【技术实现步骤摘要】
用于高能电池的负极本申请是申请号为201480034854.X的专利技术专利申请的分案申请，原申请的申请日为2014年6月20日，专利技术名称为：用于高能电池的负极。
本专利技术一般涉及用于高能电池的负极。更具体地，本专利技术涉及用于锂电池的负极，其包括负极材料、保护材料和集流体。
技术介绍
基于锂离子可逆循环通过含有锂盐的电解液的电池是已知的。在这种类型的电池中，正极包括具有复合活性材料的集流体，复合活性材料一般包含允许锂离子在高压下可逆嵌入的活性材料、粘结剂、电子导电剂以及最终地离子导电剂。电解液为锂盐在液体溶剂、聚合物溶剂或聚合物凝胶中的溶液。而负极包含锂或基于锂的合金膜，或负极包含具有活性材料的集流体，该活性材料包含允许锂离子在低于正极的电压下可逆嵌入的化合物，例如碳、石墨、氧化物或硅。电极材料中锂离子的可逆嵌入导致材料的体积变化。更具体地，在锂离子嵌入过程中发生体积增大并且在锂离子的脱嵌过程中发生体积减小。这种体积变化对电池具有负面的影响。例如，体积变化可导致在第一循环过程中在电极表面形成的钝化层的破裂，这可导致容量和/或电子导电性的损失。可通过基于原位扫描电子显微术(SEM)的研究评估这些负面影响。体积变化的程度取决于材料。例如，对于两种仅在负极材料不同的电池，注意到，碳或石墨负极的体积变化相对低，通常低于10％，这限制破裂问题和由此引起的容量损失。相比之下，硅或基于硅的合金负极的体积变化显著更高，对于硅和锂合金为300％的数量级。这对于电池是有害的。然而，碳负极允许的最大容量为约...
【技术保护点】
1.包含集流体、沉积在所述集流体上的负极材料膜、和沉积在所述负极材料膜上的保护材料膜的负极，其中所述负极材料为包含活性材料、至少一种电子导电剂和粘结剂的混合物，其中所述负极材料进一步包含天然或合成石墨，所述保护材料包含以质量计1％-20％的至少一种电子导电剂和80％-99％的粘结剂。/n
【技术特征摘要】
20130621 CA 2,820,4681.包含集流体、沉积在所述集流体上的负极材料膜、和沉积在所述负极材料膜上的保护材料膜的负极，其中所述负极材料为包含活性材料、至少一种电子导电剂和粘结剂的混合物，其中所述负极材料进一步包含天然或合成石墨，所述保护材料包含以质量计1％-20％的至少一种电子导电剂和80％-99％的粘结剂。
2.包含集流体、沉积在所述集流体上的第一保护材料膜、沉积在第一保护材料膜上的负极材料膜以及沉积在所述负极材料膜上的第二保护材料膜的负极，其中所述负极材料为包含活性材料、至少一种电子导电剂和粘结剂的混合物，其中所述负极材料进一步包含天然或合成石墨，所述保护材料包含以质量计1％-20％的至少一种电子导电剂和80％-99％的粘结剂。
3.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述活性材料为硅和锂的合金或二氧化硅和锂的合金。
4.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述负极材料中的所述电子导电剂和所述保护材料中的所述电子导电剂独立地包含至少一种电子导电碳。
5.根据权利要求4所述的负极，其中所述电子导电碳选自：炭黑、乙炔黑、碳纤维如Showa-Denko出售的气相生长碳纤维(VGCF)、碳纳米管和石墨烯。
6.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述负极材料中的所述粘结剂和所述保护材料中的所述粘结剂独立地为聚合物。
7.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述负极材料中的所述粘结剂和所述保护材料中的所述粘结剂独立地选自：聚偏二氟乙烯(PVDF)、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(PVDV-HFP)、聚酰亚胺、天然或合成橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、以酸形式或盐形式的藻酸盐，及其混合物。
8.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述负极材料在所述粘结剂中为颗粒形式，所述颗粒为所述活性材料的颗粒和所述电子导电剂的颗粒。
9.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述保护膜在所述粘结剂中为颗粒形式，所述颗粒为所述电子导电剂的颗粒。
10.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述负极材料包含，以质量计：80％-95％的所述活性材料、1％-10％的所述电子活性导电剂以及2％-20％的所述粘结剂。
11.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述集流体为包含金属的箔，所述金属优选为铝或铜。
12.根据权利要求1或2所述的负极，其中所述集流体为包含金属和碳的箔，优选铝和碳。
13.包含金属箔、沉积在所述金属箔上的负极材料的膜以及沉积在所述负极材料上的保护膜的负极，其中所述负极材料为包含活性材料、至少一种电子导电剂和粘结剂的混合物，其中所述负极材料进一步包含天然或合成石墨，所述保护膜包含以质量计1％-20％的至少一种电子导电剂和80％-99％的粘结剂。
14.包含金属箔、沉积在所述金属箔上的第一保护膜、沉积在第一保护膜上的负极材料的膜以及沉积在所述负极材料的膜上的第二保护膜的负极，其中所述负极材料为包含活性材料、至少一种电子导电剂和粘结剂的混合物，其中所述负极材料进一步包含天然或合成石墨，所述保护膜包含以质量计1％-20％的至少一种电子导电剂和80％-99％的粘结剂。
15.根据权利要求13或14所述的负极，其中所述金属箔为铜箔、铝箔或铝和碳箔。
16.根据权利要求15所述的负极，其中所述金属箔为铝箔，以及在锂电池中当所述负极进行循环时，在所述负极材料的膜和所述铝箔之间的所述界面形成锂-铝合金。
17.根据权利要求15所述的负极，其中所述金属箔为铜板。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的负极，其中所述金属箔的厚度为5至25μm，优选10至15μm。
19.根据权利要求13至17中任一项所述的负极，其中所述负极材料的膜的厚度为5至150μm，优选30至50μm。
20.根据权利要求13至17中任一项所述的负极，其中所述保护膜的厚度为约1至5μm。
21.根据权利要求13或14所述的负极，其中所述负极材...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·扎吉布，D·勒布朗，A·盖尔斐，J·托提尔，P·查尔斯特，
申请(专利权)人：魁北克电力公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
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