[发明专利]用于锂电化学电池的电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂电化学电池的电极材料，更具体地涉及表面电荷低的颗粒形式的电极材料。

背景技术

锂聚合物电池使用包括聚合物和锂盐的固体电解质以使正电极与负电极分隔开并且提供电极之间的离子导电性。负电极可以是锂金属板，或锂合金金属板，或能够使锂离子嵌入和脱嵌的活性材料，例如聚合物粘合剂中的碳或Li₄Ti₅O₁₂，而正电极包含电化学活性材料颗粒(例如LiFePO₄、LiMnO₂、LiMn₂O₄等)、导电添加剂和固体聚合物电解质，所述固体聚合物电解质用作粘合剂以及提供正电极的电化学活性材料颗粒与电解质隔板之间所需要的离子路径。

与锂离子电池(使用液态电解质并且因此锂离子电化学电池的电极必须是多孔的以使得液态电解质能够浸泡电极，以提供电极的电化学活性材料和/或嵌入材料与电解质隔板之间的离子路径)相反，锂聚合物电池的电极必须具有非常低的孔隙率，这是因为锂聚合物电池的电极的粘合剂用作离子导体，并且不需要如在锂离子电化学电池的电极中的任何孔隙率。

锂聚合物电化学电池的电极优选装载有最大量的电化学活性材料颗粒以获得最大能量密度，并且因此优选被压实至最大限度。电极中的任何孔隙率变成浪费空间并且降低锂聚合物电化学电池的能量密度。

为了实现电极的最大密实度(compaction)，如通过在此引用并入本文中的美国专利申请第2010/0273054号所描述的，电化学活性材料的粒度分布(PSD)是重要的；此外，在其中颗粒于水溶液和/或有机溶剂中的悬浮液的涂覆工艺中，由于颗粒间排斥现象开始扮演阻止电极的最大密实度，因此理想的PSD是必要的，但其不足以实现电极的最大密实度和低孔隙率。

因此，需要其中颗粒间排斥力减小至最小的电化学活性材料。

发明内容

本发明的目的是改进现技术中存在的至少一些不足之处。

在一个方面中，本发明提供电化学活性材料颗粒，所述电化学活性材料颗粒在分散有所述颗粒的介质(水和/或有机溶剂)中所测量的ξ电位的绝对值小于25mV(-25mV至0mV；0mV至25mV)。

另外，ξ电位测量是在处于环境温度以及中性PH的介质中进行的。

在另一方面中，电化学活性材料颗粒涂覆有碳层，并且颗粒的大部分表面覆盖有碳层。

在另一方面中，本发明提供用于锂聚合物电化学电池的电极，该电极包含电化学活性材料颗粒、导电添加剂、以及用作粘合剂和用作离子导体的聚合物与锂盐的混合物，其特征在于电化学活性材料颗粒在分散有所述颗粒的介质(水和/或有机溶剂)中所测量的ξ电位的绝对值小于25mV(-25mV至0mV；0mV至25mV)。

在另外方面中，本发明提供具有负电极、正电极和固体电解质隔板的锂聚合物电化学电池，其中至少正电极包含电化学活性材料颗粒、导电添加剂、以及用作粘合剂和用作离子导体的聚合物与锂盐的混合物，其特征在于电化学活性材料颗粒在分散有所述颗粒的介质(水和/或有机溶剂)中所测量的ξ电位的绝对值小于25mV(-25mV至0mV；0mV至25mV)。

本发明的实施方案各自具有上述目的和/或方面中的至少之一，但无需具有所有目的和/或方面。应该理解，试图实现上述目的所获得的本发明的一些方面可以不满足这些目的和/或可以满足本文中没有具体描述的其他目的。

根据以下描述、附图和所附权利要求，本发明的实施方案的附加和/或可替换的特征、方面和优点将变得明显。

附图说明

为了更好理解本发明以及本发明的其他方面和其他特征，参照待结合附图所使用的以下描述，其中：

图1是示出电化学活性材料试验颗粒的ξ电位与利用电化学活性材料试验颗粒制造的电极的孔隙率之间的关系的曲线图；以及

图2是示出图1的电化学活性材料试验颗粒的ξ电位与包含电化学活性材料试验颗粒的电极的电阻率之间的关系的曲线图。

具体实施方式

优选通过涂覆工艺制造用于锂聚合物电化学电池的正电极，该涂覆工艺包括：将电极的成分(电化学活性材料颗粒、导电添加剂、聚合物和锂盐)混合并分散在水溶液或有机溶剂中，之后以薄膜形式使分散体/溶液分层并且蒸发水和/或溶剂以获得干膜。