專利名稱：用于鋰離子電池的復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋰離子電池的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在鋰離子電池中，電極是通過在溶劑(如N-甲基吡咯烷酮(NMP))中制備具有導(dǎo) 電添加劑(如碳)和粘結(jié)劑(如聚偏氟乙烯(PVDF))的陽極或陰極活性物質(zhì)顆粒的漿料而 得到的。將該漿料涂敷在集流體金屬箔上并干燥，能得到具有良好的電子導(dǎo)電性能的復(fù)合 多孔積層(composite porouslaminate)。該電極用于制備電解質(zhì)吸附在電極積層的孔中的 電池。因此，要求所述活性物質(zhì)顆粒與所述集流體有好的電接觸，從而為在電池充放電過程 中產(chǎn)生或消耗的電子提供通道，同時所述活性物質(zhì)顆粒與電解質(zhì)物理接觸，從而在電池循 環(huán)時為鋰離子在陽極電極和陰極電極之間擴散提供連續(xù)的離子通徑。如果某種特定顆粒與 所述導(dǎo)電電極積層的主體完全或部分電絕緣，則它對電池的可逆容量產(chǎn)生的影響會減小或 消失。因顆粒的膨脹和收縮而導(dǎo)致的電接觸的損失還表現(xiàn)在當(dāng)電極活性物質(zhì)的體積發(fā)生 了最大變化時，會在首次循環(huán)中損失大量容量。在隨后的循環(huán)中，由于越來越多的活性物質(zhì) 被隔離，多個顆粒的電絕緣導(dǎo)致電池阻抗全面升高和可逆容量損失。這是典型的鋰離子電 池中最終導(dǎo)致電池失效的關(guān)鍵老化機理。由于活性陽極顆粒或陰極顆粒會隨著鋰離子在其 自身結(jié)構(gòu)中進出而自然發(fā)生膨脹和收縮，因此通過深放電循環(huán)會使該過程加速。在提高的 溫度下也會使這一過程加速，其中，粘結(jié)劑能吸附電解質(zhì)從而形成可以流動的凝膠狀材料， 導(dǎo)致活性顆粒與導(dǎo)電添加劑基體發(fā)生分離。因此，緩解這一失效機理是發(fā)展和制備能進行 數(shù)千次循環(huán)且其壽命期能滿足汽車、軍事、能量傳遞和通訊市場上的新興領(lǐng)域要求的鋰離 子電池的關(guān)鍵。迄今為止，為了解決電極活性物質(zhì)導(dǎo)電性的問題而做出的努力包括將碳層涂敷在 活性物質(zhì)上。然而，雖然活性物質(zhì)顆粒的固有電子導(dǎo)電性得到了提升，但是保持與積層導(dǎo)電 基體接觸的問題還是沒有解決。這些顆粒仍會在電池循環(huán)或老化過程中被隔離。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于鋰離子電池 的復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括用于鋰離子電池的活性物質(zhì)顆粒和粘結(jié)或附著在所述活性物 質(zhì)顆粒上的電子導(dǎo)電性彈性材料。根據(jù)本發(fā)明，即使在活性物質(zhì)顆粒進行移動或者膨脹和收縮時，所述粘結(jié)或附著 在活性物質(zhì)顆粒上的電子導(dǎo)電性彈性材料能使所述顆粒保持與所述電極積層基體接觸，從
4而提高了用本發(fā)明的復(fù)合材料制成的鋰離子電池的循環(huán)效率和可逆容量。只要將所述電子導(dǎo)電性彈性材料粘結(jié)或附著在所述活性物質(zhì)顆粒上就能實現(xiàn)上 述效果，因此所述電子導(dǎo)電性彈性材料的含量不限于任何范圍內(nèi)。為了明顯提高用本發(fā)明 的復(fù)合材料制成的鋰離子電池的循環(huán)效率，同時保持該鋰離子電池的比容量，相對于100 重量份的所述活性物質(zhì)顆粒，所述電子導(dǎo)電性彈性材料的含量優(yōu)選為0. 