关罗列项的组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、组件、区域、层和/或区段，但除非另行说明，这些步骤、元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、组件、区域、层或区段与另一步骤、元件、组件、区域、层或区段进行区分。除非上下文清楚表明，术语如“第一”、“第二”和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此，下文论述的第一步骤、元件、组件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、元件、组件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。

为了易于描述，在本文中可使用空间或时间上相对的术语，如“之前”、“之后”、“内”、“外”、“下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等描述如附图中所示的一个元件或特征与其它(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。空间或时间上相对的术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作中在附图中所示的取向之外的不同取向。

在本公开通篇中，数值代表近似测量值或范围界限，并且涵盖与给定值的轻微偏差和大致具有所提及值的实施方案以及确切具有所提及值的实施方案。除了在详细描述最后提供的工作实例中之外，本说明书(包括所附权利要求)中的(例如量或条件)参数的所有数值应被理解为在所有情况中被术语“大约”修饰，无论在该数值前是否实际出现“大约”。“大约”是指所述数值允许一定的轻微不精确(在一定程度上接近该值的精确值；大致或合理地近似该值；几乎是)。如果在本领域中不以这种普通含义另行理解由“大约”提供的不精确性，那么本文所用的“大约”是指可由测量和使用此类参数的普通方法造成的至少偏差。例如，“大约”可包括小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%，和在某些方面任选小于或等于0.1%的偏差。

此外，范围的公开包括对在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对端点和对范围所给出的子范围的公开。

除非另行说明，本文中所用的术语“组合物”和“材料”可互换使用以泛指以下物质，其至少含有优选的化学成分、元素或化合物但其也可包含附加的元素、化合物或物质，包括痕量杂质。

本文中所用的术语“基本不含”或“基本不具有”是指按组合物或材料的总重量计小于大约1%、优选小于大约0.8%、更优选小于大约0.5%、再更优选小于大约0.3%、最优选大约0%。

现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。

本公开涉及用于循环锂离子并包括锂金属负极层的电化学电池的凝胶聚合物电解质。在某些方面，本公开的电化学电池因以下事实而可描述为“无阳极”：电化学电池初始可在没有负极层的情况下组装，但在其首次充电过程中，锂金属可沉积在没有嵌入宿主材料的裸负极集流体上，由此形成锂金属负极层。

配制本公开的凝胶聚合物电解质以便为电化学电池提供改善的循环稳定性和高库仑效率。例如，在电化学电池的初始充电过程中，凝胶聚合物电解质可沿负极集流体表面与锂反应以形成牢固的固体电解质界面（SEI）。在电化学电池的循环过程中，由此形成的固体电解质界面可有助于在负极集流体上相对光滑和致密的锂金属负极层的电化学沉积。此外，配制凝胶聚合物电解质以便为电化学电池提供阻燃性，例如，在某些方面，凝胶聚合物电解质可以是自熄性的和/或不可燃的。

本公开的凝胶聚合物电解质包括聚合物基质、非水性有机溶剂、溶解或分散在非水性有机溶剂中的第一锂盐和溶解或分散在非水性有机溶剂中的第二锂盐。非水性有机溶剂、第一锂盐和第二锂盐渗透多孔聚合物基质，所述多孔聚合物基质充当非水性有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐的宿主。聚合物基质包含聚偏二氟乙烯（PVdF）与六氟丙烯（HFP）的共聚物。在某些方面，非水性有机溶剂可包含碳酸亚丙酯（PC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）的混合物。第一锂盐可包含二氟(草酸根合)硼酸锂（LiDFOB），且第二锂盐可包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂（LiTFSI）。不希望受理论的束缚，据信，与具有主要包括六氟磷酸锂（LiPF

