專利名稱：用于無序碳陽極的性能增強添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于改善電化學(xué)電池性能的添加劑和方法，更具體地，涉及用于改善具有無序碳陽極的電化學(xué)電池的性能的添加劑和方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的實踐中，使用以足夠的濃度存在的阻燃添加劑來降低非水性電解質(zhì)的可燃性，例如通過防止或抑制原本易燃的電解質(zhì)的燃燒或者通過改善電解質(zhì)的自熄特征。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的一個實施方案，提供一種鋰基電化學(xué)電池，其包含具有無序碳材料的陽極(所述陽極具有充電容量和放電容量)、陰極、與所述陽極和所述陰極連通的電解質(zhì)以及通過增加所述陽極的所述充電容量和所述放電容量中的至少之一來改善所述陽極性能的阻燃添加劑。根據(jù)本公開的另一實施方案，提供用于制造具有陽極、陰極和電解質(zhì)的鋰基電化學(xué)電池的方法。所述方法包括以下步驟:提供具有活性材料的所述陽極，所述活性材料包括無序碳材料，所述陽極具有充電容量和放電容量；和在所述電化學(xué)電池中包括阻燃添加劑以改善所述陽極的所述充電容量和所述放電容量中的至少之一。


本公開的上述和其他特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方式通過參考下述本發(fā)明的實施方案的以下描述和附圖將更明顯并且將更好地理解本發(fā)明本身，其中:圖1是具有負(fù)電極和正電極的鋰基電化學(xué)電池的示意圖；圖2A是在圖1的負(fù)電極上使用的無序硬質(zhì)碳材料的示意圖；圖2B是在圖1的負(fù)電極上使用的無序軟質(zhì)碳材料的示意圖；圖2C是在圖1的負(fù)電極上使用的有序碳材料的示意圖；圖3A是針對不同類型阻燃添加劑的硬質(zhì)碳半電池形成的實驗圖示；圖3B是針對不同濃度阻燃添加劑的硬質(zhì)碳半電池形成的實驗圖示；圖3C是針對不同濃度阻燃添加劑的軟質(zhì)碳半電池形成的實驗圖示；圖3D是針對不同類型阻燃添加劑的石墨半電池形成的實驗圖示；圖4是針對不同濃度阻燃添加劑和在不同放電倍率下的硬質(zhì)碳半電池形成的實驗圖示；圖5A是針對不同濃度阻燃添加劑的硬質(zhì)碳全電池形成的實驗圖示；
圖5B是針對不同濃度阻燃添加劑的軟質(zhì)碳全電池形成的實驗圖示；圖5C是針對不同類型阻燃添加劑的石墨全電池形成的實驗圖示；圖6A是針對不同濃度阻燃添加劑的硬質(zhì)碳全電池放電的實驗圖示；圖6B是針對不同濃度阻燃添加劑的軟質(zhì)碳全電池放電的實驗圖示；圖6C是針對不同類型阻燃添加劑的石墨全電池放電的實驗圖示；圖7A是針對不同類型阻燃添加劑的硬質(zhì)碳全電池循環(huán)的實驗圖示；圖7B是針對不同濃度阻燃添加劑的硬質(zhì)碳全電池循環(huán)的實驗圖示；圖7C是針對不同濃度阻燃添加劑的軟質(zhì)碳全電池循環(huán)的實驗圖示；圖7D是針對不同濃度阻燃添加劑的石墨全電池循環(huán)的實驗圖示；圖7E至7G是針對不同濃度阻燃添加劑的高容量石墨全電池循環(huán)的實驗圖示；圖8包含顯示電解質(zhì)吸收至石墨電極中的實驗照片；圖9A和9B包含顯示電解質(zhì)吸收至硬質(zhì)碳電極中的實驗照片；圖1OA和IOB是在強制鋰枝狀晶體測試期間硬質(zhì)碳半電池容量的實驗圖示；圖11包含描繪在圖1OA和IOB的硬質(zhì)碳電極上的強制枝狀晶體形成的實驗照片；圖12是針對不同類型阻燃添加劑的硬質(zhì)碳半電池阻抗的實驗圖示。對應(yīng)的附圖標(biāo)記表示若干視圖中的對應(yīng)部分。