阳极涂覆工艺制造技术

一种用于制备阳极活性材料的方法，该方法包括下列步骤：将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料；以及煅烧固体颗粒以形成煅烧材料，该煅烧材料包括具有含氧化铝涂层的固体颗粒。铝涂层的固体颗粒。铝涂层的固体颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阳极涂覆工艺


[0001]本专利技术涉及用于涂覆阳极活性材料的方法。

技术介绍

[0002]以下对于本专利技术背景的讨论旨在促进对本专利技术的理解。然而，应当了解的是，该讨论并非认可或承认所提及的任何材料均属于澳大利亚或任何其他国家截止至优先权日的公知常识。
[0003]阳极是锂离子电池的主要组件之一。大多数商用锂离子电池将石墨碳用作阳极材料。硅因其自然丰度、无毒以及较高的理论比容量(近4200mAhg
‑1)而备受关注。硅合金在未来是一种潜在的新一代的阳极材料。
[0004]然而，许多阳极材料在锂插入/取出循环时会发生体积变化，而这种变化导致阳极粉碎，并形成不稳定的固体电解质中间相(solid electrolyte interphase，SEI)层。这导致容量衰减，并限制阳极在商业应用中的使用。最终，由于应力而引起的裂缝导致阳极颗粒连通性的丧失和电极分层，从而影响电池容量和循环寿命。
[0005]在充放电循环期间，许多阳极同样经受较低的第一库仑效率和容量退化率。第一库仑效率降低是由于在第一次充放电循环中固体电解质中间相(SEI)的形成所引起的不可逆的锂消耗。
[0006]因此，仍然存在改进阳极制备方法的需要。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术，提供了一种用于制备阳极活性材料的方法，该方法包括下列步骤：
[0008]将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料；煅烧经涂覆的阳极材料以形成煅烧材料，该煅烧材料包括具有含氧化铝涂层的固体颗粒。
[0009]应当了解的是，含氧化铝涂层可完全覆盖每个颗粒的表面或仅部分地覆盖每个颗粒的表面。可替代地，一些颗粒可完全被含氧化铝涂层覆盖，而一些颗粒仅部分地被含氧化铝涂层覆盖。
[0010]有利地，含氧化铝涂层用作人工SEI，减少第一次循环中的锂损失，并抑制循环过程中的SEI降解，从而提高第一库仑效率和可循环性。
[0011]在本专利技术的一种形式中，将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料的步骤包括将阳极材料与六水合氯化铝溶液的溶液混合。
[0012]当将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料的步骤包括将阳极材料与六水合氯化铝溶液的溶液混合时，该方法可包括固/液分离以提供液体和经涂覆的阳极材料的附加步骤。
[0013]在本专利技术的另一形式中，将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料的步骤包括将六水合氯化铝溶液添加到阳极材料中，例如，通过将溶液喷涂或注射至阳极材料上，然后进行混合。
[0014]阳极材料可以以下列形式提供：石墨粉、硅粉、纳米硅颗粒、硅碳复合粉、碳纳米管Li4Ti5O
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(尖晶石)、TiO2、SnO2、Ge、Si、SOx(0<x<2)、Sn、Sb、Bi和Zn。优选的阳极材料为石墨粉和硅粉。
[0015]优选地，阳极材料为粉末。
[0016]应当了解的是，阳极材料优选的平均粒径将会受到阳极材料本身的影响。在不受理论限制的情况下，一般认为较小的硅颗粒是优选的阳极材料，因为硅更容易膨胀和收缩。相比之下，较大的颗粒可用于石墨等不易膨胀和收缩的阳极材料。
[0017]使用Malvern Mastersizer MS2000上的激光衍射来测量阳极材料的粒径分布。
[0018]在本专利技术的一种形式中，阳极材料具有在10nm至3000nm之间的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有在50nm至2000nm之间的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有在100nm至1500nm之间的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有在100nm至1000nm之间的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有在300nm至500nm之间的平均粒径。
[0019]在本专利技术的一种形式中，阳极材料具有约100nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约150nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约200nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约250nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约300nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约350nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约400nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约450nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约500nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约550nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约600nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约650nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约700nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约750nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约800nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约850nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约900nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约950nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有约1000nm的平均粒径。
[0020]在本专利技术的一种形式中，阳极材料具有小于100nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于150nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于200nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于250nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于300nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于350nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于400nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于450nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于500nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于550nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于600nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于650nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于700nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于750nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于800nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于850nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于900nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有小于950nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料
具有小于1000nm的平均粒径。
[0021]在本专利技术的一种形式中，阳极材料具有大于100nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有大于150nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有大于200nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有大于250nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有大于300nm的平均粒径。在本专利技术的另一形式中，阳极材料具有大于350nm的平均粒径。在本专利技术的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备阳极活性材料的方法，所述方法包括下列步骤：将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料；以及煅烧固体颗粒以形成煅烧材料，所述煅烧材料包括具有含氧化铝涂层的固体颗粒。2.根据权利要求1所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料的步骤包括将所述阳极材料与所述六水合氯化铝溶液混合。3.根据权利要求2所述的用于制备阳极活性材料的方法，包括下列进一步的步骤：固/液分离以提供液体和所述经涂覆的阳极材料。4.根据权利要求1所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述将阳极材料与六水合氯化铝溶液结合以形成经涂覆的阳极材料的步骤包括比如通过喷涂或注射将所述六水合氯化铝溶液添加到所述阳极材料中。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述阳极材料以下列形式提供：石墨粉、硅粉、纳米硅颗粒、硅碳复合粉、碳纳米管Li4Ti5O
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(尖晶石)、TiO2、SnO2、Ge、Si、SOx(0＜x＜2)、Sn、Sb、Bi和Zn。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述六水合氯化铝溶液以0.1M至3.44M的浓度来提供。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述将所述阳极材料与所述六水合氯化铝溶液混合的步骤进行至多3小时。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述固/液分离的步骤使用过滤器执行。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，包括下列进一步的步骤：干燥所述经涂覆的阳极材料以去除至少一些游离水，并将所述氯化铝结晶为六水合氯化铝。10.根据权利要求7所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述干燥所述经涂覆的阳极材料的步骤在低于100℃的温度下进行。11.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述煅烧所述经涂覆的阳极材料的步骤在360℃至800℃的温度下进行。12.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，其中所述煅烧所述经涂覆的阳极材料的步骤在惰性气体存在下进行。13.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，包括在所述将所述阳极材料与所述六水合氯化铝溶液结合的步骤之前的添加锂溶液的进一步的步骤。14.根据前述权利要求中任一项所述的用于制备阳极活性材料的方法，包括在所述固/液分离浆料的步骤之前的添加锂溶液的进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：艾利泰克化学品澳大利亚私人有限公司，
类型：发明
国别省市：