阳极材料以及制造其的方法技术

阳极材料，所述阳极材料包含主要具有近似扁球体的形式并且具有小于约5微米的D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阳极材料以及制造其的方法


[0001]本专利技术涉及一种阳极材料。更特别地，本专利技术的阳极材料旨在用作锂离子电池组中的阳极材料。
[0002]在一种高度优选的形式中，本专利技术的阳极材料包含主要具有近似扁球体的形式并且具有小于约5微米的D
50
的次级石墨颗粒。
[0003]本专利技术进一步涉及一种制造阳极材料的方法。

技术介绍

[0004]已知利用石墨材料的锂离子电池组阳极材料会限制在低温下的电池组性能。这在很大程度上被认为是由于锂电镀和固体电解质界面(SEI，固体电解质中间相)降解的问题。也就是，低温可导致在电池组中形成锂金属的沉积物，引起内部短路，其可导致电池中起火。
[0005]据了解，锂离子电池组在冷冻条件下典型地遭遇较低的容量保持率和循环效率，导致包括笔记本电脑和移动电话等的设备的运行时间更短，或电动车辆的行驶里程更短(Temperature effect and thermal impact in lithium
‑
ion batteries:A Review,Progress in Natural Science:Materials International,Shuai Ma et al.,December 2018)。
[0006]锂离子电池组因为其高比能量和能量密度、长循环寿命、低自放电和长保质期而在室温下广泛使用(The Limits of Low
‑
Temperature Performance of Li
‑
Ion Cells,Huang et al.,Journal of The Electrochemical Society,147(8)2000)。当向锂离子电池组充电时，电池组内部的锂离子被由石墨制成的多孔负极(阳极)吸收(如在海绵中)。
[0007]然而，在接近冷冻(0℃，冰点)的温度下，锂离子无法有效地被阳极捕获。取而代之的是，许多锂离子被还原至锂金属并且包覆阳极的表面，这一过程称为锂电镀，导致可用于承载电流的锂减少。因此，电池组的容量和循环效率下降，并且这导致性能变差(Final Technical Report:Internal Short Circuits in Lithium
‑
Ion Cells for PHEVs”Sriramulu&Stringfellow,2014)。
[0008]在北半球的较冷的国家，经测量，在现实世界低于零度的条件下，电动车辆的行驶里程可减少41％(Electric Vehicle Range Testing:AAA proprietary research into the effect of ambient temperature and HVAC use on driving range and MPGe,美国汽车协会(American Automobile Association),2019年2月)。
[0009]低温对锂离子电池组最显著的负面影响是锂金属生长(称为枝晶)的产生，它可使隔膜穿孔并且导致锂离子电池的短路或起火。一个广为人知的这样的实例是2013年波音787梦幻客机在一系列电气系统故障(包括起火)后停飞(grounding)。调查发现，寒冷的冬季夜间温度促进了电池组电池内的锂电镀并且导致短路(Aircraft Serious Incident Investigation Report,All Nippon Airways Ltd,JA804A.,2014年9月)。
[0010]本专利技术的阳极材料复合物以及方法的一个目的是基本上克服与现有技术相关的
一个或多个上述问题，或至少提供对其有用的替代方案。
[0011]
技术介绍
的前述讨论仅旨在促进对本专利技术的理解。本讨论并非认可或承认所提及的任何材料在申请的优先权日是或曾经是公知常识的一部分。
[0012]在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”或诸如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变体将被理解为暗示包括所述整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。
[0013]在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则对“碾磨”的提及应理解为包括对“研磨”的提及，以及对“研磨”的提及应理解为包括对“碾磨”的提及。
[0014]在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语“扁球体”或其变体是指通过使椭圆绕其短轴旋转而获得的旋转表面。简单地说，扁球体被理解为一个扁平的球体，其中其宽度大于其高度。

