[發(fā)明專利]通過用氧化石墨烯形成復(fù)合材料而增強(qiáng)電極(陽極和陰極)性能有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201110325299.4 | 申請(qǐng)日： | 2011-10-24 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN102456869A | 公開（公告）日： | 2012-05-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | R·耐斯珀?duì)?/a>;T·卡斯帕;Y·麥坦 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 巴萊諾斯清潔能源控股公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/131 | 分類號(hào)： | H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/485;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 北京市中咨律師事務(wù)所 11247 | 代理人： | 張蓉珺;林柏楠 |
| 地址： | 瑞士*** | 國(guó)省代碼： | 瑞士;CH |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 通過 氧化 石墨 形成 復(fù)合材料 增強(qiáng) 電極 陽極 陰極 性能 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的電極材料和生產(chǎn)這種改進(jìn)的電極材料的方法和包含這種電極材料的電池組(battery)。
背景技術(shù)
許多再充式電池組是已知的。然而，它們?nèi)詭в袔讉€(gè)缺點(diǎn)，例如重量高、容量低、充電緩慢、老化快等。特別對(duì)于具有減少空間或意欲的移動(dòng)性的應(yīng)用如計(jì)算機(jī)、汽車和電動(dòng)自行車而言，需要低重量、高容量、快速充電和長(zhǎng)壽命。在最近幾年期間，已作出了高度努力以改進(jìn)電極材料或減少上述缺點(diǎn)。
在最近幾年中得到關(guān)注的許多材料為以納米顆粒形式使用的陶瓷基材料。這些納米顆粒可以為多邊形、球形，或在一個(gè)方向上伸長(zhǎng)直至稱它們?yōu)槔w維的伸長(zhǎng)。一種這類纖維材料為H2V3O8。
H2V3O8為已描述于1970年[1]且在1990年[2]進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的已知化合物。作為陰極材料，還研究了HyNa1-yV3O8[3]。HyNa1-yV3O8被描述為在第一個(gè)放電循環(huán)期間插入(intercalate)至多3個(gè)鋰離子。當(dāng)充電時(shí)，將這三個(gè)鋰離子解除插入(deintercalated)。
盡管纖維H2V3O8能可逆地交換大量(至多4.5eq.)鋰[4]，但由于與其相關(guān)的體積變化，纖維分解成小片段，其顯示出在特定碎裂下最佳的可交換性，其中當(dāng)進(jìn)一步碎裂時(shí)容量顯著降低，使得電極的穩(wěn)定性受損。
其它陰極材料包括Li4V3O8[5]、NaV3O8[6]和Li1.3-yCuyV3O8[7]、LixFePO4、LixCoO2、LixMn2O4、Lix(MnuCovNiyAlz)O2，其中u+v+y+z≈1。
合適的陽極材料也是已知的。這些包括LixC6和鋰合金。
合適的EA材料通常借助導(dǎo)電填充有例如導(dǎo)電炭黑和/或石墨，和/或本身可有電子傳導(dǎo)性的粘合劑形成電極。粘合劑和導(dǎo)電填料顯著增加體積和?電池組的總重量而不實(shí)際地參與充電放電循環(huán)。
還已進(jìn)行幾種嘗試以降低粘合劑/填料基體的的重量，例如通過使用納米顆粒形式的導(dǎo)電粘合劑(參見出版的歐洲專利申請(qǐng)EP?2228855)或通過制備經(jīng)熱解產(chǎn)物作為聚合物粘合劑的替代品。將以上現(xiàn)有出版物的公開內(nèi)容全部并入本文中。
盡管這些嘗試帶來了一些重量降低，但仍需要進(jìn)一步降低量的任選導(dǎo)電填充粘合材料。所述任選包含導(dǎo)電填料的粘合材料也稱為粘合劑基體或基體。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一般目的是提供在大的機(jī)械穩(wěn)定性下具有低或降低的基體含量和高基體導(dǎo)電性的電極。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)在大的機(jī)械穩(wěn)定性下具有低基體含量和高基體導(dǎo)電性的電極的方法。
本發(fā)明的另一方面是提供包含至少一種具有降低的或低的基體含量的陰極或陽極，優(yōu)選這兩種電極的電池組。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有增強(qiáng)的循環(huán)穩(wěn)定性的電極。
現(xiàn)在，為實(shí)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行描述時(shí)會(huì)變得更容易了解的本發(fā)明這些和又另外的目的，本發(fā)明電極表現(xiàn)為以下特征：它包含納米顆粒形式的電子活性材料(EAM)和基體，優(yōu)選由它們組成，所述基體由具有摻入其中的石墨烯(graphene)薄片的熱解產(chǎn)物和任選的離子鋰源和-取決于EAM-任選還有穩(wěn)定劑(對(duì)于H2V3O8，例如硫酸釩(IV))組成。
熱解產(chǎn)物通過將合適的可熱解材料熱解，例如以也屬于本發(fā)明的方法得到。
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