5-6重量份，更優(yōu) 選為2-5重量份。所述電子導(dǎo)電性彈性材料可以為具有電子導(dǎo)電性并能可逆地發(fā)生膨脹和收縮的 任何材料，優(yōu)選為電子導(dǎo)電性彈性碳材料。所述電子導(dǎo)電性彈性碳材料優(yōu)選為膨脹石墨，這是由于所述膨脹石墨成本低、導(dǎo) 電性良好并具有優(yōu)異的可逆地發(fā)生膨脹和收縮的能力。所述活性物質(zhì)顆粒可以為陰極活性物質(zhì)顆?；蜿枠O活性物質(zhì)顆粒。所述活性物質(zhì) 顆粒優(yōu)選主要為陰極活性物質(zhì)。所述活性物質(zhì)顆?？梢詾檫m用于鋰離子電池的常規(guī)尺寸。所述陰極活性物質(zhì)顆?？梢詾殇囯x子電池陰極電極中通常使用的任何活性物 質(zhì)。例如，所述陰極活性物質(zhì)顆粒為選自由LiCoO2, LiMn2O4, Li (NiCoMn) 02、Li (NiCo) O2和 LiFePO4所組成的組中的至少一種。所述電子導(dǎo)電性彈性材料優(yōu)選通過粘附相粘結(jié)或附著到所述活性物質(zhì)顆粒上。相 對于100重量份的所述活性物質(zhì)顆粒，所述粘附相的含量優(yōu)選為0. 5-5重量份，更優(yōu)選為 1. 5-3重量份。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述粘附相含有在形成該粘附相的溫度下不會與所述 活性物質(zhì)顆粒發(fā)生反應(yīng)的非鋰離子導(dǎo)電材料，從而不會對所述活性物質(zhì)相的組成或結(jié)構(gòu)造 成影響。選擇所述粘附相的組成，使得該粘附相在650°C以下的溫度下焙燒后的復(fù)合材料中 能更好地發(fā)揮附著作用。選擇所述粘附相的組成，使得該粘附相在進行濕法涂敷后的復(fù)合 材料中能更好地發(fā)揮附著作用。含有在形成溫度下不會與所述活性陰極相發(fā)生反應(yīng)的非鋰 離子導(dǎo)電材料的所述粘附相可以含有金屬氧化物、非金屬氧化物、碳酸鋰以及鑭系元素氧 化物。所述金屬氧化物可以為MxOy，其中M = Co、Cu、V、Ti、Al或W，x = 1-2且y = 2-3。所述非金屬氧化物可以為B2O3為或Si02。所述鑭系元素氧化物可以為La-O或Yb-O。在另一種優(yōu)選實施方式中，所述粘附相為含有鋰離子導(dǎo)電材料的熔融的粘附相或 膠粘相(glue phase) 0根據(jù)該實施方式，所述電子導(dǎo)電性彈性材料能夠牢固地粘結(jié)或附著 在所述活性物質(zhì)顆粒上，使得由所述復(fù)合材料制得的鋰離子電池的循環(huán)效率能夠進一步改 善，而且同時不會對鋰離子的導(dǎo)電性造成影響。相對于100重量份的所述活性物質(zhì)顆粒，所述熔融的粘附相或膠態(tài)的含量優(yōu)選為 0. 5-5重量份，更優(yōu)選為1. 5-3重量份。所述含有鋰離子導(dǎo)電材料的粘附相可以是任何在熔融時為粘性的且能夠傳導(dǎo)鋰 離子的材料。所述鋰離子導(dǎo)電材料優(yōu)選在例如650°C以下的低溫下發(fā)生熔融。所述鋰離子 導(dǎo)電材料優(yōu)選在例如300°C以下的低溫下發(fā)生熔融。所述鋰離子導(dǎo)電材料優(yōu)選為選自由 氧玻璃(oxy-halide glasses)、B203系氧化H玻璃(lithium oxide glasses based on B2O3)和P2O5系氧化鋰玻璃(lithium oxide glasses based on P2O5)所組成的組中的至少一種。所述氧-鹵玻璃可以為B2O3-Li2O-LiX (X = F或Cl)。所述B2O3系氧化鋰玻璃可以為Li2O-B2O3或Li2O-B2O3-SiO2。