[發(fā)明專(zhuān)利]組合物、石墨粉末、陽(yáng)極粉末及其生產(chǎn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210417077.3
• 申請(qǐng)日: 2022-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114744175A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 海因里希·巴登霍斯特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡本斯科普有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 成都超凡明遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51258
• 代理人: 劉書(shū)芝

本發(fā)明涉及組合物、石墨粉末、陽(yáng)極粉末及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明涉及一種包括生物炭、金屬和石墨的混合物的物質(zhì)組合物，具有(a)約25至65重量百分比之間的石墨含量，(b)約15至75重量百分比之間的金屬含量和(c)1至35重量百分比之間的生物炭含量。本發(fā)明還涉及由該混合物生產(chǎn)的石墨粉末、由該混合物生產(chǎn)的高性能鋰離子電池陽(yáng)極粉末以及生產(chǎn)該混合物的方法。本發(fā)明還涉及由該方法生產(chǎn)的石墨粉末以及由該方法生產(chǎn)的高性能鋰離子電池陽(yáng)極粉末。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及組合物、石墨粉末、陽(yáng)極粉末及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明涉及適用于生產(chǎn)石墨粉末、適用于制造高性能鋰離子電池陽(yáng)極及其他應(yīng)用的物質(zhì)組合物。物質(zhì)組合物包括生物炭、金屬和石墨。

背景技術(shù)

鋰離子電池已在社會(huì)中變得無(wú)所不在，被用于從便攜電子設(shè)備到電動(dòng)工具到電動(dòng)車(chē)輛的任何東西中。鋰離子電池利用的增長(zhǎng)已推動(dòng)開(kāi)發(fā)以探索新的和改進(jìn)的構(gòu)造材料以增加性能。此外，某些鋰離子電池部件供應(yīng)有限，并且隨著全球向電氣基礎(chǔ)設(shè)施而非基于化石燃料的基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)渡的需求增長(zhǎng)，將只增加缺乏。由于這個(gè)原因，存在一致的努力來(lái)發(fā)現(xiàn)替代原材料來(lái)源，最合適地來(lái)自可再生資源以確保可持續(xù)性。供應(yīng)短缺的鋰離子電池部件之一是石墨。

石墨由石油基前體合成或者由天然沉積物獲得。一些碳材料，諸如焦炭和中間相瀝青可簡(jiǎn)單地通過(guò)加熱被轉(zhuǎn)換成石墨，并且這樣的材料被稱(chēng)為可石墨化的。其他碳材料，例如炭和一些碳化聚合物，需要添加其他組分以便促進(jìn)轉(zhuǎn)換為石墨[1,2]。然而，對(duì)于在鋰離子電池中的應(yīng)用，必須滿(mǎn)足非常具體的要求。只有具有非常窄的特性范圍的石墨材料能夠遞送現(xiàn)代應(yīng)用所必需的性能。存在無(wú)數(shù)的可能性來(lái)獲得石墨、催化劑和殘余炭的混合物。然而，僅小子集的這樣的混合物產(chǎn)生適用于進(jìn)一步加工成石墨并最終用于鋰離子電池的物質(zhì)組合物。

本發(fā)明特別地公開(kāi)了適用于生產(chǎn)適用于商業(yè)的、高性能鋰離子電池的石墨粉末的物質(zhì)組合物。該公開(kāi)內(nèi)容規(guī)定了不僅元素組成而且可辨識(shí)的碳同素異形體的相關(guān)量的所需范圍。此外，與各個(gè)組分的結(jié)構(gòu)以及結(jié)晶狀態(tài)相關(guān)的特性是可定義的。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)內(nèi)容提供了包括生物炭、金屬和石墨的混合物的物質(zhì)組合物。此混合物具有一組獨(dú)特特性，使其被加工成高性能鋰離子電池陽(yáng)極粉末。所述混合物也可被加工成用于其他應(yīng)用的石墨粉末。也公開(kāi)了用于生產(chǎn)此物質(zhì)組合物的方法。

在一個(gè)方面，提供了包括生物炭、金屬和石墨的混合物的物質(zhì)組合物。在一種實(shí)施方式中，所述混合物具有(a)約25至65重量百分比之間的石墨含量，(b)約15至75重量百分比之間的金屬含量和(c)1至35重量百分比之間的生物炭含量。

在一種實(shí)施方式中，所述石墨具有的d-間距為約0.3354至約0.3401nm之間。

在一種實(shí)施方式中，所述石墨的電化學(xué)容量為至少200mAh/g，更優(yōu)選地，所述石墨的電化學(xué)容量為大于300mAh/g。

在一種實(shí)施方式中，所述石墨的比表面積為約0.2至約50m²/g之間。更優(yōu)選地，所述石墨的比表面積小于約20m²/g。

在一種實(shí)施方式中，所述石墨顯示大于60％，更優(yōu)選大于80％的“庫(kù)倫”或第一循環(huán)效率。

在一種實(shí)施方式中，所述混合物中所述石墨含量是呈顆粒(particulate)形式。

在一種實(shí)施方式中，所述混合物中所述金屬含量是呈顆粒形式。

在一種實(shí)施方式中，所述混合物中所述生物炭含量是呈顆粒形式。

在一種實(shí)施方式中，所述石墨、金屬和生物炭含量都是呈顆粒形式。

在一種實(shí)施方式中，所述混合物是具有約25至75百分比之間的由生物炭和石墨組成的碳和約75至25百分比之間的選定金屬的元素組成的二元混合物。