[发明专利]新电极材料,尤其用于可再充电锂离子电池的新电极材料

权利要求书

1.一种提供适合用于锂离子电池的活性电极材料的方法，所述方法包括：

A)选择基础半导体材料，所述基础半导体材料选自氮化物、碳化物、硼化物、砷化物、锑化物、硫化物、磷化物、氧化物、氢化物、及其组合，所述基础半导体材料包含至少两种不同的元素，所述至少两种不同的元素具有至少1.5的电负性并处于稳定态；

B)从在A)中提供的所述材料中选择这样的材料，该材料的晶体结构允许以低的变形功嵌入/脱出Li离子；

C)从在A)中提供的所述基础半导体材料中选择具有在价带与导带之间的大的能隙或带隙ΔE的材料；

D)选择或设计在充电时释放锂的含锂活性电极材料和/或在充电时吸收锂的活性电极材料，所述活性电极材料基于在A)中选择的所述基础半导体材料；以及

E)通过相对于彼此地权衡B)和C)的标准而从D)的材料中选择具有改善的特征的活性电极材料，

其中B)到D)的顺序是任意的。

2.根据权利要求1的方法，其中所述基础材料选自氮化物、碳化物、硼化物、及其组合。

3.根据权利要求1的方法，其中在步骤E)中的权衡包括从在D)中提供的所述材料中选择这样的材料，该材料允许以最小化的变形功嵌入/脱出Li离子。

4.根据权利要求1的方法，其中所述材料选自具有以下晶体结构的材料，该晶体结构选自石墨和异质石墨、氯化钠、氯化铯、闪锌矿和纤锌矿、氮化硅、碳化钨、砷化镍、氟化钙、金红石/板钛矿/锐钛矿、氯化镉/碘化镉、黄铁矿、尖晶石、以及石榴石，或者选自硼化物、碳化物、和磷化物。

5.根据权利要求1的方法，其中步骤B)到D)的顺序为：

(i)B)→C)→D)

(ii)C)→B)→D)

(iii)D)→B)→C)

(iv)D)→C)→B)。

6.根据权利要求1的方法，其中所述至少两种不同的元素分别处于其最高氧化态和其最高还原态，所述最高氧化态即为最正性的氧化态，所述最高还原态即为最负性的还原态。

7.根据权利要求4的方法，其中所述晶体结构选自石墨和异质石墨、氯化钠、氯化铯、闪锌矿和纤锌矿、氮化硅、碳化钨、砷化镍、金红石/板钛矿/锐钛矿、尖晶石、石榴石、硼化物、碳化物、以及磷化物。

8.一种阳极或阴极，其包含基于基础半导体材料的p掺杂或n掺杂材料作为活性电极材料，所述基础半导体材料选自氮化物、碳化物、硼化物、砷化物、锑化物、硫化物、磷化物、氧化物、氢化物、及其组合，限制性条件为其不是选自或源自VN、MnN的阳极材料。

9.根据权利要求8的阳极或阴极，其中所述活性电极材料被导电性地涂覆。

10.根据权利要求8到9中任何一项的阳极或阴极，包含纳米颗粒形式的电子活性材料。

11.根据权利要求8的阳极或阴极，包含电子传导性纳米颗粒粘合剂。

12.根据权利要求11的阳极或阴极，其中所述电子传导性纳米颗粒粘合剂还被电子传导性纳米颗粒填充物材料填充。

13.根据权利要求12的阳极或阴极，其中所述电子传导性纳米颗粒填充物材料选自石墨、碳黑、及其组合。

14.根据权利要求8的阳极或阴极，其中所述组合选自氧氮化物、碳氮化物、硼氮化物、硫氮化物、氢硼化物、以及氢氮化物。

15.根据权利要求9的阳极或阴极，其中所述活性电极材料被石墨或石墨烯涂层导电性地涂覆。

16.根据权利要求11的阳极或阴极，其中所述电子传导性纳米颗粒粘合剂是聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)。

17.一种阳极或阴极，其包含基于基础半导体材料的p掺杂或n掺杂材料作为活性电极材料，所述基础半导体材料选自氮化物、碳化物、硼化物、砷化物、锑化物、硫化物、磷化物、氧化物、氢化物、及其组合，所述阳极或阴极包含纳米颗粒形式的、被导电性地涂覆的电子活性材料，并且所述电极包含电子传导性纳米颗粒粘合剂。

18.根据权利要求17的阳极或阴极，其中所述电子传导性纳米颗粒粘合剂还被电子传导性纳米颗粒填充物材料填充。