[发明专利]用于锂离子电化学电池中的石墨烯包封电活性材料有效

专利信息
申请号: 201680066104.X 申请日: 2016-11-14
公开(公告)号: CN108352511B 公开(公告)日: 2021-11-19
发明(设计)人: C·M·海纳;F·王;C·A·弗里兹 申请(专利权)人: 纳诺格拉夫公司
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287 代理人: 章蕾
地址: 美国伊*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 锂离子 电化学 电池 中的 石墨 烯包封电 活性 材料
【权利要求书】:

1.一种电化学活性材料,其包含复合颗粒,每个复合颗粒包含包封于壳体内的核心材料,其中:

所述核心材料包含电化学活性核心颗粒,所述电化学活性核心颗粒包含硅、氧化硅或其组合,并且具有50nm至100nm范围内的平均粒径;

所述壳体包含石墨烯、还原的氧化石墨烯、氧化石墨烯或其组合;

所述壳体通过毛细管压缩制备,并包封所述核心材料和空隙空间,所述空隙空间足以允许所述核心材料在锂化过程中的膨胀,而不会使所述壳体破裂;并且

所述复合颗粒具有1μm至20μm范围内的平均粒径且具有小于75m2/g的BET表面积。

2.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述BET表面积是在5m2/g至70m2/g范围内。

3.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述复合颗粒的BET表面积是在15m2/g至65m2/g范围内。

4.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述复合颗粒的BET表面积是在35m2/g至60m2/g范围内。

5.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述壳体具有褶皱结构。

6.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述复合颗粒具有球形结构。

7.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述核心材料占所述复合颗粒的总重量的至少50重量%。

8.根据权利要求1所述的电化学活性材料,其中所述复合颗粒具有2.3μm至4.3μm范围内的平均粒径。

9.一种电极,包含:

根据权利要求1所述的电化学活性材料;和

粘合剂。

10.根据权利要求9所述的电极,其中所述粘合剂包含聚四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、聚(丙烯酸)、聚乙烯四氟乙烯ETFE、聚酰胺和聚酰亚胺、聚乙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、纤维素、聚丙烯酸酯橡胶,和其混合物。

11.根据权利要求9所述的电极,进一步包含选自由以下组成的群组的导电性添加剂:碳黑、导电聚合物、石墨、金属粉末、镍、铝、钛、不锈钢,和其任何组合。

12.一种电池组,包含:

阳极,包含根据权利要求9所述的电极;

阴极;

容纳所述阳极和所述阴极的罩壳;和

安置在所述阳极与所述阴极之间的电解质。

13.一种制造电化学活性材料的方法,所述方法包含:

形成包含溶剂、氧化石墨烯和硅纳米颗粒的分散液;

使所述分散液雾化而形成液滴;和

在100℃至300℃范围内的温度下加热所述液滴以使所述液滴蒸发并通过毛细管压缩形成复合颗粒,每个复合颗粒包含:

核心颗粒,所述核心颗粒包含硅、氧化硅或其组合,并且具有50nm至100nm范围内的平均粒径;和

壳体,所述壳体包封所述核心颗粒,并且包含毛细管压缩的石墨烯、还原的氧化石墨烯、氧化石墨烯或其组合;

其中所述壳体包封所述核心颗粒和空隙空间,所述空隙空间足以允许所述核心材料在锂化过程中的膨胀,而不会使所述壳体破裂,且

其中所述复合颗粒具有1μm至20μm范围内的平均粒径以及具有小于75m2/g的BET表面积。

14.根据权利要求13所述的方法,其中所述复合颗粒具有小于75m2/g的BET表面积。

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