本文所述示例舉例說明本發(fā)明的示例性實施方案并且此類示例不被解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式本文所公開的實施方案無意于窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制于以下詳細描述中所公開的具體形式。相反，選擇并描述了實施方案以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可利用它們的教導(dǎo)。圖1提供了鋰基電化學(xué)電池100，其可用于可再充電電池或非可再充電的電池。電池100可用于混合動カ車輛或電動車輛的可再充電電池，例如用作驅(qū)動車輛的電動機的能源。雖然本發(fā)明主要涉及為車輛儲存和提供能量，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可應(yīng)用于從電池接收功率的其他設(shè)備，如固定式能量儲存市場(stationary energy storage market)。用于固定式能源儲存市場的示例性應(yīng)用包括向電網(wǎng)提供功率、提供功率作為不間斷電源以及可利用固定式電源的其它負(fù)載。在一個實施方案中，本文所公開的系統(tǒng)和方法可施用于提供不間斷電源以用于數(shù)據(jù)中心的計算裝置和其他設(shè)備?；趶闹麟娫唇邮盏墓β实囊环N或更多種特性或者主電源缺乏足夠的功率，數(shù)據(jù)中心的控制器或其他負(fù)載可從主電源切換至本發(fā)明的儲能系統(tǒng)。圖1的電池100包含負(fù)電極(或陽極)112和正電極(或陰極)114。在負(fù)電極112和正電極114之間，圖1的電池100還包含電解質(zhì)116和隔離器118。根據(jù)常規(guī)的電流流動方式，當(dāng)電池100放電時，鋰離子從負(fù)電極112通過電解質(zhì)116移動至正電極114，電子流以相同方向從負(fù)電極112流動至正電極114，而電流以相反方向從正電極114流動至負(fù)電極112。當(dāng)電池100充電時，外部電源強制電流從負(fù)電極112逆向流至正電極114。如圖1所示，電池100的負(fù)電極112示例性包括在電解質(zhì)116中與鋰離子相互作用的活性材料的第一層112a和導(dǎo)電材料的底層襯底或第二層112b。第一活性層112a可利用合適的膠粘劑或粘合劑如聚偏ニ氟こ烯(PVDF)或羧甲基纖維素(CMC)加上丁苯橡膠(SBR)而施加至第二導(dǎo)電層112b的ー側(cè)或兩側(cè)。用于負(fù)電極112的第一層112a的示例性活性材料包括例如碳質(zhì)材料，其在以下進一步討論。用于負(fù)電極112的第二層112b的示例性導(dǎo)電材料包括金屬和金屬合金，例如鋁、銅、鎳、鈦和不銹鋼。負(fù)電極112的第二導(dǎo)電層112b可以是例如薄箔片或網(wǎng)狀物的形式。在一個示例性實施方案中，負(fù)電極112的第一活性層112a(圖1)包含無序的、非石墨的、非結(jié)晶硬質(zhì)碳材料130。如圖2A所示，硬質(zhì)碳130包括不同形狀和尺寸的多個無序且不均勻間隔的石墨烯片132，相鄰石墨烯片132間隔約0.38nm或更多以將鋰離子容納在其間。例如，在圖2A中不出石墨稀片132的無序且不均勾的間隔，其中一些石墨稀片132通常水平取向而另一些石墨烯片132通常垂直取向。硬質(zhì)碳材料130通常由在其熱解時焦化的有機前體制得。在另一個示例性實施方案中，負(fù)電極112的第一活性層112a(圖1)包含無序的、非石墨的、非結(jié)晶軟質(zhì)碳材料140。如圖2B所示，軟質(zhì)碳140包含不同形狀和尺寸的多個堆疊的、不均勻間隔的石墨烯片132，其中相鄰石墨烯片142間隔約0.375nm或更多以將鋰離子容納在其間。