[發明專利]具有變化特性的納米復合物電池電極顆粒

在審

• 申請號: 201580056096.6
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN107078287A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 蓋爾普·禹沈;奧格·M·博迪切夫斯基;亞歷山大·T·雅各布;阿爾伯·奈斯;戴米恩·哈里斯;伯格丹·茨迪爾科
• 申請（專利權）人: 新羅納米技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙)11482
• 代理人: 宋寶庫

1.一種含復合顆粒的電池電極成分，每個復合顆粒都包含：

設置成在電池運行期間存儲和釋放離子的高容量活性材料，其中所述活性材料具有(i)作為陰極活性材料至少220mAh/g的具體容量，或者(ii)作為陽極活性材料至少400mAh/g的具體容量；以及

多孔導電骨架基體材料，在所述骨架基體材料的孔隙內設置有所述活性材料，

其中每個復合顆粒都具有從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的至少一個材料特性。

2.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述活性材料是陽極活性材料并且包含硅。

3.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述活性材料是陰極活性材料并且包含氟。

4.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述骨架基體材料包含碳。

5.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的骨架基體材料的材料成分。

6.根據權利要求5所述的電池電極成分，其中所述每個復合顆粒進一步包括至少部分地包圍所述活性材料和所述骨架基體材料的殼，所述殼對于由所述活性材料存儲和釋放的離子基本上是可滲透的并且在所述活性材料與電解質溶劑之間形成屏障。

7.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的骨架基體材料的機械特性。

8.根據權利要求7所述的電池電極成分，其中所述機械特性包括在所述骨架基體材料的中心附近具有與所述骨架基體材料的周邊相比較較低的彈性模量和較低硬度。

9.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的所述骨架基體材料的無序程度。

10.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個機械特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的所述骨架基體材料的平均孔隙大小。

11.根據權利要求10所述的電池電極成分，其中與所述骨架基體材料的周邊相比較，在所述骨架基體材料的中心附近所述平均孔隙大小較大。

12.根據權利要求10所述的電池電極成分，其中與定位于所述中心與所述周邊之間的所述骨架基體的中間區域相比較，在所述骨架基體材料的中心和所述骨架基體材料的周邊附件所述平均孔隙大小較大。

13.根據權利要求10所述的電池電極成分，其中在所述骨架基體材料顆粒的中心處所述平均孔隙大小在大約2nm到大約100nm之間的范圍內。

14.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的所述骨架基體材料的孔隙朝向。

15.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料到所述周邊發生變化的所述活性材料相對所述骨架基體材料的體積份額。

16.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的所述活性材料的材料成分。

17.根據權利要求16所述的電池電極成分，其中所述材料成分包括在所述骨架基體材料的中心附近濃度更高的第一活性材料以及在所述骨架基體材料的周邊附近濃度更高的第二活性材料，并且其中所述第一活性材料具有比所述第二活性材料更高的能量密度。

18.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中所述至少一個材料特性包括從所述骨架基體材料的中心到周邊發生變化的復合顆粒的密度。

19.根據權利要求18所述的電池電極成分，其中與所述骨架基體材料的周邊相比較，在所述骨架基體材料的中心附近所述密度較高。

20.根據權利要求1所述的電池電極成分，其中每個復合顆粒進一步包括至少部分地包圍所述活性材料和所述骨架基體材料的殼，所述殼由熱敏材料形成，所述熱敏材料在高于大約80℃的溫度時顯著降低其電學或離子傳導性。