技术实现思路

[0015]根据本专利技术，提供了阳极材料，所述阳极材料包含主要具有近似扁球体的形式并且具有小于约5微米的D
50
的次级石墨颗粒。
[0016]优选地，次级石墨颗粒具有在约3至5微米之间的D
50
。还优选地，次级石墨颗粒具有约3.5微米的D
50
。
[0017]优选地，次级石墨颗粒具有以下的表面积：
[0018](i)约2至9m2/g；或
[0019](ii)约2至6m2/g。
[0020]次级石墨颗粒在75kf/cm2下的压缩密度优选在约1.0至1.5g/c的范围内。
[0021]次级石墨颗粒的电导率优选在约25至37S/cm的范围内，例如约31S/cm。
[0022]优选地，阳极材料进一步包含增稠剂。
[0023]在一个实施方案中，增稠剂是羧甲基纤维素(CMC)。
[0024]优选地，阳极材料还进一步包含水性粘合剂。
[0025]一个实施方案中，水性粘合剂是丁苯橡胶(SBR)。
[0026]优选地，阳极材料在2C倍率(rate，速率)放电下具有大于91％的容量保持率。
[0027]在本专利技术的一种形式中，阳极材料包含约97.5％wt/wt次级石墨颗粒、约1.5％wt/wt SBR和约1％wt/wt CMC。
[0028]优选地，次级石墨颗粒包含研磨的初级石墨颗粒。
[0029]还优选地，研磨的初级石墨颗粒进一步包含基于碳的材料。基于碳的材料优选为沥青、聚环氧乙烷和聚乙烯氧化物中的一种或多种。
[0030]优选地，次级石墨颗粒中的基于碳的材料的量相对于石墨在2至10wt％的范围内。
[0031]研磨的初级石墨颗粒优选具有以下的D
50
：
[0032](i)小于约15微米；
[0033](ii)小于约10微米；或
[0034](iii)在约4至6微米的范围内。
[0035]优选地，研磨的初级石墨颗粒具有约2至9m2/g，例如7至9m2/g的表面积。
[0036]优选地，研磨的初级石墨颗粒具有的d002、的Lc和
的La中的一种或多种的XRD特征。在优选的形式中，研磨的初级石墨颗粒具有的d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.阳极材料，所述阳极材料包含主要具有近似扁球体的形式并且具有小于约5微米的D
50
的次级石墨颗粒。2.权利要求1的阳极材料，其中次级石墨颗粒具有以下的D
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：(i)在约3至5微米之间；或(ii)约3.5微米。3.权利要求1或2的阳极材料，其中次级石墨颗粒具有以下的表面积：(i)约2至9m2/g；或(ii)约2至6m2/g。4.前述权利要求中任一项的阳极材料，其中次级石墨颗粒在75kf/cm2下的压缩密度在约1.0至1.5g/cc的范围内。5.前述权利要求中任一项的阳极材料，其中次级石墨颗粒的电导率在以下的范围内：(i)约25至37S/cm；或(ii)约31S/cm。6.前述权利要求中任一项的阳极材料，其中阳极材料进一步包含增稠剂。7.权利要求6的阳极材料，其中增稠剂为羧甲基纤维素(CMC)。8.权利要求6或7的阳极材料，其中阳极材料进一步包含水性粘合剂。9.权利要求8的阳极材料，其中水性粘合剂为丁苯橡胶(SBR)。10.前述权利要求中任一项的阳极材料，其中阳极材料在2C倍率放电下具有大于91％的容量保持率。11.权利要求9或10的阳极材料，其中阳极材料包含约97.5％wt/wt次级石墨颗粒、约1.5％wt/wt SBR和约1％wt/wt CMC。12.前述权利要求中任一项的阳极材料，其中次级石墨颗粒包含研磨的初级石墨颗粒。13.权利要求12的阳极材料，其中研磨的初级石墨颗粒进一步包含基于碳的材料。14.权利要求12的阳极材料，其中基于碳的材料为沥青、聚环氧乙烷和聚乙烯氧化物中的一种或多种。15.权利要求13或14的阳极材料，其中次级石墨颗粒中的基于碳的材料的量相对于石墨在2至10wt％的范围内。16.权利要求12至15中任一项的阳极材料，其中研磨的初级石墨颗粒具有以下的D
50
：(i)小于约15微米；(ii)小于约10微米；或(iii)在约4至6微米的范围内。17.权利要求12至16中任一项的阳极材料，其中研磨的初级石墨颗粒具有以下的表面积：(i)约2至9m2/g；或(ii)7至9m2/g。18.权利要求12至17中任一项的阳极材料，其中研磨的初级石墨颗粒具有的d002\的Lc和的La中的一种或多种的XRD特征。19.权利要求12至18中任一项的阳极材料，其中研磨的初级石墨颗粒具有的
d002、的Lc和的La中的每一种的XRD特征。20.前述权利要求中任一项的阳极材料，其中本发明的次级石墨颗粒包含初级石墨颗粒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C加皮格利亚，
申请(专利权)人：塔尔加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：