[发明专利]超导电性纳米颗粒及其粉末和包括该粉末的锂电池

说明书

技术领域

本发明的一个或多个实施方式涉及用于锂电池的材料和包括所述材料的锂电池。

背景技术

将锂电池用作小型便携式电子设备用的能量源已引起关注。因为锂二次电池包含有机电解液，所以它们具有的放电电压是包括含水碱性电解液的常规电池的两倍或更大，因此它们具有较高的能量密度。

具有允许锂离子嵌入结构的锂过渡金属氧化物，如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)可用作锂二次电池的正极活性材料。

已研究将允许锂离子嵌入和解嵌的各种形式的含碳材料如人造石墨、天然石墨和硬碳，以及非含碳材料如硅(Si)用作负极活性材料。这些非含碳材料显示出极高的容量密度，此容量密度是石墨容量密度的十倍或更高。然而，由于非含碳材料在充电和放电期间体积膨胀和收缩导致其循环寿命特性降低。

此外，有时使用导电剂以向正和/或负极提供导电性。

发明内容

一个或多个实施方式包括可改进锂电池容量特性和充/放电效率的超导电性纳米颗粒。

一个或多个实施方式包括可改进锂电池容量特性和充/放电效率的超导电性纳米颗粒粉末。

一个或多个实施方式包括含所述超导电性纳米颗粒粉末、因此具有优异的容量特性和充/放电效率的锂电池。

部分其它方面将描述在以下说明书中，且部分地，可从说明书中明显地看到，或可通过实施本发明的实施方式而认识到。

根据一个或多个实施方式，超导电性纳米颗粒具有n个多环纳米片以垂直于第一平面的方式一个层叠在另一个上的结构，其中每个所述多环纳米片包括六个碳原子彼此相连的六角形环，所述六角形环彼此稠合并排列在所述第一平面上，其中n为2至100的整数；且假设L₁代表第一碳和第二碳间的距离，L₂代表第三碳和第四碳间的距离，所述第三碳和第四碳任选自所述n个多环纳米片，使得所述第三和第四碳彼此不相同，也不与所述第一和第二碳相同，且所述第一和第二碳选自所述超导电性纳米颗粒的所述n个多环纳米片，使得L₁≥L₂，并位于三维(3D)x、y和z坐标系中，使得相对于位于原点A(0，0，0)的所述第一碳，所述第二碳位于B(a，b，c)，a和b彼此独立地为约10μm或更小，且c为约100nm或更小。

所述多环纳米片中相邻的碳原子可由sp²键连接。

每个所述多环纳米片可具有在(碳的原子直径)±1nm范围内的厚度。

n可为2至10的整数。

c可在(碳的原子直径×50)±约10nm的范围内。

c可为约0.1nm至约50nm。

根据一个或多个实施方式，超导电性纳米颗粒粉末包括多个超导电性纳米颗粒，所述超导电性纳米颗粒具有n个多环纳米片以垂直于第一平面的方式一个层叠在另一个上的结构，其中每个所述多环纳米片包括六个碳原子彼此相连的六角形环，所述六角形环彼此稠合并排列在所述第一平面上，其中n为2至100的整数；且假设L₁代表第一碳和第二碳间的距离，L₂代表第三碳和第四碳间的距离，所述第三碳和第四碳任选自所述n个多环纳米片，使得所述第三和第四碳彼此不相同，也不与所述第一和第二碳相同，且所述第一和第二碳选自所述超导电性纳米颗粒的所述n个多环纳米片使得L₁≥L₂，并位于3D x、y和z坐标系中，使得相对于位于原点A(0，0，0)的所述第一碳，所述第二碳位于B(a，b，c)，a和b彼此独立地为约10μm或更小，且c为约100nm或更小。

c的d₅₀可在(碳原子直径×50)±约10nm的范围内。

所述c的d₅₀可为约0.1nm至约50nm。

根据一个或多个实施方式，锂电池包括：含正极活性材料的正极；含负极活性材料的负极；和电解液，其中所述正极和所述负极中的至少一个包括含上述超导电性纳米颗粒粉末的导电剂。

所述导电剂可进一步包括选自由碳黑、科琴黑、乙炔黑、人造石墨、天然石墨、铜粉、镍粉、铝粉、银粉和聚苯撑组成的组中的至少一种第一材料。

所述正极活性材料和所述负极活性材料之一可包括钛酸锂。

附图说明

这些和/或其它方面将从实施方式结合附图的以下描述变得明显和更易理解，其中：