[發明專利]多層材料、其制備方法及作為電極的用途

有效

• 申請號: 201310090609.8
• 申請日: 2007-01-31
• 公開（公告）號: CN103258999A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 卡里姆·扎吉伯;米歇爾·帕蒂可萊克;帕特里克·查爾斯特;阿卜杜勒巴斯特·克爾飛;馬丁·東特尼
• 申請（專利權）人: 加拿大魁北克電力公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M4/04
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 朱梅;李維盈

相關申請

本申請是于2007年9月8日向中國國家知識產權局提交的題為“多層材料、其制備方法及作為電極的用途”的第200780004027.6號發明專利申請（國際申請號PCT/CA2007/000141）的分案申請。

技術領域

本發明涉及包括一個固體基體和至少兩個重疊的固體層的多層材料，這些固體層含有一種電化學活性材料的顆粒。這些多層材料的特征具體是在相鄰固體層之間的一個低的相互滲透。

本發明還涉及用于形成本發明的多層材料的方法，尤其是那些包括涂覆一種混合物的步驟的方法，該混合物包含多種電化學活性材料的顆粒。

本發明還涉及通過本發明的方法獲得的多層電極，這些電極具有顯著的機械和電化學特性。

最后，本發明涉及電化學發生器（發電器），它們結合了基于本發明的多層材料的至少一個電極并且特征是非凡的安全性。這些發生器特別適合于在便攜式電子系統中和混合動力車輛中使用，尤其是由于在過充電存在下的一個高耐受性。

背景技術

雙層電極的優點近來由Naoki?Imachi等指明，在日本名古屋于2005年11月16至18日舉行的電池專題討論會上發表于會報的168至169頁，提及一種雙層正極對過度充電的耐受性的作用，這是基于同x相關的Li_1-xFePO₄的耐受性的變化，其中該雙層電極的第一層是基于LiFePO₄而第二層是基于LiCoO₂作為活性材料并且該集流體是由一個鋁箔組成。該基于LiFePO₄/LiCoO₂的雙層正極盡管已取得了一定進展，但被證明具有的價值有限。

因此存在一種需要來發展電極材料，它們避免已知材料的至少一個缺點的并且提供一個尤其良好的過充電耐受性。

發明內容

本發明的第一個主題是一類多層材料，該多層材料包括一個固體基體和含有一種電化學活性材料的顆粒的兩個重疊的固體層，該第一固體層附著于該固體基體上并且第二固體層附著于該第一固體層上。另外，這種多層材料的特征在于它具有以下性質的至少一種：

-用電子顯微鏡法測得的該第一固體層的厚度是恒定性為95%或更高，并且優選恒定性為97%或更高；

-用掃描電子顯微鏡法測得的該第二固體層的厚度是恒定性為95%或更高，并且優選恒定性為97%或更高；以及

-該第二固體層滲透至第一固體層中的深度小于該第一固體層厚度的10%，并且優選小于該第一固體層厚度的5%。

優選該電化學活性材料可以是對應于通式A_aM_mZ_zO_oN_nF_f的一種復合氧化物，其中：

-A包括一種堿金屬；

-M包括至少一種過渡金屬，以及可任選除過渡金屬之外的一種金屬，或它們的混合物；

-Z包括至少一種非金屬；

-O是氧；N是氮并且F是氟；以及

-這些系數a,m,z,o,n,f≥0被選擇為以確保電中性。

本發明的多層材料的一個優選的亞類可以通過以下多層材料形成，其中第一固體層具有與存在于第二固體層中的電化學活性材料不同的性質。

本發明的多層材料的另一個優選的亞類可以通過以下材料形成，其中該第一和第二固體層各自含有用于存在于所述第一和第二固體層的電化學活性顆粒的一種粘合劑，并且存在于一個固體層中的該粘合劑優選占它所存在的固體層重量的0和99%之間，甚至更優選在1%和95%之間。

優選的是，存在于第一固體層中的粘合劑可以具有與存在于第二固體層中的粘合劑不同的一種性質。

有利地，這些固體層之一可以含有一種增稠劑，存在于一個固體層中的增稠劑占它所存在的固體層重量的0和98%之間，甚至更有選在0和94%之間。

優選的是，存在于該第一固體層中的粘合劑在25℃時在一種溶劑S₁中是可溶的并具有大于1克每升的濃度，并且存在于該第二固體層中的粘合劑在25℃時在該溶劑S₁中是可溶的并具有小于1克每升的濃度。

有利的是，存在于該第二固體層中的粘合劑在25℃時在一種溶劑S₂中是可溶的并具有大于1克每升的一個濃度，并且存在于該第二固體層中的粘合劑在25℃時在該溶劑S2中是可溶的并具有小于1克每升的一個濃度。