與硬質(zhì)碳130的石墨烯片132 (圖2A)相比，軟質(zhì)碳140的石墨烯片142更加緊密地對準(zhǔn)以更均勻地堆疊。軟質(zhì)碳材料140通常由在其熱解之前熔化的有機前體制得。負(fù)電極112的第一活性層112a(圖1)可包含有序的結(jié)晶碳材料如石墨150，這也在本公開的范圍內(nèi)。如圖2C所示，石墨150包含多個整齊堆疊的石墨烯片152，其中相鄰石墨烯片平行排列并且以約0.335nm基本上均勻地間隔開以將鋰離子容納在其間。由于在相鄰石墨烯片152之間的緊密間隔，石墨150可膨脹約10體積％以將鋰離子容置在相鄰的石墨烯片152之間。有序碳電極如由石墨150 (圖2C)制得的電極具有372mAh/g的理論最大容量。在理論上，無序碳電極如由硬質(zhì)碳130(圖2A)或軟質(zhì)碳140(圖2B)制得的電極可以能夠具有比有序碳電極更聞的容量。例如，石墨150的相鄰石墨稀片152(圖2C)可需要浮動間隔以容置鋰離子，而硬質(zhì)碳130的相鄰石墨烯片132 (圖2A)和軟質(zhì)碳140的相鄰石墨烯片142 (圖2B)可以被充分間隔開(例如間隔多于約0.34nm、0.35nm、0.36nm、0.37nm、0.38nm、
0.39nm或0.40nm)以在沒有浮動間隔的情況下容置鋰離子。然而，實際上，無序碳電極傾向于比有序碳電極具有更低的容量?；氐綀D1，電池100的正電極114示例性包括在電解質(zhì)116中與鋰離子相互作用的活性材料的第一層114a和導(dǎo)電材料的底層襯底或第二層114b。類似于負(fù)電極112的第一活性層112a，正電極114的第一活性層114a可利用合適的膠粘劑或粘合劑如PVDF或CMC加上SBR而施加至第二導(dǎo)電層114b的一側(cè)或兩側(cè)。用于正電極114的第一活性層114a的示例性活性材料包括金屬氧化物，例如 LiMn2O4 (LMO)、LiCoO2 (LCO)、LiNi02、LiFeP04、LiNiCoMnO2及其組合。用于正電極114的第二層114b的示例性導(dǎo)電材料包括金屬和金屬合金，例如鋁、鈦和不銹鋼。正電極114的第二導(dǎo)電層114b可以為例如薄箔片或網(wǎng)狀物的形式。如圖1所示，電池100的負(fù)電極112和正電極114為板狀結(jié)構(gòu)。電池100的負(fù)電極112和正電極114可以以其他形狀或構(gòu)造提供，例如卷繞構(gòu)造，這也在本公開的范圍內(nèi)。多個負(fù)電極112和正電極114可以以堆疊構(gòu)造布置在一起，這也在本公開的范圍內(nèi)。電池100的電解質(zhì)116示例性地包括溶解于有機非水性溶劑中的鋰鹽。電解質(zhì)116的溶劑可以是液態(tài)、固態(tài)或在液態(tài)和固態(tài)之間的凝膠形式。用作電解質(zhì)116的合適液體溶劑包括例如環(huán)碳酸酯(例如碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞乙酯(EC))、碳酸烷基酯、碳酸二烷基酯(例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC))、環(huán)醚、環(huán)酯、甘醇二甲醚類、內(nèi)酯、甲酸酯、酯、砜、硝酸鹽、卩惡唑燒酮(oxazoladinone)及其組合。用作電解質(zhì)116的合適固體溶劑包括例如聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚亞甲基-聚環(huán)氧乙烷(MPEO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚磷腈(PPE)及其組合。