复合颗粒制造技术

提供用于包括在用在如下中的种类的复合材料中的复合颗粒：电化学电池、金属离子电池例如锂离子电池、锂空气电池、流通池型电池、其它储能器件例如燃料电池、热电池、光伏器件例如太阳能电池、过滤器等。所述复合颗粒包括颗粒核和施加至其的聚合物涂层。本发明专利技术提供包括复合颗粒的复合材料、制造复合颗粒和复合材料两者的方法以及包括这样的材料和颗粒的器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供用于包括在用在如下中的种类的复合材料中的复合颗粒：电化学电池、金属离子电池例如锂离子电池、锂空气电池、流通池型电池、其它储能器件例如燃料电池、热电池、光伏器件例如太阳能电池、过滤器等。所述复合颗粒包括颗粒核和施加至其的聚合物涂层。本专利技术提供包括复合颗粒的复合材料、制造复合颗粒和复合材料两者的方法以及包括这样的材料和颗粒的器件。【专利说明】复合颗粒 本专利技术提供用于包括在用在如下中的种类的复合材料中的复合颗粒：电化学电池 (cell)、金属离子电池（battery)例如锂离子电池、锂空气电池、流通池型电池 （flow cell battery)、其它储能器件例如燃料电池、热电池、光伏器件例如太阳能电池、过滤器、传感 器、电容器和热容器（热电容器，thermal capacitor)、微流体器件、气体/蒸气传感器、热 或电介质绝缘器件、用于控制或改变光或其它形式的电磁辐射的透射、吸收或反射的器件、 色谱法或伤口敷料。因此，本专利技术提供包括复合颗粒的复合材料、制造复合颗粒和复合材料 两者的方法以及包括这样的材料和颗粒的器件。
技术介绍
应领会，如本文中使用的术语"颗粒"在其定义内包括：多孔颗粒，充分地如WO 2010/128310中描述的；多孔颗粒碎片，充分地如英国专利申请号GB 1115262. 6中描述 的；包括从颗粒核延伸的枝状和非枝状柱两者的颗粒（下文中称作有柱颗粒（pillared particle))，充分地如 US 2011/0067228、US2011/0269019、US 2011/0250498 中描述的或 者使用 US 7402829、JP2004281317、US 2010/0285358、US 2010/0297502、US 2008/0261112 或W02011/117436中描述的技术制备的；纤维，充分地如US 8101298中描述的，其中所述 纤维可为基本上实心的或者可包括分布在其表面上的孔或空隙；片（薄片，flake)和带， 充分地如US 2010/0190061中描述的（其也可为基本上实心的或者具有分布在其表面上 的孔或空隙）；分形体（fractal)，充分地如GB1115262. 6中描述的；基底颗粒（substrate particle)和支架（脚手架，scaffold)结构体，充分地如US 2010/0297502中描述的；纤维 束，如 PCT/GB2011/000856 中描述的；和原生颗粒（native particles)或粒子（granule)， 其通过例如对块状的冶金、太阳能或电子级硅进行球磨而制备。 以上在本文中公开的颗粒适宜按照它们的大小和形状进行定义。不是所有的颗粒 均是真正球形的并且通常通过主要（本性，principle)或较大尺寸（或直径）和次要（或 最小）尺寸或直径来表征。对于球形的或者基本上球形的颗粒，所述主要和次要尺寸通常 是相同或类似的。然而，对于伸长颗粒例如纤维，所述主要尺寸通常按照纤维长度定义和所 述次要尺寸通常按照纤维厚度定义。颗粒也可按照它们的纵横比定义，纵横比为所述主要 尺寸的大小对所述次要尺寸的大小的比率。 此外，如本文中使用的术语"活性颗粒"应被理解为指的是包括如下材料的颗粒： 其具有固有性质（例如电、电子、电化学或光学性质），由此包括该颗粒的器件的运行取决 于其固有性质。例如，如果所述颗粒包括固有地电活性的材料，则该电活性可形成包括该颗 粒的二次电池的基础。术语"电活性（的）"应被理解为指的是在用于电池应用时能够在分 别的电池充电阶段和放电阶段期间将例如如下的金属离子插入到其结构中和从其释放的 材料：锂、钠、钾、钙或镁的离子。优选地，所述材料能够插入和释放锂。