图1描绘了可与一个或多个附加电化学电池组合以形成循环锂离子的电池组，如二次锂金属电池组的电化学电池10。电化学电池10包括正极层12、锂金属负极层14、夹在正和负极层12、14之间的多孔隔离件16、和提供用于穿过多孔隔离件16在正极层12与锂金属负极层14之间传导锂离子的介质的凝胶聚合物电解质18。正极层12设置在正极集流体22的主要表面20上，并具有面向锂金属负极层14的第一面对表面24。锂金属负极层14电化学沉积在负极集流体28的主要表面26上，并具有面向正极层12的第二面对表面30。多孔隔离件16使正和负极层12、14彼此电绝缘。凝胶聚合物电解质18渗透多孔隔离件16与正极层12的孔隙。在实践中，正和负极集流体22、28可经由外电路24电耦合到负载和/或电源32上。

电化学电池10可用于汽车或车辆运输应用（例如摩托车、船、拖拉机、公共汽车、摩托车、移动房屋、野营车和坦克），以及广泛种类的其它行业和应用，作为非限制性实例包括航空航天部件、消费品、装置、建筑物（例如房屋、办公室、棚屋和仓库）、办公设备和家具、以及工业设备机械、农业或农场设备、或重型机械。在某些方面，电化学电池10可用于混合动力电动车（HEV）和/或电动车（EV）。

如图2中所示，电化学电池10可在没有锂金属负极层14的情况下组装。在此类情况下，在初始组装后，负极集流体28的主要表面26将基本裸露，并与多孔隔离件16直接物理接触。当电化学电池10通过电源32初始充电时，锂离子将从正极层12中释放并电化学沉积或镀覆在负极集流体28的主要表面26上，其中电化学沉积的锂原位形成锂金属负极层14。当电化学电池10至少部分充电时，在正和负极层12、14之间建立电化学电势差。在电化学电池10放电过程中，在正和负极层12、14之间建立的电化学电势在电化学电池10中驱动自发的氧化还原反应并从锂金属负极层14中释放锂离子与电子。释放的锂离子由锂金属负极层14穿过多孔隔离件16与凝胶聚合物电解质18行进至正极层12。同时，电子由锂金属负极层14经由外电路34行进至正极层12，这产生了电流。在锂金属负极层14已经部分或完全消耗锂之后，电化学电池10可通过将正和负极层12、14的正和负极集流体22、28连接到电源32上来再充电，其在电化学电池10中驱动非自发的氧化还原反应和从正极层12中释放锂离子与电子。电化学电池10的反复充电和放电在本文中可被称为“循环”，其中一个完整的充电事件随后一个完整的放电事件被视为一个完整的循环。

正极层12可为基本连续的材料多孔层形式，并可包括可以在高于锂金属负极层14的电化学活性材料的电化学电势下经受可逆氧化还原反应的一种或多种电化学活性材料，使得在正和负极层12、14之间存在电化学电势差。例如，正极层12可包含可以经受锂嵌入和脱嵌或可以通过与锂反应发生转换的材料。在某些方面，正极层12可包含嵌入宿主材料，其可以经受锂离子的可逆插入或嵌入。在此类情况下，正极层12的嵌入宿主材料可包含式LiMeO

正极层12的电化学活性材料可以是颗粒状材料，且正极层12可包括多个基本均匀分布的电化学活性（电活性）材料粒子36。电活性材料粒子36可具有大于或等于大约0.01微米至小于或等于大约100微米的D50直径。电活性材料粒子36按重量计可构成正极层12的大于或等于大约30%至小于或等于大约98%。电活性材料粒子36可为正极层12提供大于或等于大约0.5毫安小时/平方厘米（mAh/cm

在正极层12中，电活性材料粒子36可与聚合物粘合剂（未显示）混杂，所述聚合物粘合剂向正极层12提供结构完整性。聚合物粘合剂的实例包括聚偏二氟乙烯（PVdF）、聚四氟乙烯（PTFE）、乙丙三元橡胶（EPDM）、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素（CMC）、丁腈橡胶（NBR）、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）、苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物（SEBS）、聚丙烯酸酯、藻酸盐、聚丙烯酸及其组合。聚合物粘合剂按重量计可构成正极层12的大于0%至小于或等于大约20%。

正极层12任选可包含导电材料的粒子（未显示）。导电材料的实例包括基于碳的材料、金属（例如镍）和/或导电聚合物。导电的基于碳的材料的实例包括炭黑（例如乙炔黑）、石墨、石墨烯（例如石墨烯纳米片）、氧化石墨烯、碳纳米管和/或碳纤维（例如碳纳米纤维）。导电聚合物的实例包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和/或聚吡咯。导电材料粒子按重量计可构成正极层12的大于0%至小于或等于大约30%。

正极层12可具有大于或等于大约5微米至小于或等于大约200微米的厚度和大约5%至大约40%范围内的孔隙率。

锂金属负极层14可为锂金属层的形式。在某些方面，锂金属负极层14可以是基本无孔的。在某些方面，锂金属负极层14可包含锂金属合金或可基本上由锂（Li）金属组成。例如，锂金属负极层14按重量计可包含大于或等于大约97%的锂或大于或等于大约99%的锂。锂金属负极层14不包含在电化学电池10运行过程中与锂发生可逆氧化还原反应的其它元素或化合物。例如，锂金属负极层14不包含且基本不含配制为经受可逆的锂离子插入或嵌入的嵌入宿主材料或可以与锂进行电化学合金化并形成化合物相的合金材料。此外，在某些方面，锂金属负极层14不包含且基本不含转换材料或可以与锂电化学合金化并形成化合物相的合金材料。可从锂金属负极层14中排除的材料的实例包括基于碳的材料（例如石墨、活性炭、炭黑和石墨烯）、硅和基于硅的材料、氧化锡、铝、铟、锌、镉、铅、锗、锡、锑、氧化钛、锂钛氧化物、钛酸锂、氧化锂以外的金属氧化物（例如氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铜和/或氧化镍）、金属硫化物和金属氮化物（例如铁、锰、镍、铜和/或钴的磷化物、硫化物和/或氮化物）。

当电化学电池10至少部分充电时，锂金属负极层14可具有大于或等于大约5微米至小于或等于大约600微米的厚度。

界面层38可在锂金属负极层14上沿负极集流体28的主要表面26固有地原位形成，例如，在电化学电池10的初始充电过程中。当电化学电池10至少部分充电时，界面层38可沿多孔隔离件16与锂金属负极层14的面对表面30之间的界面基本连续地延伸。当电化学电池10完全放电时，界面层38可沿多孔隔离件16与负极集流体28的主要表面26之间的界面基本连续地延伸。界面层38是电绝缘且离子传导的，并可在电化学电池10的充电过程中在锂金属负极层14的面对表面30上固有地原位形成，例如由于锂金属负极层14的低还原电势（−3.04V vs. 标准氢电势），这可促进凝胶聚合物电解质18的一种或多种组分的还原。在某些方面，界面层38可基本上由锂金属负极层14的表面上的凝胶聚合物电解质18的一种或多种组分的电化学还原产物组成。

二氟(草酸根合)硼酸盐（LiDFOB）的电化学还原产物可包含草酸锂（L

碳酸亚丙酯（PC）的电化学还原产物可包含Li

六氟磷酸锂（LiPF

界面层38可有助于防止在电化学电池10的初始充电后在凝胶聚合物电解质18与锂金属负极层14之间发生不合意的化学反应。例如，在电化学电池10初始充电的过程中形成界面层38后，界面层38可有助于防止在电化学电池10的后续充电过程中在凝胶聚合物电解质18与锂金属负极层14之间发生进一步的化学反应。不希望受理论的束缚，据信，界面层38中的低聚和/或聚合的化合物可向界面层38提供机械柔韧性，其可允许界面层38保持其结构完整性和连续性，同时容纳电化学电池10的循环过程中锂金属负极层14所经历的体积变化。