用于電解質(zhì)116的合適鋰鹽包括，例如 LiPF6' LiClO4' LiSCN, LiAlCl4' LiBF4' LiN(CF3SO2) 2、LiCF3SO3' LiC (SO2CF3) 3、LiO3SCF2CF3'LiC6F5SO3>LiCF3CO2,LiAsF6,LiSbF6及其組合。電解質(zhì)116可包含本文所示例的材料的多種組合。電池100的隔離器118示例性地位于負(fù)電極112和正電極114之間以防止電池100內(nèi)的短路。隔離器118可以是例如聚烯烴膜(例如聚乙烯膜、聚丙烯膜)或陶瓷膜的形式?！N或更多種阻燃添加劑可包含在電池100中。當(dāng)以足夠濃度存在于電解質(zhì)116中時，阻燃添加劑能夠在電解質(zhì)116中產(chǎn)生阻燃效果，例如通過防止或抑制電解質(zhì)116的燃燒、改善電解質(zhì)116的自熄特性和/或清除電解質(zhì)116開始分解時所產(chǎn)生的高反應(yīng)性物質(zhì)。另外，阻燃添加劑能夠改善電池100的性能，特別是電池100的負(fù)電極112的性能。具體而言，阻燃添加劑能夠增加負(fù)電極112的充電容量(即，在全電池100的充電期間負(fù)電極112所達到的容量)和/或負(fù)電極112的放電容量(即，在全電池100的放電期間負(fù)電極112所保留的容量)。用于電解質(zhì)116的示例性阻燃添加劑能夠改善電池100的負(fù)電極112的性能，甚至在濃度低于在電解質(zhì)116中產(chǎn)生阻燃效果所必要的濃度時也是如此。例如，如果在電解質(zhì)116中產(chǎn)生阻燃效果來說至少約5重量％或6重量％的阻燃添加劑濃度是必要的，則低于約5重量％或6重量％的阻燃添加劑能夠改善電池100的負(fù)電極112的性能。在該實例中，阻燃添加劑的性能增強濃度可以是約0.1重量％至4重量％，或約0.5重量％至3重量％，或約I重量％至2重量％。此外，用于電解質(zhì)116的示例性阻燃添加劑包含含磷部分。這樣的含磷阻燃添加劑在被加熱時反應(yīng)以產(chǎn)生磷酸，其可防止或抑制負(fù)電極112、正電極114和電解質(zhì)116熱解，由此防止或抑制燃料產(chǎn)生火焰。在一個實施方案中，阻燃添加劑包含含磷腈部分。環(huán)磷腈的阻燃效果在Horikawa的美國專利申請公開號2010/0062345中描述，其公開內(nèi)容通過引用明確并入本文。另一種磷腈化合物的阻燃效果在Otsuki等的美國專利號7067219中描述，其公開內(nèi)容通過引用清楚地并入本文。合適的磷腈基阻燃添加劑為市售的，例如得自紐約White Plains的NipponChemical Industrial C0.,Ltd.的Phoslyte E和Phoslyte P添加劑。Phoslyte 是日本東京的Bridgestone Corporation的注冊商標(biāo)。另一種合適的磷腈基阻燃添加劑為市售的，例如得自俄亥俄Novolyte Technologiesof Independence的J2添加劑。在另一些實施方案中，阻燃添加劑包含另外的含磷部分，例如磷酸酯(例如磷酸三甲酯)、亞磷酸酯(例如亞磷酸三(2，2，2_三氟乙基)酯(TTFP))、膦酸酯和/或亞膦酸酯。如上所述，示例性阻燃添加劑能夠增加負(fù)電極112的放電容量。負(fù)電極112的放電容量可在半電池中的形成期間測量并且可表示為初始比容量和/或可逆比容量。當(dāng)負(fù)電極112的第一活性層112a是無序碳材料如硬質(zhì)碳130(圖2A)或軟質(zhì)碳140(圖2B)時，在具有阻燃添加劑的情況下，負(fù)電極112的半電池初始比容量和可逆比容量可増加至少約3% ；在某些情況下，在具有阻燃添加劑的情況下，可增加約5 %、10 %、15 %、20 %、25 %或更多。