具有混合粒度的电极材料制造技术

本发明专利技术涉及电化学装置和其材料。更具体地，本发明专利技术所述实施例提供了一种低孔隙率电极，其包括大粒子和小粒子。所述大粒子包括电化学活性材料。所述小粒子包括离子传导电解液材料。在一些实施例中，所述大粒子和小粒子的特征是不高于0.5的分散度。以及其他实施例。

【技术实现步骤摘要】
具有混合粒度的电极材料相关申请的交叉引用本申请要求对2014年6月4日提交的题为“ELECTRODEMATERIALSWITHMIXEDPARTICLESIZES”的美国临时专利申请号62/007,416享有的优先权，在此以所有目的引用其全部内容并入文本。专利技术背景本专利技术公开内容涉及电化学装置和其电化学材料。尤其是，本专利技术具体涉及一些关于电化学电极制备和纳米尺寸的电极填充结构和/或固态电极的挑战。随着消费性电子产品(如：移动电话，平板电脑，和笔记本电脑)和电动汽车(如：插电式混合动力汽车和电动汽车)广泛普及，因此亟需更好的电力储存设备，以用于驱动汽车和电子产品。尽管可充电(二次充电/牵引式)锂(Li)离子电池(即：Li充电电池)在消费性电子产品中得到了广泛应用，但受制于能量密度和输出功率的限制，传统电池在其他应用领域(如汽车行业)得不到大量应用。固态锂充电电池，因其全部由固体部件组成，具有更高的能量密度和功率输出，作为依赖和包含液态电解液的传统电池的替代品，具有巨大的潜力。固相中的离子电导率普遍低于液相中的离子电导率。因此，固态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电化学装置的固态电极，包括：/n电化学活性材料的第一多个粒子，所述第一多个粒子具有第一粒度分布，其特征是0.25或更小的第一分散度以及第一中值直径；和/n离子导电材料的第二多个粒子，所述第二多个粒子具有第二粒度分布，其特征是0.25或更小的第二分散度以及第二中值直径，所述第二中值直径比所述第一中值直径小至少3倍。/n

【技术特征摘要】
20140604 US 62/0074161.电化学装置的固态电极，包括：
电化学活性材料的第一多个粒子，所述第一多个粒子具有第一粒度分布，其特征是0.25或更小的第一分散度以及第一中值直径；和
离子导电材料的第二多个粒子，所述第二多个粒子具有第二粒度分布，其特征是0.25或更小的第二分散度以及第二中值直径，所述第二中值直径比所述第一中值直径小至少3倍。


2.根据权利要求1所述的电极，其中所述电极包括相对电极总粒子体积小于20％的第二粒子的体积分数。


3.根据权利要求1所述的电极，其中所述电极的特征是体积孔隙率小于20％。


4.根据权利要求1所述的电极，其中所述离子导电材料包括LiaXbPcSdOe，其中X＝Si、Ge、Al、Sn以及其组合，其中5≤a≤15，0<b≤3，1≤c≤4，6≤S≤18和0<e≤5。


5.根据权利要求1所述的电极，其中所述离子导电材料包括选自由Li2S-SiS2、Li2S-SiS2-LiI、Li2S-SiS2-Li3MO4、Li2S-SiS2-Li3MO3、Li2S-P2S5-LiI和LATS组成组中的成员，其中M是选自由Si、P、Ge、B、Al、Ga和In组成组中的成员。


6.根据权利要求1所述的电极，其中在2小时内可充电所述电极电容的容量的80％或以上。


7.根据权利要求1所述的电极，进一步包括电子导电添加剂，所述电子导电添加剂包括乙炔黑、碳黑、活性碳、C65、C45、VGCF、碳素纤维、碳纳米管、科琴黑或其组合。


8.根据权利要求1所述的电极，进一步包括粘合材料，所述粘合材料选自橡胶或聚合物。


9.根据权利要求1所述的电极，进一步包括渗透网络，其中部分的所述第二多个粒子参与所述渗透网络大于80％比率。


10.根据权利要求1所述的电极，其中所述电极的总离子电导率大于所述散装(bulk)离子导电材料电导率的1％。


11.根据权利要求1所述的电极，进一步包括渗透网络，其中部分的所述第一多个粒子接触所述渗透网络大于80％比率。


12.根据权利要求1所述的电极，其中所述第二中值直径比第一中值直径小至少4倍。


13.根据权利要求1所述的电极，其中所述第二中值直径比第一中值直径小至少5倍。


14.根据权利要求1所述的电极，其中所述第二中值直径比第一中值直径小至少10倍。


15.根据权利要求1所述的电极，其中所述第二中值直径比第一中值直径小至少20倍。


16.固态电化学电极，包括：
活性材料，其特征是具有第一中值粒径的第一粒度分布；
阴极电解液材料，其特征是具有第二中值粒径的第二粒度分布；
其中活性材料与阴极电解液材料的体积比为从99:1到1:1；和
其中所述第一中值粒径与所述第二中值粒径的粒径比是至少3:1或更大。


17.根据权利要求16所述的电极，其中所述第一粒度分布具有0.25或更小的分散度。


18.根据权利要求16或17所述的电极，其中所述第二粒度分布具有0.25或更小的分散度。


19.根据权利要求16所述的电极，其中所述电极具有体积比小于20％的孔隙率。


20.根据权利要求16所述的电极，进一步包括电子导电添加剂，所述电子导电添加剂包括乙炔黑、碳黑、活性碳、C65、C45、VGCF、碳素纤维、碳纳米管、科琴黑或其组合。


21.根据权利要求16所述的电极，进一步包括粘合材料，所述粘合材料选自橡胶或聚合物。


22.根据权利要求16所述的电极，其中所述阴极电解液材料形成渗透网络。


23.根据权利要求22所述的电极，其中在所述电极中多于80％的阴极电解液材料结合在所述渗透网络内。


24.电池装置，包括：
阳极集流器；
与所述阳极集...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·霍尔梅，K·德斯蒙德，W·A·赫马恩，J·汉，陈哲擘，
申请(专利权)人：昆腾斯科普公司，
类型：发明
国别省市：美国;US