[发明专利]金属离子电池的电极有效

专利信息
申请号: 201580076096.2 申请日: 2015-12-14
公开(公告)号: CN107223288B 公开(公告)日: 2021-02-02
发明(设计)人: 克里斯托弗·弗雷德;畠泽刚信 申请(专利权)人: 奈克松有限公司
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/583;H01M10/0525;H01M10/054
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 范心田
地址: 英国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 金属 离子 电池 电极
【权利要求书】:

1.一种用于金属离子电池的电极,所述电极包括与集电器电接触的活性层,其中所述活性层包括:

(i)多个多孔微粒,包含选自硅、锡及其混合物的至少60wt%的电活性材料,其中多孔微粒的D50微粒直径在0.5至18μm的范围内,并且微粒内孔隙率在30至90%的范围内;以及

(ii)多个碳微粒,选自石墨、软碳和硬碳中的一种或多种并且具有1至50μm范围内的D50微粒直径,

其中所述活性层包含至少50wt%的所述碳微粒(ii),并且其中所述碳微粒(ii)的D50微粒直径与多孔微粒(i)的D50微粒直径的比率在1.5至30的范围内。

2.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)包含至少70wt%,至少75wt%,至少80wt%,或至少85wt%的电活性材料。

3.根据权利要求2所述的电极,其中所述多孔微粒(i)包含至少60wt%,至少70wt%,至少75wt%,至少80wt%,或至少85wt%的硅。

4.根据权利要求3所述的电极,其中所述多孔微粒(i)包含至少60wt%的硅或锡和至多40wt%的铝和/或锗,至少70wt%的硅或锡和至多30wt%铝和/或锗,至少75wt%的硅或锡和至多25wt%的铝和/或锗,至少80wt%的硅或锡和至多20wt%的铝和/或锗,至少85wt%的硅或锡和至多15wt%的铝和/或锗,至少90wt%的硅或锡和至多10wt%的铝和/或锗,或至少95wt%的硅或锡和至多5wt%的铝和/或锗。

5.根据权利要求4所述的电极,其中所述多孔微粒(i)包含至少0.01wt%的铝和/或锗、至少0.1wt%的铝和/或锗、至少0.5wt%的铝和/或锗、至少1wt%的铝、至少2wt%的铝和/或锗、或至少3wt%的铝和/或锗。

6.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)包含选自锑、铜、镁、锌、锰、铬、钴、钼、镍、铍、锆、铁、钠、锶、磷、锡、钌、金、银及其氧化物中的一种或多种微量添加元素。

7.根据权利要求6所述的电极,其中所述多孔微粒(i)包含微量的镍、银或铜中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)的D50微粒直径为至少0.8μm、至少1μm、至少1.5μm、至少2μm、至少2.5μm或至少3μm。

9.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)的D50微粒直径不大于15μm、不大于12μm、不大于10μm、不大于8μm、不大于7μm、不大于6.5μm、不大于6μm、不大于5.5μm、不大于5μm、不大于4.5μm、不大于4μm或不大于3.5μm。

10.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)的微粒大小分布跨度为5以下、4以下、3以下、2以下或1.5以下。

11.根据权利要求1所述的电极,其中多孔微粒(i)的平均纵横比小于3:1,大于2.5:1,不大于2:1,不大于1.8:1,不大于1.6:1,不大于1.4:1,或不大于1.2:1。

12.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)是球形微粒,其平均球形度Sav为至少0.70,至少0.85,至少0.90,至少0.92,至少0.93,至少0.94,至少0.95,至少0.96,至少0.97,至少0.98,或至少0.99。

13.根据权利要求1所述的电极,其中所述多孔微粒(i)的微粒内孔隙率在35至90%的范围内。

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