初始比容量增加的幅度在負(fù)電極112的第一活性層112a是無序碳材料如硬質(zhì)碳130 (圖2A)或軟質(zhì)碳140 (圖2B)時可比在第一活性層112a是有序碳材料如石墨150 (圖2C)時增加得更明顯。例如，在具有約5重量％至6重量％阻燃添加劑濃度的電解質(zhì)存在的情況下，負(fù)電極112的半電池初始比容量在活性材料為硬質(zhì)碳130(圖2A)時可增加約40mAh/g 或更多(例如 40mAh/g>45mAh/g>50mAh/g>55mAh/g>60mAh/g>65mAh/g>70mAh/g、75mAh/g、80mAh/g或更多)，在活性材料是軟質(zhì)碳140 (圖2B)時可增加約10mAh/g或更多(例如10mAh/g、15mAh/g、20mAh/g、25mAh/g或更多)，而在活性材料是石墨150(圖2C)時可增加少于約10mAh/g(例如ImAh/g或5mAh/g)。類似于以上討論的初始比容量，可逆比容量的幅度在負(fù)電極112的第一活性層112a是無序碳材料如硬質(zhì)碳130 (圖2A)或軟質(zhì)碳140 (圖2B)時也可比在第一活性層112a是有序碳材料如石墨150(圖2C)時增加得更明顯。例如，在具有約5重量％至6重量％阻燃添加劑濃度的電解質(zhì)存在的情況下，負(fù)電極112的半電池可逆比容量在活性材料為硬質(zhì)碳 130 (圖 2A)時可增加約 30mAh/g 或更多(例如 30mAh/g、35mAh/g、40mAh/g、45mAh/g、50mAh/g>55mAh/g>60mAh/g>65mAh/g>70mAh/g>75mAh/g>80mAh/g 或更多),在活性材料是軟質(zhì)碳 140(圖 2B)時可增加約 5mAh/g 或更多(例如 5mAh/g、10mAh/g、15mAh/g、20mAh/g或更多)，而在活性材料是石墨150 (圖2C)時可增加少于約5mAh/g (例如ImAh/g或3mAh/g)。在半電池中的形成期間阻燃添加劑對放電容量的影響在以下實施例1-A、1-B和1-C中進ー步討論。上述放電容量改善可以在不同放電速率下發(fā)生。例如，在具有約6重量％阻燃添加劑濃度的電解質(zhì)存在的情況下，半電池放電容量在給定的放電速率下可以增加約5mAh/g或更多(例如10mAh/g、20mAh/g、30mAh/g、40mAh/g、50mAh/g或更多)。阻燃添加劑還可使得放電容量在相似的半電池之間更加一致。阻燃添加劑在不同充電速率下對放電容量的影響在以下實施例2中進ー步討論。在某些實施方案中，負(fù)電極112的放電容量增加在全電池100中可能明顯。然而，如果全電池100的容量受正電極114限制，則全電池100結(jié)果比上述全電池結(jié)果可能較不明顯。阻燃添加劑對形成期間全電池100的放電容量的影響在以下實施例3中進ー步討論。阻燃添加劑在不同放電速率下對全電池100的放電速率性能的影響在以下實施例4中進ー步討論。上述放電容量改善可在全電池100的初始循環(huán)(例如0至I循環(huán))和早期循環(huán)(例如I至50循環(huán)、I至100循環(huán)、I至150循環(huán)或I至200循環(huán))期間發(fā)生。當(dāng)負(fù)電極112的第一活性層112a是無序碳材料如硬質(zhì)碳130 (圖2A)或軟質(zhì)碳140 (圖2B)吋，阻燃添加劑還能夠在隨后循環(huán)(例如50+循環(huán)、100+循環(huán)、150+循環(huán)或200+循環(huán))期間改善全電池100的放電容量。相比之下，當(dāng)負(fù)電極112的第一活性層112a是有序碳材料如石墨150(圖2C)時，阻燃添加劑實際上在隨后循環(huán)期間可阻礙全電池100的放電容量。