【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种阴极组合物及其生产方法。更特别地，本专利技术的阴极组合物旨在提供高容量及其高保持率。特别地，本专利技术的阴极组合物旨在用于锂离子电池(batteries)。
技术介绍
1、目前，导电碳材料被用于锂离子电池中，以试图提高其阳极和阴极中电化学活性材料的电导率。碳黑(cb)是最常用的导电添加剂，同时也使用市售石墨(例如来自imerysgraphite&carbon公司的ks 6)，还有碳纳米管(cnt)和气相生长碳纤维(vgcf)。
2、除了提高电导率之外，碳黑还被理解为最大限度地减少电池单元电池(cell)内的热生成。
3、cnt具有独特的一维结构，并且提供了已知的优异的机械、电气和电化学性质。vgcf类似地在活性材料涂料内提供有效的导电网络，其有助于改善的低温性能、更长的循环寿命、更高的倍率容量和更低的单元电池内的体积膨胀。cnt和vgcf都被认为是重要的导电添加剂–与碳黑相比，只需非常小的负载量(<1％)以提供高的电导率。遗憾的是，cnt和vgcf的价格都比较昂贵(每公斤数十美元)，并且具有与其应用相关的重大的安全隐患(cnt特别地在肺部内引起石棉样(asbestos-like)反应)。
4、为锂离子电池阴极提供一种改进的添加剂，特别是一种源自天然石墨前体的添加剂，将具有显著的优势和益处。
5、本专利技术的阴极组合物和方法的一个目的是基本上克服一个或多个与现有技术工艺相关的上述问题，或至少提供一种有用的其替代方案。
6、前面对
技术介绍
的讨
7、在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则“包含(comprise)”一词或诸如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”之类的变体将被理解为意味着包含所述的要素(integer)或要素组，但不排除任何其他要素或要素组。
8、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”或其变体是指通过围绕椭圆的短轴旋转而得到的旋转表面。简单地说，扁球体理解为一个扁平的球体，其中它的宽度大于高度。理解为表示基本相同形状/形式的其他术语有“椭圆体”和“马铃薯状”。
9、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“薄片”或其变体应理解为表示所指材料具有薄片或薄片状形态或形式。
10、在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则提及“研磨”应理解为包括“碾磨”，而提及“碾磨”应理解为包括“研磨”。
11、在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则d50应理解为指粒度分布的中值。换句话说，它是累积分布中50％处的颗粒直径值。例如，如果一个样品的d50值为x，则该样品中50％的颗粒小于x值，并且该样品中50％的颗粒大于x值。
12、除非上下文明确指出或另有要求，在本专利技术的特征方面使用的术语“相对”或“相对地”旨在表示与现有技术中的该特征以及现有技术中该特征的典型特性进行比较。
13、应理解的是，本文提供的范围包括所述的范围以及所述的范围内的任何值或子范围。例如，从约1微米(μm)到约2μm，或从约1μm到2μm的范围，应解释为不仅包括从约1μm到约2μm之间的明确列出的限值，还包括个别值(例如约1.2μm、约1.5μm、约1.8μm等)和子范围(例如从约1.1μm到约1.9μm，从约1.25μm到约1.75μm，等等)。此外，当使用“约”和/或“基本上”来描述一个值时，它们意味着包括从所述的值的微小变化(最高达+/-10％)。
技术实现思路
1、根据本专利技术，提供了一种阴极组合物，该阴极包含石墨材料添加剂，其中所述石墨材料添加剂包含具有一般地(generally，大致)非球状形式和小于约15μm的d50的石墨颗粒。
2、优选地，所述石墨颗粒具有小于约10μm的d50。
3、所述石墨颗粒的非球状形式优选包括近似扁球体或薄片形式的形式。
4、还优选地，所述石墨颗粒具有以下的碳含量：
5、(i)高于99.9％wt/wt；或
6、(ii)高于99.92％wt/wt。
7、所述石墨颗粒优选包含团聚细粒产品或高表面积(hsa)产品。
8、优选地，所述团聚细粒产品包含主要具有近似扁球体的形式的二次石墨颗粒。
9、在本专利技术的一种形式中，所述二次石墨颗粒具有以下的d50：
10、(i)小于约5μm；或
11、(ii)小于约2μm。
12、优选地，所述二次石墨颗粒具有以下的表面积：
13、(i)约2-60m2/g；或
14、(ii)约2-6m2/g。
15、所述二次石墨颗粒在75kf/cm2的压缩密度优选在约1.0-1.5g/cc范围内。
16、所述二次石墨颗粒的电导率优选在约25-37s/cm范围内，例如约31s/cm。
