[发明专利]用于生产用于电池电极的电极材料的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产用于电池电极的电极材料的方法，特别是用于锂离子电池，所述电极材料包括纳米结构的碳化硅。该方法具有以下步骤：a)提供硅源，碳源和掺杂剂的混合物，其中至少硅源和碳源以固体颗粒的微粒一起提供；以及b)将方法步骤a)中提供的混合物在≥1400℃至≤2000℃的温度范围内，特别是在≥1650℃至≤1850℃的范围内处理。方法步骤b)在具有沉积表面的反应器中执行，其沉积表面的温度相对于至少一个另外的内反应器表面而降低。综上所述，上述方法允许简单且便宜的可生产性与高循环稳定性结合。

技术领域

本发明涉及一种用于生产用于电池电极的电极材料的方法，以及用于电池的电极，特别是例如用于锂离子电池的阳极。

背景技术

电动性和可再生能源的产生通常需要特别有效的高性能能量储存，其中特别地锂离子电池由于其相对较高的能量密度提供有希望的方法。这就是为什么锂离子电池频繁地被使用并且可用于例如电子消费产品、便携式计算机和电动车辆中。

例如，从文献“用于锂离子电池阳极材料的纳米多孔Si/C复合材料”Zheng等，Electrochimica Acta 52(2007)5863-5867，已经知道的是从包括元素硅和碳的复合材料生产用于锂离子电池的电极。

文献JP 2008066128描述了一种用于生产用于锂离子电池的电极的方法，其中从聚硅烷和碳源开始，生产包含基于碳材料的碳化硅的复合材料。

文献US 8734674B1描述了一种提高碳化硅的锂离子容量的方法。为了实现这一点，该文献教导通过限定的温度处理在惰性气氛中执行掺杂碳化硅的石墨化，其中将移除附着在表面上的另外的氧化物。

文献“纳米碳化硅：地平线上的新的锂嵌入阳极材料”Kumar等，RCD Adv,2013,3,15028-15034进一步描述了碳化硅作为用于锂离子电池的阳极材料的应用。这里，详细描述了通过化学气相沉积生产3C硅，其中硅纳米微粒与甲烷反应以形成碳化硅。然而，碳化硅的掺杂似乎是困难的。

文献“经由外延石墨烯的高温真空生长增强的掺杂6H碳化硅(0001)的锂化”Lipson等，J.Phys.Chem.C,2012,116,20949-20957进一步描述了通过在1350℃的回火过程由表面石墨化改进适合于阳极的碳化硅的电化学锂化能力。

然而，在诸如锂离子电池的电池的电极(特别是阳极)的生产中仍然存在改进的空间。特别地，在电池或电极的容量或能量密度和循环稳定性方面有进一步的改进空间，其中特别是有成本效益的解决方案是有利的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种以有成本效益的方式提供具有良好容量和/或良好循环稳定性的电池的解决方案。

该目的根据本发明通过包括权利要求1的特征的方法实现。该目的通过包括权利要求8的特征的电池电极和包括权利要求12的特征的电池进一步实现。本发明的优选实施例在从属权利要求、说明书和示例中公开，其中在从属权利要求或说明书或示例中单独地或以任何组合描述或示出的其它特征可以是本发明的主题，除非相反从上下文中不显而易见。

提出了一种用于生产用于电池电极的电极材料的方法，特别是用于锂离子电池，其中所述电极材料包括纳米结构的碳化硅。该方法包括以下步骤：

a)提供硅源、碳源和掺杂剂的混合物，其中至少硅源和碳源以固体颗粒的微粒共同提供；

b)将步骤a)中提供的混合物在≥1400℃至≤2000℃的范围内的温度下处理，特别是在≥1650℃至≤1850℃的范围内，其中步骤b)在包括沉积表面的反应器中执行，该沉积表面的温度相对于至少一个另外的内反应器表面降低。

通过上述方法，可以提供用于电池，特别是锂离子电池的电极材料，其也可以以简单的方式生产掺杂形式的，并且其进一步可以实现高的循环稳定性。