[發(fā)明專利]電極復(fù)合材料顆粒、電池電極以及充電電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811449701.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111261843B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉全璞;鄭尹瑋;王時(shí)安;彭柏良;陳俊宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉全璞
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)了一種電極復(fù)合材料顆粒，包括碳基質(zhì)、多個(gè)納米活性顆粒以及多個(gè)石墨顆粒。納米活性顆粒隨機(jī)散布于碳基質(zhì)中，并且納米活性顆粒包括活性材料以及保護(hù)層。保護(hù)層包覆活性材料，且保護(hù)層為活性材料的氧化物、氮化物或碳化物。石墨顆粒隨機(jī)散布于碳基質(zhì)中。保護(hù)層在納米活性顆粒中所占的體積百分比小于23.0％。本發(fā)明還公開(kāi)了具有此電極復(fù)合材料顆粒的電池電極以及具有此電池電極的充電電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種復(fù)合材料顆粒，特別是一種用于電池電極的復(fù)合材料顆粒、具有此復(fù)合材料顆粒的電極以及具有此電極的充電電池。

背景技術(shù)

近年來(lái)，充電電池被應(yīng)用于各種技術(shù)領(lǐng)域中，例如由鋰金屬或鋰合金作為電極材料的鋰電池廣泛地應(yīng)用于電子裝置、交通工具、國(guó)防軍事和航空航天等領(lǐng)域。以鋰電池舉例說(shuō)明，一般而言，鋰電池的負(fù)極多由石墨制成，但因石墨的電容量較低，因此有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)采用高電容量材料或是高電容量材料與石墨混合的復(fù)合物來(lái)作為負(fù)極的材料。

目前普遍使用的高電容量材料為硅或金屬氧化物，但硅與金屬氧化物在充放電過(guò)程中體積會(huì)膨脹過(guò)大，而導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)崩解，進(jìn)而在一定次數(shù)的充放電循環(huán)后，充電電池的電容量就會(huì)大幅下降。為了延長(zhǎng)充電電池的使用壽命，部分業(yè)者會(huì)減少高電容量材料在電極中的比例，但這阻礙了電容量的提升。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種電極復(fù)合材料顆粒、電池電極以及充電電池。其中，電極復(fù)合材料顆粒解決現(xiàn)有電極材料難以兼顧使用壽命以及電容量提升的問(wèn)題。

本發(fā)明公開(kāi)的電極復(fù)合材料顆粒包括一碳基質(zhì)、多個(gè)納米活性顆粒以及多個(gè)石墨顆粒。納米活性顆粒隨機(jī)散布于碳基質(zhì)中，并且納米活性顆粒包括一活性材料以及一保護(hù)層。保護(hù)層包覆活性材料，且保護(hù)層為活性材料的氧化物、氮化物或碳化物。石墨顆粒隨機(jī)散布于碳基質(zhì)中。保護(hù)層在納米活性顆粒中所占的體積百分比小于23.0％。

本發(fā)明另公開(kāi)的電池電極包括前述的電極復(fù)合材料顆粒。

本發(fā)明又另公開(kāi)的充電電池包括：一負(fù)極，包括前述的電極復(fù)合材料顆粒；一正極；一隔離層，介于負(fù)極與正極之間；以及一電解質(zhì)，介于負(fù)極與正極之間。

根據(jù)本發(fā)明所公開(kāi)的電極復(fù)合材料顆粒、電池電極以及充電電池，當(dāng)電池充電而導(dǎo)致電極中納米活性顆粒的體積膨脹時(shí)，保護(hù)層能提供緩沖作用，以防止納米活性顆粒擠壓周圍的碳基質(zhì)而造成電極復(fù)合材料顆粒破裂。并且，由于保護(hù)層占整顆納米活性顆粒的體積比例控制在適當(dāng)?shù)姆秶詢?nèi)，有助于避免因?yàn)楸Ｗo(hù)層過(guò)厚而造成電極復(fù)合材料顆粒的阻抗升高以及電容量下降，進(jìn)而能兼顧電極復(fù)合材料顆粒的高電容量以及不易破裂的需求。

以上的關(guān)于本發(fā)明內(nèi)容的說(shuō)明及以下的實(shí)施方式的說(shuō)明用以示范與解釋本發(fā)明的精神與原理，并且提供本發(fā)明的專利申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍更進(jìn)一步的解釋。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電極復(fù)合材料顆粒的示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電極復(fù)合材料顆粒的示意圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的充電電池的示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電極復(fù)合材料顆粒的電子顯微鏡圖。

其中，附圖標(biāo)記：

1 電極復(fù)合材料顆粒

10 碳基質(zhì)

20 納米活性顆粒

21 活性材料

22 保護(hù)層

30 石墨顆粒

4 充電電池

41 負(fù)極