所述P2O5系氧化鋰玻璃可以為Li2O-P2O5或Li2O-P2O5-Al2O315本發(fā)明的另一目的是提供一種制備根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材料的方法，該方法包括將 所述電子導(dǎo)電性彈性材料粘結(jié)或附著到所述活性物質(zhì)顆粒上。優(yōu)選使用含有鋰離子導(dǎo)電材 料的熔融粘附相或膠態(tài)。濕法或干法均可用于該方法中。所述濕法可以包括以下步驟(1)在水中將所述活性物質(zhì)顆粒、所述電子導(dǎo)電性彈性材料和所述粘附相的前體 材料進行混合；(2)蒸發(fā)掉水；(3)可選擇地，在650°C以下焙燒該混合物。在所述步驟(1)中，相對于100重量份的所述活性物質(zhì)顆粒，所述電子導(dǎo)電性彈性 材料的用量優(yōu)選為0. 5-4重量份，更優(yōu)選為1-3重量份；且所述粘附相的前體材料的用量優(yōu) 選為0. 5-4重量份，更優(yōu)選為1-3重量份。對水的用量沒有特別的限制，只要能使所述粘附 相材料的前體能完全溶解既可。優(yōu)選水的用量能使其他的材料完全浸沒在水中，從而能使 上述材料得到較好地混合。在所述濕法中，所述粘附相優(yōu)選通過從水溶液中沉淀而形成，而不需要額外的焙 燒過程。在所述濕法中，所述粘附相更優(yōu)選通過溶膠-凝膠法(sol-gelprocess)形成。在 上述步驟(3)中，所述焙燒優(yōu)選在高于所述粘附相的前體材料的熔融溫度且低于所述電子 導(dǎo)電性彈性材料的氧化或惡化溫度下進行1-4小時，例如400-600°C。必要時可以使所述混 合物在惰性氣氛(例如N2、Ar等)下進行焙燒，以防止在高的焙燒溫度下發(fā)生氧化。所述干法可以包括以下步驟(1)將所述活性物質(zhì)顆粒、所述電子導(dǎo)電性彈性材料和所述粘附相的前體材料混 合；(2)將該混合物在650°C以下(優(yōu)選為400_600°C )進行焙燒。在上述步驟(1)中，相對于100重量份的所述活性物質(zhì)顆粒，所述電子導(dǎo)電性彈性 材料的用量優(yōu)選為2-5重量份，更優(yōu)選為1-2. 5重量份；且所述粘附相的前體材料的用量優(yōu) 選為2-5重量份。上述步驟(2)中，所述焙燒優(yōu)選在高于所述粘附相的前體材料的熔融溫度且低于 所述電子導(dǎo)電性彈性材料的氧化或惡化溫度下進行1-4小時，例如400-600°C。必要時可以 使所述混合物在惰性氣氛(例如N2、Ar等)下進行焙燒，以防止在高的焙燒溫度下發(fā)生氧 化。所述粘附相的前體材料可以為能通過沉淀或焙燒而成形至包含在上述粘附相內(nèi) 的材料的任何材料。例如，用LiF/Li0H/Li2B407作為B2O3-Li2O-LiX的前體材料。由于所述活性物質(zhì)(例如金屬氧化物陰極材料)在高溫處理過程中不穩(wěn)定，而本 發(fā)明的方法允許導(dǎo)電材料對活性物質(zhì)(該活性物質(zhì)在高溫下不穩(wěn)定)的物理粘附，因此本 發(fā)明的所述方法優(yōu)于對鋰離子電池活性物質(zhì)的表面進行改性的其他方法。本發(fā)明的所述復(fù)合材料可以用作鋰離子電池的陽極和/或陰極中的活性物質(zhì)。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的復(fù)合材料。圖2顯示了在循環(huán)以及體積膨脹和收縮過程中，電子導(dǎo)電性彈性材料與所述導(dǎo)電 積層保持電接觸。圖3顯示了實施例1和實施例2與對比例1和對比例2中所制得的表面改性尖晶 石(Liu5Mr^95O2)的放電容量對循環(huán)的比較。圖4顯示了實施例3與對比例3和對比例4中所制得的表面改性尖晶石 (Li1.05MnL9502)的放電容量對循環(huán)的比較。