17、优选地，所述二次石墨颗粒包含碾磨的一次石墨颗粒。
18、优选地，所述hsa产品包含已经经历机械剥离的石墨颗粒。机械剥离优选通过研磨、冲击、压力和/或剪切力进行。
19、还优选地，所述机械剥离如下进行：
20、(i)在高于200kwh/t下；
21、(ii)在200-500kwh/t范围内；
22、(iii)在高于400kwh/t下；
23、(iv)在400-500kwh/t范围内；
24、(v)在高于700kwh/t下；
25、(vi)在700-1200kwh/t范围内；或
26、(vii)在1000-1200kwh/t范围内。
27、所述hsa产品的石墨颗粒优选具有以下的表面积：
28、(i)高于20m2/g；
29、(ii)在20-40m2/g范围内；
30、(iii)在25-35m2/g范围内；
31、(iv)高于40m2/g；
32、(v)在40-80m2/g范围内；或
33、(vi)在40-50m2/g范围内。
34、在本专利技术的一种形式中，所述hsa产品的石墨颗粒已经经历在高于200kwh/t(例如在400-500kwh/t范围内)下的机械剥离，并且具有高于20m2/g(例如25-35m2/g)的表面积。
35、在本专利技术的再一种形式中，所述hsa产品的石墨颗粒已经经历在高于700kwh/t(例如在1000-1200kwh/t范围内)下的机械剥离，并且具有高于40m2/g(例如40-50m2/g)的表面积。
36、优选地，所述hsa产品具有薄片形式。
37、在机械剥离后，所述hsa产品优选还经历支持保留其薄片形式的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.阴极组合物，所述阴极包含石墨材料添加剂，其中所述石墨材料添加剂包含具有一般地非球状形式和小于约15μm的D50的石墨颗粒。
2.权利要求1的阴极组合物，其中所述石墨颗粒具有小于约10μm的D50。
3.权利要求1或2的阴极组合物，其中所述石墨颗粒的非球状形式包含近似扁球体或薄片形式的形式。
4.权利要求1-3任一项的阴极组合物，其中所述石墨颗粒具有以下的碳含量：
5.前述权利要求任一项的阴极组合物，其中所述石墨颗粒包含团聚细粒产品或高表面积(HSA)产品。
6.权利要求5的阴极组合物，其中所述团聚细粒产品包含主要具有近似扁球体的形式的二次石墨颗粒。
7.权利要求6的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒具有以下的D50：
8.权利要求6或7的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒具有以下的表面积：
9.权利要求6-8任一项的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒在75kf/cm2下的压缩密度在约1.0-1.5g/cc范围内。
10.权利要求6-9任一项的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒的
11.权利要求6-10任一项的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒包含碾磨的一次石墨颗粒。
12.权利要求5的阴极组合物，其中HSA产品包含已经经历机械剥离的石墨颗粒。
13.权利要求12的阴极组合物，其中所述机械剥离通过研磨、冲击、压力和/或剪切力进行。
14.权利要求12或13的阴极组合物，其中所述机械剥离如下进行：
15.权利要求12-14任一项的阴极组合物，其中所述HSA产品的石墨颗粒具有以下的表面积：
16.权利要求5和12-15任一项的阴极组合物，其中HSA产品具有薄片形式。
17.权利要求16的阴极组合物，其中所述HSA产品在机械剥离后还经历：
18.权利要求11-17任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒进一步包含：
19.权利要求18的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒中碳基材料的量相对于石墨在2-10wt％范围内。
20.权利要求11-19任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒具有以下的D50：
21.权利要求11-20任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒具有以下的表面积：
22.权利要求11-21任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒：
23.权利要求6-22中任一项的阴极组合物，其中所述石墨材料添加剂的二次石墨颗粒包含一次石墨颗粒的聚集体，该聚集体提供近似扁球体形式且具有以下的D50：
24.前述权利要求任一项的阴极组合物，其中所述石墨材料添加剂源自天然石墨前体。