多孔隔离件16将正和负极层12、14彼此物理分隔和电绝缘，同时允许锂离子穿过。多孔隔离件16可具有面向正极层12的第一侧40和背对正极层12、面向负极集流体28的相对的第二侧42。多孔隔离件16表现出开放的微孔结构，并可包含可以将正和负极层12、14彼此物理分隔和电绝缘同时允许离子在其间自由流动的有机和/或无机材料。例如，多孔隔离件16可包含非织造材料，例如定向或随机取向的纤维的制造的片材、网状物或毡。如图1和2中所示，作为另一实例，多孔隔离件16可包含微孔膜或薄膜。多孔隔离件16的非织造材料和/或微孔膜可包含聚合物材料。例如，多孔隔离件16 可包含具有通式(CH

多孔隔离件16可具有大于或等于大约5微米至小于或等于大约30微米的厚度和大于或等于大约25%至小于或等于大约75%的孔隙率。

多孔隔离件16可包括陶瓷涂层和/或耐热材料涂层。陶瓷涂层和/或耐热材料涂层可设置在多孔隔离件16的第一侧40和/或第二侧42上。陶瓷涂层可包含氧化铝（Al

凝胶聚合物电解质18提供了用于传导锂离子穿过在正和负极层12、14之间的电化学电池10的介质。此外，凝胶聚合物电解质18可为电化学电池10提供某些有益的属性，例如包括阻燃性、自熄性能力和/或不可燃性。术语“自熄性”是指在其中凝胶聚合物电解质18直接暴露于火焰的情况下，凝胶聚合物电解质18将在几秒钟内自行熄灭或在将从凝胶聚合物电解质18处移除火焰后立即自行熄灭。

凝胶聚合物电解质18渗透正极层12与多孔隔离件16的开放孔隙。凝胶聚合物电解质18按体积计可填充正极层12中和/或多孔隔离件16中的开放孔隙的大于或等于大约5%至小于或等于大约100%。凝胶聚合物电解质18按重量计可构成正极层12和/或多孔隔离件16的大于或等于大约0%至小于或等于大约50%。在某些方面，凝胶聚合物电解质18按重量计可构成正极层12和/或多孔隔离件16的大于或等于大约5%至小于或等于大约30%。在电化学电池10的初始充电前，凝胶聚合物电解质18与负极集流体28的主要表面26进行直接物理接触并将其润湿。在电化学电池10初始充电并形成界面层38之后，凝胶聚合物电解质18与界面层38的面对表面进行直接物理接触并将其润湿。如图1和2中所示，在某些方面，正极层12中的每个电活性材料粒子36可至少部分包埋在凝胶聚合物电解质18中，使得凝胶聚合物电解质18润湿正极层12中每个电活性材料粒子36的外表面。

凝胶聚合物电解质18包含聚合物基质、有机溶剂、溶解在有机溶剂中的第一锂盐、和溶解在有机溶剂中的第二锂盐。聚合物基质按重量计可构成凝胶聚合物电解质18的大于或等于大约0.5%至小于或等于大约40%。在组合时，有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐按重量计可构成凝胶聚合物电解质18的大于或等于大约60%至小于或等于大约99.5%。

在某些方面，聚合物基质按重量计可构成凝胶聚合物电解质18的大约5%，并且有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐在组合时按重量计可构成凝胶聚合物电解质18的大约95%。

有机溶剂配制为为第一与第二锂盐提供在其中的良好溶解度，并可令凝胶聚合物电解质18具有出色的热稳定性（例如阻燃性, 自熄性能力和/或不可燃性）。有机溶剂可包含非水性非质子有机溶剂或非水性非质子有机溶剂的混合物。非水性非质子有机溶剂的实例包括碳酸烷基酯，例如环状碳酸酯（例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸甘油酯(GC)和/或碳酸1,2-亚丁酯）和/或直链碳酸酯（例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和/或碳酸乙基甲基酯(EMC)）；脂族羧酸酯（例如甲酸甲酯、乙酸甲酯和/或丙酸甲酯）；内酯（例如γ-丁内酯、γ-戊内酯和/或δ-戊内酯）；腈（例如琥珀腈、戊二腈和/或己二腈）；砜（例如四亚甲基砜，乙基甲基砜，乙烯基砜，苯基砜，4-氟苯基砜，苄基砜和/或环丁砜）；脂族醚（例如三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二甲氧基丙烷、1,2-二甲氧基乙烷、1-2-二乙氧基乙烷和/或乙氧基甲氧基乙烷）；环状醚（例如1,4-二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧杂环戊烷）；磷酸酯（例如磷酸三乙酯和/或磷酸三甲酯）；及其组合。