阻燃添加劑對循環(huán)性能的影響在以下實施例5-A、5-B和5-C中進ー步討論。除了改善負(fù)電極112的放電容量之外，如上所述，示例性阻燃添加劑還能夠增加負(fù)電極112的充電容量。負(fù)電極112的充電容量可在半電池或全電池100中測量并且可以在不同充電速率下發(fā)生。以上討論的充電容量改善可在負(fù)電極112的第一活性層112a是無序碳材料如硬質(zhì)碳130 (圖2A)或軟質(zhì)碳140 (圖2B)時尤其明顯，所述第一活性層112a涂覆在負(fù)電極112的第二導(dǎo)電層112b上然后老化約I個月、3個月、6個月、12個月或更長。不希望受到理論的束縛，本發(fā)明人認(rèn)為電解質(zhì)116中的阻燃添加劑可作為潤濕劑以改善負(fù)電極112的容量。在操作中，電解質(zhì)116中的鋰離子可更容易地和均勻地進入負(fù)電極112的第一活性層112a中的被潤濕的小孔，尤其在初始或早期循環(huán)期間如此。阻燃添加劑對表面潤濕性的影響在實施例6-A、6-B和6-C中進一步討論。另外，在電解質(zhì)116中的阻燃添加劑可在負(fù)電極112上形成和/或增強期望的固體電解質(zhì)相間(SEI)層以降低阻抗和改善循環(huán)性能。阻燃添加劑對阻抗的影響在實施例7中進一步討論。另外，在電解質(zhì)116中的阻燃添加劑可清除和移走負(fù)電極112表面上的氧、水或其他反應(yīng)產(chǎn)物以改善負(fù)電極112的容量。結(jié)果，即使負(fù)電極112已被老化或暴露于大氣，阻燃添加劑也可以有效地使負(fù)電極112再生。該再生效果在負(fù)電極112的第一活性層112a是無序碳材料如硬質(zhì)碳130 (圖2A)或軟質(zhì)碳140 (圖2B)時可以比在負(fù)電極112的第一活性層112a是有序碳材料如石墨150(圖2C)時更明顯，這是因為無序碳材料趨于隨時間劣化，而有序碳材料趨于隨時間保持穩(wěn)定。在當(dāng)前的實踐中，用無序碳材料涂覆然后擱置的負(fù)電極112可能 需要在約3個月后丟棄。如上所述，通過使用阻燃添加劑，這樣的老化負(fù)電極112可以被再生而不是丟棄，甚至在擱置約3個月、6個月、12個月或更久時也是如此。實施例以下實施例舉例說明阻燃添加劑對鋰離子半電池和全電池的影響。使用多種基準(zhǔn)電解質(zhì)(baseline electrolyte)來形成測試的電池,包括具有環(huán)碳酸酯EC和PC以及線性碳酸酯EMC的鹽基LiPF6。除非另有說明，否則測試的電池為袋型電池并且在環(huán)境溫度下充電和放電。1-A.實施例1-A:阻燃添加劑類型對硬質(zhì)碳電極的放電容暈的影響為了評價不同類型阻燃添加劑對硬質(zhì)碳電極在形成期間的放電容量的影響，組裝四(4)個半電池，其中鋰金屬用作每個陽極上的活性材料，硬質(zhì)碳用作每個陰極上的活性材料。修改三(3)個半電池的基準(zhǔn)電解質(zhì)以包含期望濃度的阻燃添加劑，而使剩余的半電池的基準(zhǔn)電解質(zhì)不含阻燃添加劑以作為對照，如下表1-A所示。表 1-A
權(quán)利要求
1.一種鋰基電化學(xué)電池，包含: 含有無序碳材料的陽極，所述陽極具有充電容量和放電容量； 陰極； 與所述陽極和所述陰極連通的電解質(zhì)；和 阻燃添加剤，所述阻燃添加劑通過増加所述陽極的所述充電容量和所述放電容量中的至少之ー來改善所述陽極的性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述陽極的所述無序碳材料在放置為與所述電解質(zhì)連通之前被老化，所述阻燃添加劑恢復(fù)所述陽極的所述老化的無序碳材料以改善所述陽極的性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)電池，其中所述陽極的所述無序碳材料在放置為與所述電解質(zhì)連通之前被老化至少約I個月，尤其為至少3個月。