[发明专利]硅锂离子电极材料

说明书

用于电池的电极包括硅‑碳复合材料和石墨。硅‑碳复合结构为微孔的。硅‑碳复合材料可以通过对硅进行喷雾干燥和镁热还原，然后沉积碳来制造。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月28日提交的美国专利临时申请第62/636,561号的优先权的权益，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及电池单元装置和方法。在一个实例中，本发明涉及锂离子电池。

背景技术

期望改进的电池，例如锂离子电池。期望新的材料和微观结构以增加容量并缓解基于硅的电极材料的问题。

附图说明

图1A至1D为硅氧化物纳米颗粒的扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)图像。

图2A至2F为用于镁热反应的混合有镁粉的硅氧化物纳米颗粒的SEM图像。

图3A示出了用于镁热反应的混合有镁粉的硅氧化物纳米颗粒的X射线晶体学(XRD)数据。

图3B示出了硅氧化物纳米颗粒的镁热反应的等温步骤的动力学。

图4A至4D示出了镁热反应的等温温度曲线。

图4E示出了图4A至4D的等温温度曲线的转化率。

图4F示出了图4E的Ginstling-Brounshtein模型拟合。

图5A至5B示出了镁热反应的产物的XRD数据。

图6A至6E为镁热反应的产物的SEM图像。

图7A至7E为镁热反应的产物的锂化-脱锂曲线。

图8A至8E示出了镁热反应的产物的电容-电压曲线。

图9A至9E为镁热反应的产物的TEM图像。

图9F示出了镁热反应的产物的表面积的分析。

图10A至10B示出了镁热反应的产物的吸附-解吸等温数据。

图11A至11F示出了关于硅和硅-碳复合材料的循环稳定性、脱锂/锂化和初始库伦效率(ICE)的数据。

图12A至12C为硅-碳复合材料的SEM和TEM图像。

图13A至13C示出了硅-碳复合材料的热重分析(TGA)分析。

图14A至14D示出了硅-碳-石墨混合阳极的循环稳定性。

图15A示出了硅-碳-石墨阳极的循环稳定性。

图15B至15C示出了硅-碳-石墨阳极的代表性充电和放电电压曲线。

图16示出了根据本发明的一个实例的电池。

图17示出了根据本发明的一个实例的形成电池的方法。

发明内容

在以下详细描述中，参照附图，附图形成本发明的一部分，并且在附图中通过举例说明的方式示出了可以实施本发明的具体实施方案。在附图中，贯穿于多个视图，相似的数字描述了基本相似的部件。足够详细地描述了这些实施方案以使本领域技术人员能够实施本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用另一些实施方案，并且可以进行结构或逻辑上的改变等。