具體實施例方式圖1顯示了所述復(fù)合材料的圖解，該復(fù)合材料包括活性物質(zhì)顆粒1、附著在所述活 性顆粒材料1上的電子導(dǎo)電性彈性材料2，以及任選的熔融粘附相或膠態(tài)3。圖2顯示了所述電子導(dǎo)電性彈性材料如何在膨脹和收縮過程中與電極導(dǎo)電積層 保持電接觸的圖解，該電接觸對活性成分顆粒進行可逆性循環(huán)是至關(guān)重要的。從圖2中可 以看出，在進行充放電循環(huán)后，盡管所述活性物質(zhì)顆粒的體積發(fā)生了變化，但所述活性物質(zhì) 顆粒仍然與積層接觸且沒有鋰損失。下面，將通過實施例的方式對本發(fā)明進行描述。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的 是，僅是為了闡述目的而提供這些實施例，本發(fā)明的范圍并不受到其限制。對比例1使未經(jīng)處理的陰極材料Liu5Mr^95O4與石墨進行物理混合將陰極材料Liu5Mr^95O4與4%的膨脹石墨進行物理混合，以制備所述陰極材料、 乙炔黑、石墨和聚偏二氟乙烯粘結(jié)劑以90% /2% /4% /4%的配方混合的電極。然后，用型 號為2032的紐扣電池(coin cell)對該電極進行評價。該電池的構(gòu)造為Li/在體積比為 1 1的碳酸乙烯酯碳酸二乙酯中的IM的LiPF6/陰極材料。對比例2鋰離子導(dǎo)電玻璃表面改性的Liu5Mr^95O4稱取陰極活性物質(zhì)Li1.MMr^95O4(95重量％ )和鋰離子導(dǎo)電玻璃成分(5重量％的 摩爾比為 1 4.6 0.9 的 LiF/Li0H/Li2B407)，并用球磨設(shè)備(roll millapparatus)干混 12小時。然后使Liu5Mr^95O4和所述玻璃成分的球磨混合物在空氣中在500°C下焙燒2小 時。從而得到鋰離子導(dǎo)電玻璃表面改性的尖晶石陰極材料。對比例3非鋰離子導(dǎo)電材料表面改性的Liu5Mr^95O4用非鋰離子導(dǎo)電材料(在此為氧化硼)對同系鋰錳氧化物尖晶石陰極材料的表面 進行改性。本對比例中采用的濕法使用5重量％的化03。為了通過濕法來制備表面改性的 Li,C15Mr^95O4陰極材料，稱量出足量的硼酸以使最終產(chǎn)物中含有5重量％ WB2O3。將使最終產(chǎn) 物中含有5重量％的B2O3的特定量的硼酸按每克硼酸 IOml水的比例溶解于蒸餾水中。在 室溫下或最高為100°C的溫度下攪拌該溶液。硼酸溶解后，向溶液中加入基礎(chǔ)Liu5Mh95O4 粉末并將其轉(zhuǎn)移至密封容器中，然后用帶有陶瓷球的球磨機混合12小時。蒸干蒸餾水，然后將混合物在110°c的爐中干燥3小時。用研缽和研棒將干燥后的材料磨碎，然后在空氣中 500°C下焙燒2小時。從而得到5重量％的非鋰離子導(dǎo)電B2O3表面改性的尖晶石陰極材料。對比例4非鋰離子導(dǎo)電材料與炭黑表面改性的Liu5Mr^95O4為了通過濕法來制備表面改性的Liu5Mr^95O4陰極材料，稱量足量的硼酸和炭黑 以使最終制得的陰極材料組合物中含有2. 5重量％的B2O3和2. 5重量％的炭黑。將硼酸溶 解于少量蒸餾水中(每克硼酸 IOml的水)，并向該溶液中加入2.5重量％的炭黑和基礎(chǔ) 鋰錳氧化物尖晶石(95重量％)。攪拌溶液后將溶液轉(zhuǎn)移至容器中，用球磨機進一步混合 12小時。蒸干蒸餾水，然后將混合物在110°C的爐中干燥3小時。用研缽和研棒將干燥后 的材料磨碎，然后在空氣中500°C下焙燒2小時。從而得到5重量％的非鋰離子導(dǎo)電B2O3與 炭黑表面改性的尖晶石陰極材料。實施例1鋰離子導(dǎo)電玻璃和膨脹石墨表面改性的Liu5Mr^95O4在本發(fā)明的該實施例的方法中，采用與對比例中相同的Liu5Mr^95O4粉末作為基 礎(chǔ)鋰錳氧化物尖晶石材料。