25.阴极组合物，其包含阴极活性材料、石墨材料添加剂和粘合剂，其中所述石墨材料添加剂包含石墨颗粒，该石墨颗粒具有一般地非球状形式和以下的D50：
26.权利要求25的阴极组合物，其中所述石墨颗粒的非球状形式包括近似扁球体或薄片形式的形式。
27.权利要求25或26的阴极组合物，其中所述阴极活性材料以锂钴氧化物(LCO)或镍钴锰(NMC)的形式提供。
28.权利要求25-27任一项的阴极组合物，其中所述粘合剂以聚偏氟乙烯(PVdF)的形式提供。
29.锂离子电池，其包含如前述权利要求任一项所述的阴极组合物。
30.用于生产如权利要求1-28任一项所述的阴极组合物的方法。
31.生产用于阴极组合物中的石墨材料添加剂的方法，所述石墨材料添加剂具有一般地非球状形式和小于约15μm的D50，该方法包含以下步骤：
32.权利要求31的方法，其中所述石墨颗粒具有小于约10μm的D50。
33.权利要求31或32的方法，其中所述机械剥离步骤通过研磨、冲击、压力和/或剪切力进行。
34.权利要求31-33任一项的方法，其中所述机械剥离步骤如下进行：
35.权利要求31-34任一项的方法，其中所述HSA产品的石墨颗粒具有以下的表面积：
36.权利要求31-35任一项的方法，其中所述HSA产品的石墨颗粒已经经历在400-500kWh/t范围内的机械剥离，并且具有25-35m2/g的表面积。
37.权利要求31-35任一项的方法，其中所述HSA产品的石墨颗粒已经经历在1000-1200kWh/t范围内的机械，并且具有40-50m2/g的表面积。
38.权利要求31-37任一项的方法，其中所述HSA产品经历的干燥步骤为...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.阴极组合物，所述阴极包含石墨材料添加剂，其中所述石墨材料添加剂包含具有一般地非球状形式和小于约15μm的d50的石墨颗粒。
2.权利要求1的阴极组合物，其中所述石墨颗粒具有小于约10μm的d50。
3.权利要求1或2的阴极组合物，其中所述石墨颗粒的非球状形式包含近似扁球体或薄片形式的形式。
4.权利要求1-3任一项的阴极组合物，其中所述石墨颗粒具有以下的碳含量：
5.前述权利要求任一项的阴极组合物，其中所述石墨颗粒包含团聚细粒产品或高表面积(hsa)产品。
6.权利要求5的阴极组合物，其中所述团聚细粒产品包含主要具有近似扁球体的形式的二次石墨颗粒。
7.权利要求6的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒具有以下的d50：
8.权利要求6或7的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒具有以下的表面积：
9.权利要求6-8任一项的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒在75kf/cm2下的压缩密度在约1.0-1.5g/cc范围内。
10.权利要求6-9任一项的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒的电导率为：
11.权利要求6-10任一项的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒包含碾磨的一次石墨颗粒。
12.权利要求5的阴极组合物，其中hsa产品包含已经经历机械剥离的石墨颗粒。
13.权利要求12的阴极组合物，其中所述机械剥离通过研磨、冲击、压力和/或剪切力进行。
14.权利要求12或13的阴极组合物，其中所述机械剥离如下进行：
15.权利要求12-14任一项的阴极组合物，其中所述hsa产品的石墨颗粒具有以下的表面积：
16.权利要求5和12-15任一项的阴极组合物，其中hsa产品具有薄片形式。
17.权利要求16的阴极组合物，其中所述hsa产品在机械剥离后还经历：
18.权利要求11-17任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒进一步包含：
19.权利要求18的阴极组合物，其中所述二次石墨颗粒中碳基材料的量相对于石墨在2-10wt％范围内。
20.权利要求11-19任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒具有以下的d50：
21.权利要求11-20任一项的阴极组合物，其中所述碾磨的一次石墨颗粒具有以下的表面积：
22.权利要求11-21...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·卡皮利亚，S·希瓦雷迪，F·刘，B·S·李，A·M·莫塔，K·S·阿内贾，
申请(专利权)人：塔尔加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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