[發明專利]包含支撐絲的混合式能量存儲裝置

在審

• 申請號: 202011223853.3
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN112349880A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: R·A·羅杰斯基
• 申請（專利權）人: 觸媒能源技術公司;堪薩斯州立大學研究基金會
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/134;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 郭慧;臧建明

本發明涉及“包含支撐絲的混合式能量存儲裝置”。一種新型混合鋰離子陽極材料，該混合鋰離子陽極材料以在碳納米纖維(CNF)上同軸涂覆的Si殼為基礎。獨特的杯形堆疊石墨微結構使CNF成為有效的Li⁺嵌入介質。高度可逆的Li⁺嵌入和取出在高功率速率下被觀察到。更重要地，高度導電的和機械穩定的CNF核可選擇地支撐同軸涂覆的無定形Si殼，該無定形Si殼通過形成充分鋰化的合金而具有高得多的理論比容量。緊密接近嵌入介質的表面效應支配位點的添加導致混合裝置，該混合裝置包括電池和電容器兩者的優勢。

本申請為2013年7月3日遞交的、申請號為201380035121.3(201710944389.9)的發明專利申請《包含支撐絲的混合式能量存儲裝置》的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請是：

于2013年2月27日提交的美國非臨時專利申請13/779,409的部分繼續申請；

于2012年12月21日提交的美國非臨時專利申請序列號13/725,969的部分繼續申請；

并且要求以下美國臨時專利申請的權益和優先權：

于2012年7月3日提交的61/667,876、

于2012年7月30日提交的61/677,317、

于2013年3月29日提交的61/806,819、和

于2013年1月14日提交的61/752,437。

本申請還涉及全部于2013年3月26日提交的13/779,472、13/779,522和13/779,571美國非臨時專利申請。

所有的上述臨時和非臨時的專利申請的公開內容據此通過引用并入本文。

本發明是在美國國家自然科學基金授予的名為CMMI-1100830和EPSCoR AwardEPS-09038的項目的資助下完成的。美國政府可以享有本發明的某些權利。

背景

發明領域

本發明在包括但不限于電池、電容器和燃料電池的能量存儲裝置的領域中。

相關技術

可再充電的鋰離子電池是用于在便攜式電子設備、電動工具和未來的電動交通工具中電力供應的關鍵的電能存儲裝置。提高比能容量、充電/放電速度和循環壽命對它們更廣泛的應用是關鍵性的。

在目前商業的鋰離子電池中，石墨或其他碳質材料通過形成充分嵌入的LiC₆化合物而被用作具有372mAh/g的理論容量極限的陽極。相反地，硅通過形成充分鋰化的金屬Li_4.4Si而具有高得多的4,200mAh/g的理論比容量。然而，鋰化的硅的高至～300％-400％的大體積膨脹引起以往不可避免地導致斷裂和機械故障的極大的結構應力，這顯著限制現有技術硅陽極的壽命。

概述