[發明專利]用于鋰離子電池組的電極材料

在審

• 申請號: 201780052983.5
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN109643782A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: I.柯卡姆;B.舒曼;O.黑克爾;C.恩格爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 邵長準;楊思捷

本發明涉及一種用于電化學能量儲存器的電極材料，特別是用于鋰離子電池的電極材料，其包含可鋰化的活性材料（12）的顆粒（10，10'，10），其中顆粒（10，10'，10）部分地用傳導鋰離子的固體電解質（14）涂覆，其中固體電解質層（14）具有凹口（16）。

技術領域

本發明涉及電極材料，具有該電極材料的電極（特別是陰極），以及包含它們的電化學能量儲存器。

現有技術

鋰離子電池組廣泛用于許多日常應用中，例如用于計算機，筆記本電腦，移動電話，智能手機和其他應用中。即使針對目前強力推進的機動車電化，鋰離子電池組也得到重點考慮。這里使用的術語“電池組”一般性地用于一次電池組以及二次電池組，二次電池組也稱為蓄電池。

鋰離子電池具有正電極或陰極，以及負電極或陽極。它們通常每個都包括在其上施加正極或負極活性材料的集電體（Stromableiter），所述活性材料在電池組的充電和放電循環中“活性地”發生可逆的鋰化或脫鋰，即可逆地嵌入和釋放鋰離子。正電極和負電極通過隔膜分開，其中通過電解質實現電極之間的電荷傳輸。

在鋰離子電池組領域中，使用液體電解質，聚合物電解質和固體電解質類型。包含固體電解質的鋰離子電池組的特征在于，高的能量密度和高的安全性（由于不存在有機的和部分高度易燃的液體電解質）。能量密度是電池或整個蓄電池系統的能量儲存器容量的量度，因此對電動機動車的可達到里程具有直接影響。能量密度被描述為比能量（Wh/kg），并且定義了單位質量儲存的能量含量。固體電解質-鋰離子電池組的能量密度可以高于400Wh/kg。

發明內容

本發明涉及用于電化學能量儲存器（特別是鋰離子電池）的電極材料（例如陰極材料），其包含可鋰化的活性材料的顆粒，其中所述顆粒部分地用傳導鋰離子的固體電解質涂覆，其中該固體電解質層具有凹口，特別是狹縫狀的凹口。

本發明的主題還是具有這種電極材料的電極，特別是陰極，以及具有這種電極的電化學能量儲存器，特別是鋰離子電池。

在固體電解質層中的凹口，特別是狹縫狀的凹口，尤其可以暴露活性材料的至少一部分表面。電極材料通過在傳導鋰離子的固體電解質層中的特別是狹縫狀的凹口可以在顆粒的能夠傳導離子的、經涂覆的面之間提供能夠傳導電子的路徑。這使得可以將活性材料的顆粒能夠傳導離子和電子地連接。同時，由此可以防止或至少顯著減少活性材料的活性表面與電極材料之間的液體或固體電解質的接觸。

在本發明中，活性材料可以理解為參與充電和/或放電過程和因此構成電極的實際活性的材料的材料。可鋰化的活性材料尤其可以理解為在電池組的充電和放電過程中可以可逆地吸收和再次釋放鋰離子的材料。例如，可鋰化的活性材料可以是鋰離子可嵌入的材料。在活性材料中吸收或嵌入鋰離子（同時存在電子）也稱為嵌入，所述釋放也稱為脫嵌（Deinterkalieren）。

活性材料的顆粒的尺寸或平均直徑可以在0.1μm至10μm的范圍內。當制造電極（例如陰極）時，遵照顆粒尺寸的雙峰分布可以是有利的，特別是將較小和較大的顆粒一起使用以獲得盡可能高的填充密度。