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中在半電池中的形成期間測量所述陽極的所述放電容量，與包含有序碳材料的情況相比，所述阻燃添加劑使包含所述無序碳材料的所述陽極的放電容量増加得更多。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)電池，其中所述阻燃添加劑使所述半電池中所述陽極的所述放電容量増加至少約3% ;或者，其中所述陽極的所述無序碳材料包括硬質(zhì)碳，所述阻燃添加劑使所述半電池中所述陽極的所述放電容量増加至少約10%或者所述阻燃添加劑使所述半電池中所述陽極的所述放電容量增加約30mAh/g或更多。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電 化學(xué)電池，其中所述陽極的所述無序碳材料包括軟質(zhì)碳，所述阻燃添加劑使所述半電池中所述陽極的所述放電容量増加至少約5%或者所述阻燃添加劑使所述半電池中所述陽極的所述放電容量增加約5mAh/g或更多。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述阻燃添加劑包含含磷部分，尤其地，所述含磷部分為磷臆。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)電池，其中所述阻燃添加劑在所述電解質(zhì)中以少于產(chǎn)生阻燃效果所必要的濃度存在，或者，在所述電解質(zhì)中所述阻燃添加劑的濃度少于約5重量％。
9.一種制造具有陽極、陰極和電解質(zhì)的鋰基電化學(xué)電池的方法，所述方法包括以下步驟: 提供具有活性材料的陽極，所述活性材料包括無序碳材料，所述陽極具有充電容量和放電容量；和 在所述電化學(xué)電池中引入阻燃添加剤，尤其包括含磷部分的阻燃添加剤，以改善所述陽極的所述充電容量和所述放電容量中的至少之ー。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述提供步驟包括將所述無序碳材料施加至導(dǎo)電材料上，所述方法還包括在將所述陽極放置為與所述電解質(zhì)連通之前老化所述陽極的步驟，其中所述引入步驟包括恢復(fù)所述老化的電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在半電池中的形成期間測量所述陽極的所述放電容量，并且其中所述引入步驟包括:與包含有序碳材料的情況相比，使包含所述無序碳材料的所述陽極的所述放電容量増加得更多。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述引入步驟包括:増加在初始循環(huán)期間的所述陽極的所述放電容量；或者增加在早期循環(huán)期間的所述陽極的所述放電容量；或者增加在早期循環(huán)之后的隨后循環(huán)期間所述陽極的所述放電容量；或者增加所述陽極的所述無序碳材料對所述電解質(zhì) 的吸收；或者將所述阻燃添加劑添加至所述電解質(zhì)中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于無序碳陽極的性能增強添加劑，描述了用于改善電化學(xué)電池性能的添加劑和方法。特別地，所述添加劑和方法可改善具有無序碳陽極的電化學(xué)電池的性能。
文檔編號H01M10/058GK103094608SQ20121042328
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者瑪麗·L·帕特森, 馬克·A·巴利茨基, 穆罕默德·塔格古吉 申請人:埃納德爾公司