CN103378356A - 电池用氧化硅复合材料 - Google Patents

电池用氧化硅复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN103378356A
CN103378356A CN2012101302438A CN201210130243A CN103378356A CN 103378356 A CN103378356 A CN 103378356A CN 2012101302438 A CN2012101302438 A CN 2012101302438A CN 201210130243 A CN201210130243 A CN 201210130243A CN 103378356 A CN103378356 A CN 103378356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
composite material
transition metal
silica composite
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101302438A
Other languages
English (en)
Inventor
吴晓东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU SINLION BATTERY CO Ltd
Original Assignee
SUZHOU SINLION BATTERY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU SINLION BATTERY CO Ltd filed Critical SUZHOU SINLION BATTERY CO Ltd
Priority to CN2012101302438A priority Critical patent/CN103378356A/zh
Publication of CN103378356A publication Critical patent/CN103378356A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电池用氧化硅复合材料，其特点是：包括有电极颗粒，在电极颗粒表面包裹有含导电物质的氧化硅层；所述的电极颗粒包括有含锂的过渡金属氧化物、含锂的过渡金属的磷酸盐、不含锂的过渡金属氧化物、可与锂形成合金的金属或合金、可与锂形成合金的金属的氧化物、硫或者硫化物中的一种或是其组合物。由此，该氧化硅层不阻碍锂离子的进出，同时中间的导电物质又可以提供电接触，不影响材料的性能，同时由于氧化硅层的存在，电极材料和电解液的界面稳定性提高，使电池具有更好的循环性、安全性等。

Description

电池用氧化硅复合材料
技术领域
本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种，属于电池用氧化硅复合材料。
背景技术
氧化硅为人工合成物无定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100m2/g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。
对于电池领域来说，氧化硅的参与能够提升电池的使用品质。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种电池用氧化硅复合材料。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
电池用氧化硅复合材料，其中：包括有电极颗粒，所述的电极颗粒表面包裹有含导电物质的氧化硅层；所述的电极颗粒包括有含锂的过渡金属氧化物、含锂的过渡金属的磷酸盐、不含锂的过渡金属氧化物、可与锂形成合金的金属或合金、可与锂形成合金的金属的氧化物、硫或者硫化物中的一种或是其组合物。
上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的含锂的过渡金属氧化物，是以LixMyOz为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y和z根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。具体来说，x:y:z比可以为1:1:2，如LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、LiMnO2等，也可以为1:2:4，如LiMn2O4等，也可以为4:5:12，如Li4Ti5O12等。
进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述含锂的过渡金属的磷酸盐，是以LixMy(PO4)z为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y和z根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。具体来说，x:y:z比可以为1:1:1，如LiFePO4、LiNiPO4、LiMnPO4、LiCoPO4等，也可以为3:2:3，如Li3V2(PO4)3等。
更进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述不含锂的过渡金属氧化物，是以MxOy为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。具体来说，x:y比可以为1:1，如MnO等，也可以为2:3，如Fe2O3等，也可以为2:5，如V2O5等。
更进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的可与锂形成合金的金属包括有Al、Si、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi，同时包括上述金属的合金
更进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的可与锂形成合金的金属的氧化物，是以MxOy为通式的电极材料，M包括Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi，x和y根据所含金属的价态和分子结构而定。
更进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的硫或者硫化物，包括S和以MxSy为通式的电极材料，x、y根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。
更进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的电极颗粒大小为1纳米至100微米。
更进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的氧化硅层厚度为1纳米至10微米。
再进一步地，上述的电池用氧化硅复合材料，其中：所述的导电物质为碳材料。
本发明技术方案的优点主要体现在：该氧化硅层不阻碍锂离子的进出，同时中间的导电物质又可以提供电接触，不影响材料的性能，同时由于氧化硅层的存在，电极材料和电解液的界面稳定性提高，同时可以阻止正极材料中可溶性物质的溶解，使电池具有更好的循环性、安全性等。
附图说明
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，
图1是电池用氧化硅复合材料的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的电池用氧化硅复合材料，其与众不同之处在于：包括有电极颗粒，以此构成电极材料。具体来说，在电极颗粒表面包裹有含导电物质的氧化硅层。并且，电极颗粒包括有含锂的过渡金属氧化物、含锂的过渡金属的磷酸盐、不含锂的过渡金属氧化物、可与锂形成合金的金属或合金、可与锂形成合金的金属的氧化物、硫或者硫化物中的一种或是其组合物。
就本发明一较佳的实施方式来看，为了便于电池的正常运作，本发明采用的含锂的过渡金属氧化物，是以LixMyOz为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属。比如Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）1/3O2。采用的x、y和z根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。具体来说， x:y:z比可以为1:1:2，如LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、LiMnO2等，也可以为1:2:4，如LiMn2O4等，也可以为4:5:12，如Li4Ti5O12等。同时，含锂的过渡金属的磷酸盐，是以LixMy(PO4)z为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y和z根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。x:y:z比可以为1:1:1，如LiFePO4、LiNiPO4、LiMnPO4、LiCoPO4等，也可以为3:2:3，如Li3V2(PO4)3等。
进一步来看，不含锂的过渡金属氧化物，是以MxOy为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。具体来说，x:y比可以为1:1，如MnO等，也可以为2:3，如Fe2O3等，也可以为2:5，如V2O5等。当然，其也可以是CoO2、MnO2、NiO2。并且，本发明采用的可与锂形成合金的金属包括有Al、Si、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi，同时包括上述金属的合金。
再进一步来看，可与锂形成合金的金属的氧化物，是以MxOy为通式的电极材料，M包括Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi，x和y根据所含金属的价态和分子结构而定。同时，采用的硫或者硫化物，包括S和以MxSy为通式的电极材料，x、y根据所含过渡金属的价态和分子结构而定，比如CuS、TiS2。
并且，就本发明的实际成品的应用来看，电极颗粒大小为1纳米至100微米，氧化硅层厚度为1纳米至10微米。再者，为了提高电池的运行效率，导电物质为碳材料。
结合本发明的实际制备来看，将电极材料粉末充分分散在硅酸钠溶液中。在此期间，控制电极材料与碳酸钠的质量比为0.1-100，硅酸钠溶液与稀硫酸的摩尔体积比为1mol/L。之后，向该混合溶液中加入石墨导电材料并加入稀硫酸使之沉淀。在这个过程中，电极材料与石墨的质量比为:100-1，沉淀时间约1小时。接着，将之前得到的沉淀物进行洗涤后烘干。具体来说，采用的洗涤过程为用蒸馏水洗涤3-5次，每次水用量为沉淀物质量的2-10倍，洗涤后过滤。将沉淀物在80度下干燥5小时即可完成烘干过程。
通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，该氧化硅层不阻碍锂离子的进出，同时中间的导电物质又可以提供电接触，不影响材料的性能，同时由于氧化硅层的存在，电极材料和电解液的界面稳定性提高，使电池具有更好的循环性、安全性等。

