[發(fā)明專利]包含碳化硅和碳顆粒的復(fù)合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880078823.2
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN111433943B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 本杰明·容·樸;吉爾·R·佩斯塔納;劉曉華;弗雷德里克·博恩霍姆
• 申請（專利權(quán)）人: 新強(qiáng)能電池公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/134;H01M4/62
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 王達(dá)佐;洪欣

提供了用于電化學(xué)電池中的電極中的硅顆粒。所述硅顆粒可以具有提供小于約87.2°的平均接觸角的表面。所述硅顆粒還可以具有從表面延伸約20nm深度的外部區(qū)域。所述外部區(qū)域可以包含一定量的鋁，使得整體測量的所述鋁占所述硅顆粒的至少約0.01重量％。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2017年12月7日提交的第62/596,071號美國臨時申請的權(quán)益。以上援引的申請的全部內(nèi)容通過援引并入本文。

背景

領(lǐng)域

本申請總體上涉及硅顆粒。具體地，本申請涉及用于蓄電池電極中的硅顆粒以及包含硅顆粒的復(fù)合材料。

相關(guān)技術(shù)描述

鋰離子蓄電池(battery)通常包括在陽極與陰極之間的分隔物和/或電解質(zhì)。在一類蓄電池中，分隔物、陰極和陽極材料分別形成片或膜。將陰極、分隔物和陽極的片順序地堆疊或軋制，使分隔物將陰極與陽極(例如，電極)分隔，以形成蓄電池。典型的電極包括在導(dǎo)電金屬(例如，鋁和銅)上的電化學(xué)活性材料層。可以將膜軋制或切割成塊，然后將其層疊成堆疊體。堆疊體具有交替的電化學(xué)活性材料以及在它們之間的分隔物。

發(fā)明內(nèi)容

在某些實施方案中，提供硅顆粒。硅顆粒可以用于電化學(xué)電池中的電極中。硅顆粒可以具有提供小于約87.2°的平均接觸角的表面。例如，平均接觸角可以為約82°至約87.1°。硅顆粒還可以具有從表面延伸約20nm深度的外部區(qū)域。外部區(qū)域可以包含一定量的鋁，使得整體測量的鋁占硅顆粒的至少約0.01重量％。例如，整體測量的鋁可以占硅顆粒的約0.01重量％至約1重量％。在一些情況下，整體測量的鋁可以占硅顆粒的至少約0.05重量％。例如，整體測量的鋁可以占硅顆粒的約0.05重量％至約1重量％。在一些情況下，整體測量的鋁可以占硅顆粒的至少約0.1重量％。例如，整體測量的鋁可以占硅顆粒的約0.1重量％至約1重量％。作為另一個實例，整體測量的鋁可以占硅顆粒的約0.1重量％至約0.6重量％。一些硅顆粒中的外部區(qū)域可以包含氧化鋁和/或硅化鋁。在某些實施方案中，還提供用于包含硅顆粒的各種實施方案的電化學(xué)電池中的電極。

在各種實施方案中，提供復(fù)合材料膜。復(fù)合材料膜可以包含大于0重量％且小于約99重量％的硅顆粒。例如，復(fù)合材料膜可以包含占復(fù)合材料膜的50重量％至99重量％的硅顆粒。作為另一個實例，復(fù)合材料膜可以包含占復(fù)合材料膜的70重量％至99重量％的硅顆粒。硅顆粒可以具有包含碳化硅或碳和碳化硅的混合物的表面涂層。硅顆粒可以具有從表面涂層延伸約20nm深度的區(qū)域。所述區(qū)域可以包含一定量的鋁，使得整體測量的鋁占硅顆粒的至少約0.01重量％。在一些情況下，整體測量的鋁可以占硅顆粒的至少約0.1重量％。例如，整體測量的鋁可以占硅顆粒的約0.1重量％至約1重量％。作為另一個實例，整體測量的鋁可以占硅顆粒的約0.1重量％至約0.6重量％。一些硅顆粒中的區(qū)域可以包含氧化鋁和/或硅化鋁。復(fù)合材料膜可以還包含大于0重量％且小于約90重量％的一種或多種類型的碳相。一種或多種類型的碳相中的至少一種可以是基本上連續(xù)的相。在一些情況下，為基本上連續(xù)的相的一種或多種類型的碳相中的至少一種可以是電化學(xué)活性的和導(dǎo)電的。

在復(fù)合材料膜的一些實施方案中，硅顆粒的平均粒度可以為約0.1μm至約40μm。例如，硅顆粒的平均粒度可以為約1μm至約20μm。在一些情況下，硅顆粒可以為約90％的純硅至約99％的純硅。表面涂層可以包含一氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO₂)或硅氧化物(SiO_x)。表面涂層可以是基本上連續(xù)的層。復(fù)合材料膜可以是自支撐的。在各種實施方案中，還提供包含復(fù)合材料膜的鋰離子蓄電池電極。