按以下方法用干法涂敷對基礎(chǔ)材料進行處理以使最終制得的復(fù) 合物材料中含有約2重量％的鋰離子導(dǎo)電B2O3系玻璃和膨脹石墨。稱取0. 4g的摩爾比為 1 4. 6 0. 9 的 LiF/Li0H/Li2B407、0· 4g 的膨脹石墨(高級膨脹石墨(Superior Expanded Graphite))和39. 2g的基礎(chǔ)Liu5Mr^95O4陰極材料，并將其加入密封的球磨容器中。將該 容器及其內(nèi)容物放在球磨設(shè)備上并進行12小時球磨。然后將混合物在空氣中在500°C下焙 燒2小時。實施例2鋰離子導(dǎo)電玻璃和膨脹石墨表面改性的Liu5Mr^95O4本實施例采用與實施例1中相同的方法，不同之處僅在于改性的表面的百分比。 稱量出Ig的摩爾比為1 4.6 0.9的LiF/Li0H/Li2B407、lg的膨脹石墨(高級膨脹石墨) 和38g的基礎(chǔ)Liu5Mr^95O4陰極材料，并將其加入密封的球磨容器中。將該容器及其內(nèi)容物 放在球磨設(shè)備上并進行12小時球磨。然后將混合物在空氣中50(TC下焙燒2小時。從而得 到最終的復(fù)合物材料中含有約5重量％的鋰離子導(dǎo)電玻璃和膨脹石墨。實施例3非鋰離子導(dǎo)電材料和膨脹石墨表面改性的Liu5Mr^95O4在本發(fā)明的該實施例的方法中，采用與對比例1和2中相同的Liu5Mr^95O4粉末作 為基礎(chǔ)鋰錳氧化物尖晶石材料。按以下方法采用濕法涂敷以使最終得到的復(fù)合物材料中含 有約5重量％的B2O3和膨脹石墨。稱量1.77g的硼酸(來自Alfa Asha的H3BO3,99. 99% ) 并溶于約IOml的蒸餾水中，該硼酸將使最終產(chǎn)物中具有Ig的非鋰離子導(dǎo)電材料B203。稱量 Ig的膨脹石墨(高級膨脹石墨)，并加入上述溶液中。最后，稱量38克的基礎(chǔ)Liu5Mk95O4 陰極材料，并緩慢地加入該溶液中。然后將漿料與50個陶瓷混合球一起加入密封的球磨 容器中。將該容器及其內(nèi)容物放在球磨設(shè)備上并進行12小時球磨。然后取出球磨后的 Li1.05MnL9504以及硼酸和膨脹石墨的混合物，并在110°C的爐中進一步干燥3小時。用研缽 和研棒將干燥后的材料磨碎，然后在空氣中500°C下焙燒2小時。實施例4
具有彈簧狀的電子導(dǎo)電性碳改性的陰極的電化學(xué)電池的制備將陰極材料LiMn204、LiL05MnL9504, Li1.16MnL8404 和對比例 1_4 和實施例 1_3 中所 述方法制得的材料在與鋰對電極(counter lithium electrode)相對的紐扣電池中進行評 價。紐扣電池的型號為2032，尺寸為20mm，高3. 2mm。該電池具有以下構(gòu)造Li/在1 1的 碳酸乙烯酯碳酸二乙酯中的IM的LiPF6/陰極材料。通過在N-甲基吡咯烷酮中制備陰極 材料、乙炔黑、石墨和聚偏二氟乙烯粘結(jié)劑(90% /2% /4% /4% )的漿料來制備具有改性 或未改性的尖晶石陰極材料的電極。將上述漿料涂敷在鋁箔集流體上，并在真空中80°C下 干燥。從涂層處對電極進行沖孔并用來制備紐扣電池。將金屬鋰箔用作對電極。用3V-4. 3V 范圍內(nèi)的電壓用恒定的電流對紐扣電池進行充放電。在設(shè)定為25°C的恒溫箱中對該電池進 行循環(huán)。所有經(jīng)過處理和未經(jīng)處理的基準材料的電化學(xué)電壓曲線非常類似，而不受到它們 的制備方法的影響。圖3為描述了對比例1和對比例2以及實施例1和實施例2的方法 合成的材料的放電容量對循環(huán)次數(shù)的圖表，其中，基礎(chǔ)尖晶石陰極材料為富含鋰的尖晶石 (Liu5Mr^95O4),且膠態(tài)為鋰離子導(dǎo)電材料。在恒定電流下對紐扣電池進行循環(huán)，C/20倍率 (20小時達到100%放電)。