[发明专利]石墨烯涂层金属氧化物尖晶石阴极及其制备方法有效
| 申请号： | 201680059968.9 | 申请日： | 2016-10-14 |
| 公开（公告）号： | CN108140812B | 公开（公告）日： | 2022-02-01 |
| 发明（设计）人： | M·C·赫尔萨姆;A·L·加柏尔;K·P·庞塔姆柏卡尔;M·M·撒克雷 | 申请（专利权）人： | 西北大学;U芝加哥阿谷尼有限公司 |
| 主分类号： | H01M4/1391 | 分类号： | H01M4/1391;H01M4/13;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/1393;H01M4/505;H01M4/525 |
| 代理公司： | 中国贸促会专利商标事务所有限公司 11038 | 代理人： | 谭冀 |
| 地址： | 美国伊*** | 国省代码： | 暂无信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 石墨 涂层 金属 氧化物 尖晶石 阴极 及其 制备 方法 | ||
1.一种阴极，其包括：
含锂、锰和氧的金属氧化物尖晶石膜，和
石墨烯膜，所述石墨烯膜置于所述金属氧化物尖晶石膜的表面上，
其中将所述阴极配置为当所述阴极与电解质接触时，形成置于所述石墨烯膜上的固态电解质相间层。
2.根据权利要求1所述的阴极，其中所述金属氧化物尖晶石包含LiMn2O4。
3.根据权利要求1所述的阴极，其中所述金属氧化物尖晶石还包含Co、Ni、Y、Ti或Zn。
4.根据权利要求1所述的阴极，其中所述金属氧化物尖晶石包含LiMxMn2-xO4，并且其中M选自包含Li、Co、Ni和Zn的组，并且X是大于或等于零且小于二的任意实数。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述金属氧化物尖晶石膜的厚度大于或等于100nm且小于或等于150nm。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述石墨烯膜包含基本上为单层的石墨烯膜。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述石墨烯膜包含小于或等于20％的双层石墨烯岛。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述石墨烯膜基本上没有空位缺陷。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述石墨烯膜基本上没有具有大于或等于3个空位碳原子的空位缺陷。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中锰原子被束缚在所述石墨烯膜的空位缺陷中。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述金属氧化物尖晶石膜包含多个具有体氧化态的锰原子和多个具有表面氧化态的锰原子，其中所述表面氧化态高于所述体氧化态。
12.根据权利要求11所述的阴极，其中所述体氧化态为+3。
13.根据权利要求11所述的阴极，其中所述表面氧化态高于+3。
14.根据权利要求11所述的阴极，其中所述表面氧化态为+4。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述固态电解质相间层包含碳酸锂。
16.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述固态电解质相间层的厚度小于或等于100nm。
17.根据权利要求1-4中任一项所述的阴极，其中所述固态电解质相间层的厚度大于或等于1nm。
18.一种电化学电池，其包含根据权利要求1-4中任一项所述的阴极、阳极和电解质。
19.根据权利要求18所述的电化学电池，其中所述阳极包含锂或石墨。
20.根据权利要求18-19中任一项所述的电化学电池，其中所述电解质包含锂盐和有机碳酸酯溶剂。
21.根据权利要求18-19中任一项所述的电化学电池，其中所述电解质包含于按体积计1:1碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯溶液中的1MLiClO4。
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