[发明专利]用于锂离子电池的阳极材料及其制备和使用方法

说明书

本发明提供了一种由通式(I)表示的电化学活性材料：Si_uSn_vM_1wM_2x[P_0.2O_0.8]_y·A_z(I)，其中u、v、w、x、y和z表示原子％值并且u+v+w+x+y+z＝100，M₁包括选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr的金属元素或金属元素的组合、B、碳、或它们的合金，M₂包括选自Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr的金属元素或金属元素的组合、或它们的合金，A为除磷酸盐或硅化物之外的非活性相，并且0u90，0≤v20，0w50，0x20，0y20，并且0≤z50。

技术领域

本公开涉及可用于锂离子电池阳极的组合物及其制备和使用方法。

背景技术

已经引入各种阳极组合物以用于在锂离子电池中使用。此类组合物在例如美国专利No.8,753,545和5,965,293中有所描述。

发明内容

在一些实施方案中，提供了电化学活性材料。该电化学活性材料由通式(I)表示：

Si_uSn_vM_1wM_2x[P_0.2O_0.8]_y·A_z (I)

其中u、v、w、x、y和z表示原子％值并且u+v+w+x+y+z＝100，M₁包括选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr的金属元素或金属元素的组合、B、碳或它们的合金，M₂包括选自Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr的金属元素或金属元素的组合、或它们的合金，A为除磷酸盐或硅化物之外的非活性相，并且0u90，0≤v20，0w50，0x20，0y20，并且0≤z50。

在一些实施方案中，提供了电极组合物。电极组合物包括上述电化学活性材料和粘结剂。

在一些实施方案中，提供了负极。负极包括集电器和上述电极组合物。

在一些实施方案中，提供了电化学电池。电化学电池包括上述负极、包括含锂正极组合物的正极和含锂电解质。

在一些实施方案中，提供了制备电化学电池的方法。该方法包括：提供包括含锂正极组合物的正极，提供如上所述的负极，提供含锂电解质，以及将正极、负极和电解质引入电化学电池。

本公开的以上发明内容不旨在描述本公开的每个实施方案。本公开中的一个或多个实施方案的细节也阐述在以下说明中。依据说明书和权利要求书，本公开的其它特征、目标和优点将显而易见。

附图说明

结合附图来考虑本公开以下各个实施方案的详细描述可以更完全地理解本公开，其中：

图1示出了实施例1的电化学活性材料的XRD图。

具体实施方式

硅(Si)基合金是作为下一代高能量密度锂离子电池阳极材料的有前景石墨替代品，至少部分原因在于其更高的能量密度。然而，相对于石墨，硅基合金众所周知表现出更高的不可逆容量和更低的倍率性能。