圖4顯示了分別使用了 2重量％和5重量％的非鋰離子導(dǎo)電材 料(在此為B2O3)、比例為1 1的炭黑和非鋰離子導(dǎo)電材料以及比例為1 1的膨脹石墨 和非鋰離子導(dǎo)電材料(即對比例3、對比例4和實施例3)的表面改性的尖晶石材料的循環(huán) 容量對循環(huán)的圖表。在恒定電流下對紐扣電池進行循環(huán)，C/10倍率(10小時達到100%放 電)。比起與石墨進行物理混合的基礎(chǔ)材料而言，含有鋰離子導(dǎo)電材料的表面改性材料無 論是僅由鋰離子導(dǎo)電材料進行改性，或是由鋰離子導(dǎo)電材料與膨脹石墨一起進行改性，都 顯示出明顯提高的循環(huán)穩(wěn)定性(圖3)。采用該方法和2重量％的鋰離子導(dǎo)電材料玻璃和 膨脹石墨的涂層(圖3中的實施例1)，在極大地改善循環(huán)穩(wěn)定性的同時還展現(xiàn)出更高的循 環(huán)容量。在實施例3中用膨脹石墨和非鋰離子導(dǎo)電材料(在此為B2O3)涂層制備的、具有5 重量％的表面改性的陰極材料，與對比例3和對比例4中分別僅用相同的非鋰離子導(dǎo)電材 料，或者使用炭黑和相同的非鋰離子導(dǎo)電材料進行處理的Liu5Mr^95O4材料相比，顯示出更 高的循環(huán)容量和提高的循環(huán)穩(wěn)定性(圖4)。與其他的方法相比，采用本發(fā)明的膨脹石墨和 玻璃涂敷法制得的陰極材料同時具有較高的容量和提高的容量保持能力。被改性的尖晶石 表面的重量百分數(shù)對初始容量具有重大的影響。
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權(quán)利要求
一種用于鋰離子電池的復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括用于鋰離子電池的活性物質(zhì)顆粒以及粘結(jié)或附著在所述活性物質(zhì)顆粒上的電子導(dǎo)電性彈性材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中，所述電子導(dǎo)電性彈性材料通過粘附相粘結(jié) 或附著在所述活性物質(zhì)顆粒上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料，其中，所述電子導(dǎo)電性彈性材料為電子導(dǎo)電性 彈性碳材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料，其中，所述電子導(dǎo)電性彈性碳材料為膨脹石墨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料，其中，所述活性物質(zhì)顆粒為陰極活性物質(zhì)顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料，其中，所述陰極活性物質(zhì)顆粒為選自由LiCo02、 LiMn2O4, Li (NiCoMn) 02、Li (NiCo)O2 和 LiFePO4 所組成的組中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料，其中，所述粘附相含有在形成該粘附相的溫度下 不會與活性物質(zhì)顆粒發(fā)生反應(yīng)的非鋰離子導(dǎo)電材料，或者所述粘附相為含有鋰離子導(dǎo)電材 料的熔融粘附相或膠粘相。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料，其中，所述非鋰離子導(dǎo)電材料為選自由金屬氧化 物、非金屬氧化物、碳酸鋰以及鑭系元素氧化物所組成的組中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合材料，其中，所述金屬氧化物為MxOy，其中，M= Co、Cu、 V、Ti、Al或W，x = 1-2且y = 2-3 ；所述非金屬氧化物為B2O3或SiO2 ；所述鑭系元素氧化物 為 La-O 或 Yb-O。