[发明专利]用于锂电池的高容量阳极活性材料的弹性体包封的颗粒

权利要求书

1.一种用于锂电池的阳极活性材料层，所述阳极活性材料层包含阳极活性材料的多种微粒，其中微粒由高容量阳极活性材料的一个或多个颗粒构成，所述颗粒被弹性体材料薄层包封，所述弹性体材料具有在室温下不小于10^-7 S/cm的锂离子电导率和从1 nm至10 μm的包封壳厚度，并且其中所述高容量阳极活性材料具有大于372 mAh/g的锂储存比容量，

其中所述一个或多个颗粒涂覆有碳层，所述碳层被布置在所述一个或所述多个颗粒与所述弹性体材料薄层之间。

2.如权利要求1所述的阳极活性材料层，其中所述阳极活性材料选自下组，所述组由以下各项组成：(a) 硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）、锑（Sb）、铋（Bi）、锌（Zn）、铝（Al）、钛（Ti）、镍（Ni）、钴（Co）和镉（Cd）；(b) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd与其他元素的合金或金属间化合物；(c) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V或Cd的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物，及其混合物、复合材料或含锂复合材料；(d) Sn的盐和氢氧化物；(e) 钛酸锂、锰酸锂、铝酸锂、含锂的氧化钛、锂过渡金属氧化物；(f) 预锂化的Si、预锂化的Ge、预锂化的Sn、预锂化的SnO_x、预锂化的SiO_x、预锂化的氧化铁、预锂化的VO₂、预锂化的Co₃O₄、预锂化的Ni₃O₄、或其组合，其中x = 1至2；(g) Li颗粒、Li合金颗粒或其中具有按重量计至少60%的锂元素的表面稳定的Li的颗粒；以及 (h) 上述材料的组合。

3.如权利要求2所述的阳极活性材料层，其中所述Li合金含有按重量计从0.1%至10%的选自Zn、Ag、Au、Mg、Ni、Ti、Fe、Co、V或组合的金属元素。

4.如权利要求1所述的阳极活性材料层，其中所述阳极活性材料呈具有从0.5 nm至100nm的厚度或直径的纳米颗粒、纳米线、纳米纤维、纳米管、纳米片、纳米皮带、纳米丝带、纳米盘、纳米片晶或纳米角的形式。

5.如权利要求4所述的阳极活性材料层，其中所述阳极活性材料具有小于20 nm的尺寸。

6.如权利要求1所述的阳极活性材料层，其中所述微粒进一步在其中含有石墨或碳材料。

7.如权利要求6所述的阳极活性材料层，其中所述石墨或碳材料选自聚合碳、无定形碳、化学气相沉积碳、煤焦油沥青、石油沥青、中间相沥青、炭黑、焦炭、乙炔黑、活性炭、具有小于100 nm的尺寸的细膨胀石墨颗粒、人造石墨颗粒、天然石墨颗粒、或其组合。

8.如权利要求4所述的阳极活性材料层，其中用选自碳材料、电子导电聚合物、导电金属氧化物或导电金属涂料的导电保护性涂料涂覆或包围所述纳米颗粒、纳米线、纳米纤维、纳米管、纳米片、纳米皮带、纳米丝带、纳米盘、纳米片晶或纳米角。

9.如权利要求8所述的阳极活性材料层，其中将所述纳米颗粒、纳米线、纳米纤维、纳米管、纳米片、纳米皮带、纳米丝带、纳米盘、纳米片晶或纳米角预插层或预掺杂有锂离子以形成预锂化的阳极活性材料，所述预锂化的阳极活性材料具有的锂量为所述预锂化的阳极活性材料的按重量计从0.1%至54.7%。

10.如权利要求1所述的阳极活性材料层，其中所述弹性体材料具有不小于10^-5 S/cm的锂离子电导率。

11.如权利要求1所述的阳极活性材料层，其中所述弹性体材料具有不小于10^-4 S/cm的锂离子电导率。