在某些方面，有机溶剂可包含第一非水性非质子有机溶剂与第二非水性非质子有机溶剂的混合物。在此类情况下，第一非水性非质子有机溶剂对第二非水性非质子有机溶剂的体积比可为大于或等于大约0.5:9.5至小于或等于大约9.5:0.5。例如，在某些方面，第一非水性非质子有机溶剂对第二非水性非质子有机溶剂的体积比可为大约9:1。在某些方面，第一有机溶剂可包含碳酸亚丙酯且第二有机溶剂可包含氟代碳酸乙烯酯。例如，在某些方面，有机溶剂可包含碳酸亚丙酯与氟代碳酸乙烯酯的混合物，其中有机溶剂中碳酸亚丙酯对氟代碳酸乙烯酯的比可为大于或等于大约0.5:9.5至小于或等于大约9.5:0.5，或大约9:1。

可选择第一锂盐与第二锂盐以为凝胶聚合物电解质18提供高离子传导率。在电化学电池10的初始充电过程中，第一锂盐与第二锂盐可参与与锂的有益氧化还原反应以帮助在锂金属负极层14的面对表面30上形成界面层38。在电化学电池10 重复充电循环过程中，第一锂盐与第二锂盐可促进沉积相对光滑、无枝晶的锂金属负极层14，其可为电化学电池10提供高库仑效率和优异的循环稳定性。在某些方面，第一锂盐可包含二氟(草酸根合)硼酸锂（LiDFOB），且第二锂盐可包含双(三氟甲磺酰)亚胺锂（LiTFSI）。

第一锂盐可以以大于或等于大约0.05摩尔/升（mol/L、Molar或M）至小于或等于大约2.0摩尔/升的浓度存在于有机溶剂中。例如，第一锂盐可以以大于或等于大约0.5摩尔/升至小于或等于大约1.5摩尔/升的浓度存在于有机溶剂中。在某些方面，第一锂盐在有机溶剂中的浓度可为大约1.0摩尔/升。第二锂盐可以以大于或等于大约0.05摩尔/升至小于或等于大约2.0摩尔/升的浓度存在于有机溶剂中。例如，第二锂盐可以以大于或等于大约0.4摩尔/升至小于或等于大约1.0摩尔/升的浓度存在于有机溶剂中。在某些方面，第二锂盐在有机溶剂中的浓度可为大约0.7摩尔/升。第一锂盐在有机溶剂中的浓度可大于第二锂盐的浓度。第一锂盐与第二锂盐在有机溶剂中的总浓度可为大于或等于大约1.5摩尔/升至小于或等于大约4.0摩尔/升。例如，第一锂盐与第二锂盐在有机溶剂中的总浓度可为大于或等于大约1.0摩尔/升至小于或等于大约2.5摩尔/升。

除第一锂盐与第二锂盐外，凝胶聚合物电解质18任选可包含一种或多种溶解在有机溶剂中的补充锂盐。补充锂盐的实例包括：双(草酸根合)硼酸锂，LiB(C

第一锂盐、第二锂盐与任选的一种或多种补充锂盐在有机溶剂中的总浓度可为大于或等于大约1.5摩尔/升至小于或等于大约4.0摩尔/升。在其中凝胶聚合物电解质18除第一锂盐与第二锂盐外还包含一种或多种补充锂盐的方面，第一与第二锂盐一起可占凝胶聚合物电解质18中锂盐浓度的大于50摩尔%。