如果所述颗粒包括 固有地呈现出光伏活性的材料，则可将包括这样的光伏材料的颗粒用于例如太阳能电池的 形成中。进一步地，如果将所述材料置于其中其自然腐蚀的环境中，则所得腐蚀电流可被用 来产生动力并且所述材料可作为电池使用以驱动外部器件；该类型的器件通常是作为其中 腐蚀性材料提供燃料的"燃料电池"知晓的。器件例如传感器、特别是硅传感器的运行取决 于由所检测到的污染物的存在引起的在电阻率或电导率方面的感应变化，例如，这样的器 件的固有性质为传感器材料的电阻率或电导率。对于本专利技术而言，术语"活性颗粒"应被理 解为指的是呈现出电活性、光伏和化学方法产生电流（迦伐尼）性质的颗粒。 如本文中使用的术语"复合颗粒"应被理解为指的是其中在颗粒核上提供涂覆 (包覆）材料的如本文中描述的颗粒。 术语"复合材料"应被理解为指的是包括复合颗粒和一种或多种选自包括如下的 组的另外的组分的材料：粘合剂、导电材料、填料、第二活性材料或其混合物。所述第二活性 材料可为电活性材料。复合材料通常通过将包括上述组分的浆料干燥以除去浆料溶剂而形 成。 术语"电极材料"应被理解为指的是这样的复合材料：其中所述复合颗粒和/或所 述复合材料的其它组分包括电活性材料。 术语"复合混合物"应被理解为指的是包括复合颗粒和一种或多种选自包括粘合 剂、导电材料、填料、第二活性材料、或其混合物的组的另外的组分在液体载体中的浆料的 组合物。所述第二活性材料可为电活性材料。 术语"电极混合物"应被理解为指的是这样的复合混合物：其中所述复合颗粒和/ 或所述复合材料的其它组分包括电活性材料。 术语"稳定悬浮液"应被理解为指的是颗粒在液体载体中的分散体，其中所述颗粒 不形成或者不倾向于形成聚集体。 术语"涂覆聚合物（包覆聚合物，coating polymer) "和"聚合物涂层（聚合物包 覆层，polymer coating) "在整个本申请中可互换使用。 活性颗粒，例如上述的那些，可用于包括如下的应用中：电化学电池、金属离子电 池例如锂离子电池、锂空气电池、流通池型电池、其它储能器件例如燃料电池、热电池、光伏 器件例如太阳能电池、过滤器、传感器、电容器和热容器、微流体器件、气体/蒸气传感器、 热或电介质绝缘器件、用于控制或改变光或其它形式的电磁辐射的透射、吸收或反射的器 件、色谱法或伤口敷料。US 5, 914, 183公开了包括如下的发光器件：包括形成于其表面处 的量子线的晶片。 多孔硅颗粒也可用于消费者护理、营养或医疗产品中的成分或活性剂的存储、受 控递送或定时释放（延时释放）。US 2010/0278931、US 2011/0236493、US 7, 332, 339、US 2004/0052867、US 2007/0255198和WO 2010/139987中公开了该类型的多孔硅颗粒的实 例。这些颗粒倾向于在身体的生理环境中退化（降解，degrade)或吸收。可退化的或者可 吸收的颗粒固有地不适合用于上述应用。 包括包含在集流体上的结构化硅颗粒的层的复合电极的二次电池是已知 的并且描述于例如如下中：US20100112475、US4002541、US4363708、US7851086、US 2004/0214085、US 2009/0186267、US 2011/0067228、W02010/130975、WO 2010/1309766 和 本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于锂离子电池的电极，所述电极包括集流体和施加至所述集流体的表面的复合材料，其中所述复合材料包括电活性的复合颗粒，所述电活性的复合颗粒包括：a.第一颗粒组分，其选自包括如下的组：硅、锡、锗、镓、铅、锌、铝和铋、以及其合金和氧化物；和b.第一聚合物涂层特征在于所述第一聚合物涂层粘附至所述第一颗粒组分的表面，不溶于N‑甲基吡咯烷酮(NMP)，包括一个或多个选自羧酸和磺酸官能团的官能团且覆盖所述第一颗粒组分的表面积的至少70％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S布朗，WJ麦克林，F库沃，ME阿布德尔萨拉姆，
申请(专利权)人：耐克森有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB