用于锂离子电池的纳米石墨烯薄片基复合阳极组合物制造技术

用作电极特别是用作锂离子电池阳极的纳米级石墨烯薄片基复合材料组合物。所述组合物包含：ａ）能够吸收和解吸锂离子的微米或纳米级颗粒或涂层；和ｂ）多个纳米级石墨烯薄片（ＮＧＰ），其中薄片包含石墨烯片或石墨烯片的堆叠体，薄片厚度小于１００ｎｍ；其中所述颗粒或涂层中至少之一物理贴附或化学结合到至少一个石墨烯薄片，且薄片的量为２－９０重量％并且颗粒或涂层的量为９８重量％－１０重量％。还提供了包含这样的负电极（阳极）的锂二次电池。所述电池表现出优越的比容量、优异的可逆容量和长的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了在二次电池特别是锂离子电池中用作阳极活性材料的纳米级石墨 烯薄片基复合材料。
技术介绍
现有技术的描述将主要基于本节结尾给出的参考文献列表。对早期锂二次电池安全性的顾虑引起了锂离子二次电池的开发，在所述锂离子 二次电池中用碳质材料替代纯锂金属片或膜作为阳极。碳质材料可以主要包含可嵌入 (intercalate)锂的石墨，并且所得石墨层间化合物可以表示为LixC6，其中χ典型地小于1。 为了使由这种替代引起的能量密度损失最小化，必须使LixC6中的χ最大化并且必须使电池 首次充电中的不可逆容量损失Qk最小化。碳阳极由于保护性表面-电解质界面层(SEI) 的存在而可具有长的循环寿命，所述表面-电解质界面层由最初几个充电-放电循环期间 锂和电解质之间的反应产生。该反应中的锂来自于原本预期用于电荷传递目的的锂离子中 的一些。在形成SEI时，锂离子变为惰性SEI层的一部分并且变得不可逆，即它们对于电荷 传递可不再是活性元素。因此，需要使用最少量的锂用以形成有效SEI层。除SEI形成外， Qk还归因于由电解质溶剂共嵌入和其它副反应引起的石墨膨化[参考文献1-4]。通常认为，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
用作锂离子电池阳极的纳米级石墨烯薄片基复合组合物，所述组合物包含：ａ）能够吸收和解吸锂离子的微米或纳米级颗粒或涂层；和ｂ）多个纳米级石墨烯薄片（ＮＧＰ），其中薄片包含石墨烯片或石墨烯片的堆叠体，薄片厚度小于１００ｎｍ；其中所述颗粒或涂层中至少之一物理贴附或化学结合到至少一个所述薄片，薄片的量为２重量％－９０重量％且颗粒或涂层的量为９８重量％－１０重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-5 11/982,672用作锂离子电池阳极的纳米级石墨烯薄片基复合组合物，所述组合物包含a)能够吸收和解吸锂离子的微米或纳米级颗粒或涂层；和b)多个纳米级石墨烯薄片(NGP)，其中薄片包含石墨烯片或石墨烯片的堆叠体，薄片厚度小于100nm；其中所述颗粒或涂层中至少之一物理贴附或化学结合到至少一个所述薄片，薄片的量为2重量％-90重量％且颗粒或涂层的量为98重量％-10重量％。2.权利要求1的复合组合物，其中由层状石墨材料的石墨烯片的膨化和分离获得所述 NGP，所述层状石墨材料选自天然石墨、合成石墨、高度取向热解石墨、石墨纤维、碳纤维、碳 纳米纤维、石墨纳米纤维、球形石墨或石墨球粒、中间相微球、中间相浙青、石墨焦、石墨化 聚合物碳或它们的组合。3.如权利要求1所述的复合组合物，其中所述薄片具有大于约100m2/gm的比表面积或 者具有薄于lOnm的平均厚度。4.如权利要求1所述的混合组合物，其中所述薄片具有大于约500m2/gm的比表面积或 者具有薄于2nm的平均厚度。5.如权利要求1所述的复合组合物，其中所述颗粒具有小于5u m的尺度或者所述涂层 具有小于5 iim的厚度。6.如权利要求1所述的复合组合物，其还包含选自碳或石墨纳米纤维、碳纳米管、碳 黑、活性碳粉末或它们组合的导电添加剂。7.如权利要求1所述的复合组合物，其中所述颗粒或涂层包含Sn或Si作为主要组元， 基于颗粒或涂层以及纳米级石墨烯薄片的总重量计，Si或Sn的含量不小于20重量％。8.如权利要求1所述的复合组合物，其中所述颗粒包含选自Si、Ge、Sn、Cd、Sb、Pb、Bi 或Zn的元素。9.如权利要求1所述的复合组合物，其中所述颗粒或涂层基本上为非晶态或者包含纳 米微晶。10.如权利要求1所述的复合组合物，其中所述颗粒或涂层包含能够吸收或脱出锂离 子的活性材料并且所述活性材料选自(a)硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(...

【专利技术属性】
技术研发人员：A扎姆，BZ加格，
申请(专利权)人：纳米技术仪器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]