在某些方面，凝胶聚合物电解质18可基本不含六氟磷酸锂（LiPF

聚合物基质充当有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐的宿主。聚合物基质可为凝胶聚合物电解质18提供结构完整性，并可有助于确保凝胶聚合物电解质18与正极层12、多孔隔离件16和负极集流体28或界面层38之间良好的物理接触。聚合物基质包含聚(偏二氟乙烯)与六氟丙烯的共聚物，也称为聚(偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯)（PVDF-HFP）。聚合物基质任选可包含以下中的一种或多种附加聚合物：聚(环氧乙烷)（PEO）、聚(丙烯酸)（PAA）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚(乙烯醇)（PVA）和/或聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）。

正和负极集流体22、28是导电的，并在外电路34与其相应的正和负极层12、14之间提供电连接。在某些方面，正和负极集流体22、28可为无孔金属箔、穿孔金属箔或其组合的形式。负极集流体28可由铜、镍或其合金、不锈钢、或其它合适的导电材料制成。正极集流体22可由铝或另一合适的导电材料制成。

凝胶聚合物电解质18可以以前体形式引入电化学电池10中和引入正极层12与多孔隔离件16的开放孔隙中。前体可包括凝胶聚合物电解质18的所有组分（例如聚合物基质、有机溶剂、第一锂盐、第二锂盐、与任选的一种或多种补充锂盐），以及挥发性载体。所述挥发性载体可以是溶剂，其可以从前体中移除，并可包含在前体中以降低凝胶聚合物电解质18的组分的粘度，其可使凝胶聚合物电解质18在电化学电池10的组装过程中更容易和有效地引入电化学电池10中和引入正极层12与多孔隔离件16的开放孔隙中。在将前体引入电化学电池10中和引入正极层12与多孔隔离件16的开放孔隙中之后，在制造过程中从前体中移除挥发性载体，留下凝胶聚合物电解质18。由此，挥发性载体可以是具有相对低沸点的溶剂。例如，挥发性载体可包含具有小于或等于大约150℃和在某些方面任选小于或等于大约100℃的沸点的溶剂。在某些方面，挥发性载体可基本上由具有相对低的沸点的溶剂组成。用于挥发性载体的溶剂的实例包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸亚乙酯、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、甲苯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、1,2,2-四氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜及其组合。

在除去挥发性载体后，电化学电池10可不含液体电解质，并仅含有固态和/或半固体或凝胶电解质。虽然凝胶聚合物电解质18的有机溶剂、第一锂盐和第二锂盐可为液体形式，例如液体电解质溶液，在引入到聚合物基质中时，该液体电解质溶液例如通过经由范德华力等与聚合物基质结合被吸收到聚合物基质中并与聚合物基质相互作用。由此，在聚合物基质被液体电解质溶液（包括有机溶剂、第一锂盐与第二锂盐）渗透时，液体电解质溶液变得与聚合物基质结合并不再流动，由此通过与周边聚合物基质结合充当凝胶聚合物电解质18的一部分。结果，保留在电化学电池10中和正极层12与多孔隔离件16的开放孔隙中的凝胶聚合物电解质18在除去挥发性载体后表现出与在常规隔离件和电极的孔隙中流动的常规液体电解质相反的不流动性质。用本公开的不流动的不可燃凝胶聚合物电解质18替代常规液体电解质极大地提高了根据本公开的某些方面提供的电化学电池10的热稳定性。

根据本公开的某些方面制备的电化学电池10可基本不含流动的液体电解质，并可仅含有固态和/或半固体或凝胶聚合物电解质，如凝胶聚合物电解质18。以这种方式，本公开提供了几种非限制性的优点，包括通过使用凝胶聚合物电解质18而不是传统流动的液体电解质来降低或消除电解质泄漏的风险，超越可流动液体电解质的提高的热稳定性，和/或超越单独的固体电解质粒子的改善的电化学性能（例如由于降低的接触电阻）。

在某些方面，除凝胶聚合物电解质18外，电化学电池10在一些情况下可包括另一电解质，并且该附加电解质可为固体、液体或凝胶聚合物形式，并能够在正极层12与锂金属负极层14之间传导锂离子。在某些方面，电化学电池10基本不含流动的液体电解质以提供上述性能优点。

