[發明專利]導電納米復合材料及由其制成的開口多孔納米復合物

有效

• 申請號: 201010190574.1
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN102142536A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: J·格魯普
• 申請（專利權）人: 斯沃奇集團研究和開發有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M4/62
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

1.一種中間納米復合物，其用于可充電鋰電池的正電極或負電極，所述納米復合物是開口多孔材料，所述開口多孔材料包含均勻分布的納米顆粒電子活性材料和納米顆粒電子導電粘合劑材料以及犧牲納米顆粒，其中所述電子活性材料的納米顆粒的平均粒徑和所述納米顆粒電子導電粘合劑材料的平均粒徑都相差不超過+100％/-50％和/或都在5nm到500nm的范圍內，并且所述犧牲納米顆粒在200nm到500nm的范圍內。

2.根據權利要求1的納米復合物，其中所述電極是正電極，并且所述電子活性材料選自過渡金屬和主族金屬的氧化物、氮化物、碳化物、硼酸鹽、磷酸鹽、硫化物、鹵化物等及其混合物。

3.根據權利要求2的納米復合物，其中所述電子活性材料為LiFePO₄。

4.根據權利要求1的納米復合物，其中所述電極是負電極，并且其中電子活性陽極材料選自硅、諸如Li_xAlSi_n、Li_xSiSn_n的合金、以及諸如Li_xVN的氮化物。

5.根據權利要求1的納米復合物，其中所述電子活性納米顆粒被涂覆有導電層，所述導電層特別地是碳或石墨/石墨烯層。

6.根據權利要求1的納米復合物，其中所述電子導電聚合物選自聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯以及聚噻吩。

7.根據權利要求1的納米復合物，其中所述粘合劑是聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)(PEDOT)。

8.根據權利要求1的納米復合物，其中所述導電聚合物納米顆粒和所述電子活性納米顆粒的平均粒徑在5nm到400nm的范圍內，更優選在20nm到300nm的范圍內。

9.根據權利要求1的納米復合物電極材料，其包含至少一種納米顆粒電子導電填充物材料和/或導電納米纖維，例如碳材料，該材料的量優選為基于無犧牲顆粒的納米復合物材料的重量的2％到10％，更優選約5％左右，其中所述導電納米纖維優選以0.1％到2％的量存在。

10.根據權利要求1的納米復合物電極材料，其中所述電子導電納米顆粒以基于無犧牲顆粒的納米復合物材料的重量的4％到10％的量存在。

11.根據權利要求1的納米復合物材料，其中所述犧牲納米顆粒的粒徑在300nm到500nm的范圍內。

12.根據權利要求1的納米復合物，其中所述犧牲納米顆粒選自聚乙烯顆粒、聚乙二醇顆粒、聚乙烯醇縮醛顆粒、聚苯乙烯顆粒及其混合物。

13.根據權利要求1的納米復合物，其中所述犧牲納米顆粒以至少0.5％的量存在，優選以0.5％到10％的量或者以40％到60％的量存在。

14.一種用于可充電鋰電池的正電極或負電極的電極材料，所述電極材料是納米復合物，所述納米復合物是開口多孔材料，所述開口多孔材料包含均勻分布的納米顆粒電子活性材料和納米顆粒電子導電粘合劑材料，其中所述電子活性材料的納米顆粒的平均粒徑和所述納米顆粒電子導電粘合劑材料的平均粒徑都相差不超過約+100％/-50％和/或都在5nm到500nm的范圍內，

其中所述納米顆粒電極材料包含在200nm到500nm的范圍內的孔。

15.一種納米復合物電極材料，特別地根據權利要求14的納米復合物電極材料，其可通過移除犧牲顆粒而從根據權利要求1到13中任一項的中間納米復合物獲得。

16.一種制造根據權利要求11的納米復合物電極材料的方法，其中在電極形成之后或在電極形成期間，通過熱處理或化學反應來移除所述犧牲納米顆粒。

17.一種制造納米復合物的方法，所述納米復合物包含納米顆粒電子活性材料、納米顆粒導電粘合劑和犧牲顆粒，所述方法包括以下步驟：緊密地混合所述納米顆粒電子導電粘合劑和所述納米顆粒電子活性材料以及所述犧牲顆粒；以及使該混合物承受壓力和熱，優選地壓力是0.5巴到2巴或者5·10⁴Pa到2·10⁵Pa并且在室溫下。

18.一種納米顆粒電子導電粘合劑的用途，該納米顆粒電子導電粘合劑用作電極制造中的粘合劑，所述電極特別地是可充電Li電池的陰極。