[发明专利]多层材料、其制备方法及作为电极的用途

说明书

技术领域

本发明涉及包括一个固体基体和至少两个重叠的固体层的多层材料，这些固体层含有一种电化学活性材料的颗粒。这些多层材料的特征具体是在相邻固体层之间的一个低的相互渗透。 

本发明还涉及用于形成本发明的多层材料的方法，尤其是那些包括涂覆一种混合物的步骤的方法，该混合物包含多种电化学活性材料的颗粒。 

本发明还涉及通过本发明的方法获得的多层电极，这些电极具有显著的机械和电化学特性。 

最后，本发明涉及电化学发生器(发电器)，它们结合了基于本发明的多层材料的至少一个电极并且特征是非凡的安全性。这些发生器特别适合于在便携式电子系统中和混合动力车辆中使用，尤其是由于在过充电存在下的一个高耐受性。 

背景技术

双层电极的优点近来由Naoki Imachi等指明，在日本名古屋于2005年11月16至18日举行的电池专题讨论会上发表于会报的168至169页，提及一种双层正极对过度充电的耐受性的作用，这是基于同x相关的Li_1-xFePO₄的耐受性的变化，其中该双层电极的第一层是基于LiFePO₄而第二层是基于LiCoO₂作为活性材料并且该集流体是由一个铝箔组成。该基于LiFePO₄/LiCoO₂的双层正极尽管已取得了一定进展，但被证明具有的价值有限。 

因此存在一种需要来发展电极材料，它们避免已知材料的至少一个缺点的并且提供一个尤其良好的过充电耐受性。 

发明内容

本发明的第一个主题是一类多层材料，该多层材料包括一个固体基体和含有一种电化学活性材料的颗粒的两个重叠的固体层，该第一固体层附着于该固体基体上并且第二固体层附着于该第一固体层上。另外，这种多层材料的特征在于它具有以下性质的至少一种： 

-用电子显微镜法测得的该第一固体层的厚度是恒定性为95％或更高，并且优选恒定性为97％或更高； 

-用扫描电子显微镜法测得的该第二固体层的厚度是恒定性为95％或更高，并且优选恒定性为97％或更高；以及 

-该第二固体层渗透至第一固体层中的深度小于该第一固体层厚度的10％，并且优选小于该第一固体层厚度的5％。 

优选该电化学活性材料可以是对应于通式A_aM_mZ_zO_oN_nF_f的一种复合氧化物，其中： 

-A包括一种碱金属； 

-M包括至少一种过渡金属，以及可任选除过渡金属之外的一种金属，或它们的混合物； 

-Z包括至少一种非金属； 

-O是氧；N是氮并且F是氟；以及 

-这些系数a，m，z，o，n，f≥0被选择为以确保电中性。 

本发明的多层材料的一个优选的亚类可以通过以下多层材料形成，其中第一固体层具有与存在于第二固体层中的电化学活性材料不同的性质。 

本发明的多层材料的另一个优选的亚类可以通过以下材料形成，其中该第一和第二固体层各自含有用于存在于所述第一和第二固体层的电化学活性颗粒的一种粘合剂，并且存在于一个固体层中的该粘合剂优选占它所存在的固体层重量的0和99％之间，甚至更优选在1％和95％之间。 

优选的是，存在于第一固体层中的粘合剂可以具有与存在于第二固体层中的粘合剂不同的一种性质。 

有利地，这些固体层之一可以含有一种增稠剂，存在于一个固体层中的增稠剂占它所存在的固体层重量的0和98％之间，甚至更有选在0和94％之间。 

优选的是，存在于该第一固体层中的粘合剂在25℃时在一种溶剂S₁中是可溶的并具有大于1克每升的浓度，并且存在于该第二固体层中的粘合剂在25℃时在该溶剂S₁中是可溶的并具有小于1克每升的浓度。 

有利的是，存在于该第二固体层中的粘合剂在25℃时在一种溶剂S₂中是可溶的并具有大于1克每升的一个浓度，并且存在于该第一固体层中的粘合剂在25℃时在该溶剂S₂中是可溶的并具有小于1克每升的一个浓度。