图3描绘了可与一个或多个附加电化学电池组合以形成循环锂离子的电池组，如二次锂金属电池组的电化学电池110。电化学电池110在许多方面关于图1和2中描绘的电化学电池10类似，并且对共同主题的描述一般可在此不再重复。如图3中所示，电化学电池110包括正极层112、锂金属负极层114、设置在正和负极层112、114之间的固体电解质层形式的多孔隔离件144、和渗透正极层112与固体电解质层144的凝胶聚合物电解质118。正极层112设置在正极集流体122的主要表面120上。锂金属负极层114设置在负极集流体128的主要表面126上，并具有面向正极层112的面对表面130。

类似电化学电池10，电化学电池110可在没有锂金属负极层114的情况下组装。在此类情况下，当电化学电池110初始充电时，锂离子将从正极层112中释放并电化学沉积在负极集流体128的主要表面126上，其中电化学沉积的锂原位形成锂金属负极层114。此外，在电化学电池110的初始充电过程中，在锂金属负极层114上沿负极集流体128的主要表面126可固有地原位形成界面层138。

类似正极层12，正极层112可为基本连续的多孔层形式，其包括多个电化学活性（电活性）材料粒子136和任选的聚合物粘合剂和/或导电材料粒子（未显示）。正极层112的电活性材料粒子136可由与正极层12相同的一种或多种电化学活性材料制成，并可以以基本相同的量包括在正极层112中。

固体电解质层144将正和负极层112、114彼此电绝缘并提供用于在正极层112与锂金属负极层114之间传导锂离子的介质。换句话说，固体电解质层144充当离子传导电解质和电绝缘隔离件二者，并由此可消除对单独的隔离件（如隔离件16）的需要。

固体电解质层144可为包括多个固体电解质材料粒子146的基本连续的多孔层形式。固体电解质材料粒子146可包含电绝缘且离子传导的无机固体电解质材料，例如基于金属氧化物的材料、基于硫化物的材料、基于氮化物的材料、基于氢化物的材料、基于卤化物的材料和/或基于硼酸盐的材料。基于金属氧化物的固体电解质材料的实例包括NASICON型固体电解质材料（例如Li

固体电解质材料粒子146可具有大于或等于大约0.01微米至小于或等于大约50微米的D50直径。固体电解质材料粒子146 按重量计可构成固体电解质层144的大于或等于大约30%至小于或等于大约98%。固体电解质层144可具有大于或等于大约5微米至小于或等于大约50微米的厚度和大约5%至大约50%的孔隙率。

在某些方面，正极层112可包括一种或多种固体电解质材料粒子146。在此类情况下，固体电解质材料粒子146 按重量计可构成正极层112的大于0%至小于或等于大约50%。

凝胶聚合物电解质118渗透正极层112的开放孔隙和固体电解质层144的开放孔隙。例如，凝胶聚合物电解质18按体积计可填充正极层112和/或固体电解质层144的开放孔隙的大于大约5%至大约100%。在电化学电池110的初始充电前，凝胶聚合物电解质118与负极集流体128的主要表面126进行直接物理接触并将其润湿。在电化学电池110初始充电并形成锂金属负极层114与界面层138之后，凝胶聚合物电解质118与界面层138的面对表面进行直接物理接触并将其润湿。如图3中所示，在某些方面，正极层112中的每个电活性材料粒子136和/或固体电解质层144中的每个固体电解质材料粒子146可至少部分包埋在凝胶聚合物电解质118中，以使凝胶聚合物电解质118润湿每个电活性材料粒子136和/或每个固体电解质材料粒子146的外表面。

为了说明和描述的目的，已经提供了对实施方案的前述描述。其并非意在是穷举的或限制本公开。特定实施方案的单个要素或特征通常不限于实施方案，而是在适用的情况下是可互换的并可以在所选实施方案中使用，即使并未具体示出或描述。其也可以以多种方式变化。此类变化不应被视为背离本公开，并且所有此类修改均意在包括在本公开的范围内。