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料，其中，所述鋰離子導(dǎo)電材料為選自由氧_鹵玻璃、 B2O3系氧化鋰玻璃和P2O5系氧化鋰玻璃所組成的組中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合材料，其中，所述氧-鹵玻璃為B2O3-Li2O-LiX,X = F或Cl ；所述B2O3系氧化鋰玻璃為Li2O-B2O3或Li2O-B2O3-SiO2,所述P2O5系氧化鋰玻璃為 Li2O-P2O5 或 Li20-P205-Al203。
12.—種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的方法，該方法包括將電子導(dǎo)電性彈性 材料粘結(jié)或附著到活性物質(zhì)顆粒上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，用粘附相將所述電子導(dǎo)電性彈性材料粘結(jié)或 附著到所述活性物質(zhì)顆粒上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，用粘附相將所述電子導(dǎo)電性彈性材料粘結(jié)或 附著到所述活性物質(zhì)顆粒上的方法包括以下步驟(1)在水中將所述活性物質(zhì)顆粒、所述電子導(dǎo)電性彈性材料和所述粘附相的前體材料 進行混合；(2)蒸發(fā)掉水；(3)可選擇地，在650°C以下的溫度焙燒混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在所述步驟(3)中，所述焙燒在150-650°C進 行1-4小時。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，用粘附相將所述電子導(dǎo)電性彈性材料粘結(jié)或 附著到所述活性物質(zhì)顆粒上的方法包括以下步驟(1)將所述活性物質(zhì)顆粒、所述電子導(dǎo)電性彈性材料與所述粘附相的前體材料進行混合；(2)將混合物在650°C以下的溫度進行焙燒。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述步驟(2)中，所述焙燒在500-650°C進 行1-4小時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于鋰離子電池的復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括用于鋰離子電池的活性物質(zhì)顆粒以及粘結(jié)或附著在所述活性物質(zhì)顆粒上的電子導(dǎo)電性彈性材料。本發(fā)明還提供了所述的復(fù)合材料的制備方法，該方法包括將電子導(dǎo)電性彈性材料粘結(jié)或附著到活性物質(zhì)顆粒上。根據(jù)本發(fā)明的所述復(fù)合材料，在所述活性物質(zhì)顆粒進行移動或者膨脹和收縮時，所述粘結(jié)或附著在活性物質(zhì)顆粒上的電子導(dǎo)電性彈性材料能使所述顆粒保持與所述電極積層基體接觸，從而提高了用本發(fā)明的復(fù)合材料制成的鋰離子電池的循環(huán)效率和可逆容量。
文檔編號H01M4/139GK101908625SQ20101019203
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者K·D·開普勒, 王瑀 申請人:法拉賽斯能源公司