用于电池应用的阴极电极组合物.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113841267A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202080036991.2M.奥尔贾卡T.沙J.扎帕斯尼克(22)申请日2020.02.21(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所(30)优先权数据1110562/822,0972019.03.22US代理人邢岳(85)PCT国际申请进入国家阶段日(51)Int.Cl.2021.11.18H01M4/04(2006.01)C01B32/158(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01M4/62(2006.01)PCT/US2020/0191992020.02.21H01M10/0525(2006.01)(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/197673EN2020.10.01(71)申请人卡博特公司地址美国马萨诸塞州(72)发明人A.L.杜帕斯奎尔Y.E.库特索夫斯基A.基尔利迪斯D.拉尼根O.马什塔利尔权利要求书5页说明书23页附图11页(54)发明名称用于电池应用的阴极电极组合物(57)摘要使用碳纳米结构体来制备用于锂离子电池的电极组合物。在一个实例中，用于NCM电池的阴极包括由高度缠结的纳米管制成的三维碳纳米结构体、碳纳米结构体的碎片和/或破裂的纳米管，所述破裂的纳米管衍生自碳纳米结构体、是支化的并且彼此共用壁。相对于所述电极组合物，所采用的碳纳米结构体的量可小于或等于1重量％。CN113841267ACN113841267A权利要求书1/5页1.电极组合物，包含：电活性材料；和选自如下的至少一种材料：碳纳米结构体、碳纳米结构体的碎片和破裂的多壁碳纳米管，其中所述电活性材料为锂过渡金属化合物，其中所述碳纳米结构体或碳纳米结构体的碎片包括通过支化、交错、缠结和/或共用共同的壁而交联成聚合型结构体的多个多壁碳纳米管，和其中所述破裂的多壁碳纳米管衍生自碳纳米结构体并且为支化的并且彼此共用共同的壁。2.权利要求1的电极组合物，其中：所述多壁碳纳米管的至少一个具有等于或大于2微米的长度，其是通过SEM测定的，所述多壁碳纳米管的至少一个具有在200‑1000的范围内的长度对直径的纵横比，沿着所述多壁碳纳米管的至少一个的2微米长度，存在至少两个分支，其是通过SEM测定的，就支化点之后的区域中观察到的壁的数量而言，相对于支化点之前的区域，至少一个多壁碳纳米管呈现出不对称性，和/或在支化点处或附近不存在催化剂颗粒，其是通过TEM测定的。3.权利要求1或2的电极组合物，其中所述多壁纳米管包括2‑30个共轴纳米管，其是通过TEM以足以计数壁的数量的放大倍数测定的。4.前述权利要求任一项的电极组合物，其中所述碳纳米管的至少1％具有等于或大于2微米的长度，其是通过SEM测定的，在200‑1000的范围内的长度对直径的纵横比，和/或，就支化点之后的区域中观察到的壁的数量而言，相对于支化点之前的区域，呈现出不对称性。5.前述权利要求任一项的电极组合物，进一步包括粘结剂。6.权利要求5的组合物，其中所述粘结剂为聚偏氟乙烯。7.前述权利要求任一项的组合物，其中所述至少一种材料包括以分散体或者以松散的颗粒状材料形式提供的碳纳米结构体。8.前述权利要求任一项的组合物，进一步包含选自如下的分散剂：基于PVP的分散剂、基于苯乙烯马来酸酐的分散剂、基于纤维素的分散剂、助分散剂及其任意组合。9.前述权利要求任一项的电极组合物，其中所述组合物为糊料、浆料或固体。10.前述权利要求任一项的电极组合物，其中所述组合物进一步包括溶剂。11.权利要求10的电极组合物，其中所述溶剂为N‑甲基吡咯烷酮。12.前述权利要求任一项的电极组合物，其中所述电极组合物当干燥时含有量不大于约1重量％的碳纳米结构体、碳纳米结构体的碎片和/或破裂的纳米管。13.前述权利要求任一项的电极组合物，其中所述碳纳米结构体为包覆的碳纳米结构体。14.权利要求13的电极组合物，其中所述包覆的碳纳米结构体为聚氨酯包覆的纳米结构体或者聚乙二醇包覆的碳纳米结构体。15.权利要求13的电极组合物，其中相对于所述包覆的碳纳米结构体的重量，包覆物的2CN113841267A权利要求书2/5页重量在约0.1％‑约10％的范围内。16.权利要求13的电极组合物，其中所述电极组合物当干燥时含有量不大于约1重量％的包覆的碳纳米结构体。17.前述权利要求任一项的电极组合物，进一步包含选自如下的碳导电添加剂：碳黑、单独化的原始形式的碳纳米管及其任意组合。18.前述权利要求任一项的电极组合物，进一步包含碳黑，其中所述碳黑具有200m2/g或更低的BET面积和至少130mL/100g的OAN。19.前述权利要求任一项的电极组合物，其中所述电活性材料为选自锂镍钴锰