Claims (10)

1.电池用氧化硅复合材料，其特征在于：包括有电极颗粒，所述的电极颗粒表面包裹有含导电物质的氧化硅层；所述的电极颗粒包括有含锂的过渡金属氧化物、含锂的过渡金属的磷酸盐、不含锂的过渡金属氧化物、可与锂形成合金的金属或合金、可与锂形成合金的金属的氧化物、硫或者硫化物中的一种或是其组合物。
2.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的含锂的过渡金属氧化物，是以LixMyOz为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y和z根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。
3.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述含锂的过渡金属的磷酸盐，是以LixMy(PO4)z为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y和z根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。
4.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述不含锂的过渡金属氧化物，是以MxOy为通式的电极材料，M为一种或是两种或是两种以上金属，x、y根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。
5.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的可与锂形成合金的金属包括有Al、Si、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi，同时包括上述金属的合金 。
6.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的可与锂形成合金的金属的氧化物，是以MxOy为通式的电极材料，M包括Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi，x和y根据所含金属的价态和分子结构而定。
7.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的硫或者硫化物，包括S和以MxSy为通式的电极材料，x、y根据所含过渡金属的价态和分子结构而定。
8.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的电极颗粒大小为1纳米至100微米。
9.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的氧化硅层厚度为1纳米至10微米。
10.根据权利要求1所述的电池用氧化硅复合材料，其特征在于：所述的导电物质为碳材料。
CN2012101302438A 2012-04-28 2012-04-28 电池用氧化硅复合材料 Pending CN103378356A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101302438A CN103378356A (zh) 2012-04-28 2012-04-28 电池用氧化硅复合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101302438A CN103378356A (zh) 2012-04-28 2012-04-28 电池用氧化硅复合材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103378356A true CN103378356A (zh) 2013-10-30

