[發(fā)明專利]硅鋰離子電極材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980016033.6
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN111936419A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭居晨;嚴(yán)征
• 申請（專利權(quán)）人: 加利福尼亞大學(xué)董事會
• 主分類號: C01B33/023
• 分類號: C01B33/023;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/139;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/36;H01M4/587
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

用于電池的電極包括硅?碳復(fù)合材料和石墨。硅?碳復(fù)合結(jié)構(gòu)為微孔的。硅?碳復(fù)合材料可以通過對硅進(jìn)行噴霧干燥和鎂熱還原，然后沉積碳來制造。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2018年2月28日提交的美國專利臨時申請第62/636,561號的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池單元裝置和方法。在一個實(shí)例中，本發(fā)明涉及鋰離子電池。

背景技術(shù)

期望改進(jìn)的電池，例如鋰離子電池。期望新的材料和微觀結(jié)構(gòu)以增加容量并緩解基于硅的電極材料的問題。

附圖說明

圖1A至1D為硅氧化物納米顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)圖像。

圖2A至2F為用于鎂熱反應(yīng)的混合有鎂粉的硅氧化物納米顆粒的SEM圖像。

圖3A示出了用于鎂熱反應(yīng)的混合有鎂粉的硅氧化物納米顆粒的X射線晶體學(xué)(XRD)數(shù)據(jù)。

圖3B示出了硅氧化物納米顆粒的鎂熱反應(yīng)的等溫步驟的動力學(xué)。

圖4A至4D示出了鎂熱反應(yīng)的等溫溫度曲線。

圖4E示出了圖4A至4D的等溫溫度曲線的轉(zhuǎn)化率。

圖4F示出了圖4E的Ginstling-Brounshtein模型擬合。

圖5A至5B示出了鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的XRD數(shù)據(jù)。

圖6A至6E為鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的SEM圖像。

圖7A至7E為鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的鋰化-脫鋰曲線。

圖8A至8E示出了鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的電容-電壓曲線。

圖9A至9E為鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的TEM圖像。

圖9F示出了鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的表面積的分析。

圖10A至10B示出了鎂熱反應(yīng)的產(chǎn)物的吸附-解吸等溫數(shù)據(jù)。

圖11A至11F示出了關(guān)于硅和硅-碳復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性、脫鋰/鋰化和初始庫倫效率(ICE)的數(shù)據(jù)。

圖12A至12C為硅-碳復(fù)合材料的SEM和TEM圖像。

圖13A至13C示出了硅-碳復(fù)合材料的熱重分析(TGA)分析。

圖14A至14D示出了硅-碳-石墨混合陽極的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖15A示出了硅-碳-石墨陽極的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖15B至15C示出了硅-碳-石墨陽極的代表性充電和放電電壓曲線。

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)例的電池。

圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)例的形成電池的方法。

發(fā)明內(nèi)容

在以下詳細(xì)描述中，參照附圖，附圖形成本發(fā)明的一部分，并且在附圖中通過舉例說明的方式示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施方案。在附圖中，貫穿于多個視圖，相似的數(shù)字描述了基本相似的部件。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施方案以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以利用另一些實(shí)施方案，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯上的改變等。