[发明专利]具有变化特性的纳米复合物电池电极颗粒

权利要求书

1.一种含复合颗粒的电池电极成分，每个复合颗粒都包含：

设置成在电池运行期间存储和释放离子的高容量活性材料，其中所述活性材料具有(ⅰ)作为阴极活性材料至少220mAh/g的具体容量，或者(ⅱ)作为阳极活性材料至少400mAh/g的具体容量；

多孔导电骨架基体材料，在所述骨架基体材料的孔隙内设置有所述活性材料；以及

至少部分地包围所述活性材料和所述骨架基体材料的壳，

其中每个复合颗粒都在所述骨架基体材料中具有从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的至少一个平均材料特性。

2.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述活性材料是阳极活性材料并且包含硅。

3.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述活性材料是阴极活性材料并且包含氟。

4.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述骨架基体材料包含碳。

5.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均材料特性包括从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的骨架基体材料的材料成分。

6.根据权利要求5所述的电池电极成分，其中所述壳对于由所述活性材料存储和释放的离子基本上是可渗透的并且在所述活性材料与电解质溶剂之间形成屏障。

7.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均材料特性包括从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的骨架基体材料的机械特性。

8.根据权利要求7所述的电池电极成分，其中所述机械特性包括在所述骨架基体材料的中心附近具有与所述骨架基体材料的周边相比较较低的弹性模量和较低硬度。

9.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均材料特性包括从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的所述骨架基体材料的无序程度。

10.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均机械特性包括从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的所述骨架基体材料的平均孔隙大小。

11.根据权利要求10所述的电池电极成分，其中与所述骨架基体材料的周边相比较，在所述骨架基体材料的中心附近所述平均孔隙大小较大。

12.根据权利要求10所述的电池电极成分，其中与定位于所述中心与所述周边之间的所述骨架基体的中间区域相比较，在所述骨架基体材料的中心和所述骨架基体材料的周边附件所述平均孔隙大小较大。

13.根据权利要求10所述的电池电极成分，其中在所述骨架基体材料颗粒的中心处所述平均孔隙大小在大约2nm到大约100nm之间的范围内。

14.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均材料特性包括从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的所述骨架基体材料的孔隙朝向。

15.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均材料特性包括从所述骨架基体材料到所述周边发生变化的所述活性材料相对所述骨架基体材料的体积份额。

16.根据权利要求1所述的电池电极成分，其中所述至少一个平均材料特性包括从所述骨架基体材料的中心到周边发生变化的所述活性材料的材料成分。

17.根据权利要求16所述的电池电极成分，其中所述材料成分包括在所述骨架基体材料的中心附近浓度更高的第一活性材料以及在所述骨架基体材料的周边附近浓度更高的第二活性材料，并且其中所述第一活性材料具有比所述第二活性材料更高的能量密度。