Family

ID=49463160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101302438A Pending CN103378356A (zh) 2012-04-28 2012-04-28 电池用氧化硅复合材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103378356A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1416189A (zh) * 2001-11-02 2003-05-07 中国科学院物理研究所 以纳米表面包覆复合材料为正极活性物质的锂二次电池
CN1466794A (zh) * 2000-09-29 2004-01-07 夏普株式会社 锂二次电池
CN101373846A (zh) * 2007-10-23 2009-02-25 松下电器产业株式会社 锂二次电池
JP2010177033A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Sony Corp 負極および二次電池
CN102237515A (zh) * 2010-04-20 2011-11-09 深圳市比克电池有限公司 锂离子电池、正极活性材料及其制备方法
CN102244231A (zh) * 2010-05-14 2011-11-16 中国科学院物理研究所 对正极活性材料和/或正极进行表面包覆的方法以及正极和电池的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1466794A (zh) * 2000-09-29 2004-01-07 夏普株式会社 锂二次电池
CN1416189A (zh) * 2001-11-02 2003-05-07 中国科学院物理研究所 以纳米表面包覆复合材料为正极活性物质的锂二次电池
CN101373846A (zh) * 2007-10-23 2009-02-25 松下电器产业株式会社 锂二次电池
JP2010177033A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Sony Corp 負極および二次電池
CN102237515A (zh) * 2010-04-20 2011-11-09 深圳市比克电池有限公司 锂离子电池、正极活性材料及其制备方法
CN102244231A (zh) * 2010-05-14 2011-11-16 中国科学院物理研究所 对正极活性材料和/或正极进行表面包覆的方法以及正极和电池的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhong et al. New prelithiated V2O5 superstructure for lithium-ion batteries with long cycle life and high power
Ao et al. Rechargeable aqueous hybrid ion batteries: developments and prospects
Su et al. Li ion battery materials with core–shell nanostructures
Gangaja et al. Reuse, recycle, and regeneration of LiFePO4 cathode from spent lithium-ion batteries for rechargeable lithium-and sodium-ion batteries
Andre et al. Future generations of cathode materials: an automotive industry perspective
KR101582394B1 (ko) 정극 활물질 입자, 그리고 그것을 사용한 정극 및 전고체 전지
Dedryvère et al. X-ray photoelectron spectroscopy investigations of carbon-coated Li x FePO4 materials
CN104937749B (zh) 二次电池用正极、二次电池用正极的制造方法以及全固体二次电池
JP6240306B2 (ja) リチウム二次電池
Tan et al. Coralline glassy lithium phosphate-coated LiFePO4 cathodes with improved power capability for lithium ion batteries
Li et al. FePO 4 as an anode material to obtain high-performance sodium-based dual-ion batteries
WO2013073038A1 (ja) 電解質被覆型正極活物質粒子、全固体電池、および電解質被覆型正極活物質粒子の製造方法
WO2017109014A1 (en) Positive active material for rechargeable lithium-sulfur battery
Kwak et al. Li2MoO4 coated Ni-rich cathode for all-solid-state batteries
Örnek et al. Doping qualifications of LiFe1− xMgxPO4-C nano-scale composite cathode materials
Zheng et al. Partial replacement of K by Rb to improve electrochemical performance of K3V2 (PO4) 3 cathode material for potassium-ion batteries
CN102368553A (zh) 含石墨烯的硫基复合材料及其制备方法
Armer et al. Phase change effect on the structural and electrochemical behaviour of pure and doped vanadium pentoxide as positive electrodes for lithium ion batteries
Wu et al. Facile and green synthesis of MnFe2O4/reduced graphene oxide nanocomposite as anode materials for Li-ion batteries
Zeng et al. Nano‐Sized AlPO4 Coating Layer on Graphite Powder to Improve the Electrochemical Properties of High‐Voltage Graphite/LiNi0. 5Mn1. 5O4 Li‐Ion Cells
KR101699601B1 (ko) 이차 전지용 부극 활물질의 제조 방법 및 이차 전지용 부극 활물질, 이차 전지용 부극의 제조 방법 및 이차 전지용 부극, 및 이차 전지
JP2015167095A (ja) 全固体リチウムイオン二次電池
Siczek Next-generation batteries with sulfur cathodes
Maresca et al. Sn/C composite anodes for bulk-type all-solid-state batteries
KR101999473B1 (ko) 표면이 코팅된 리튬 이차전지용 전극 활물질 및 그를 이용한 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20131030