專(zhuān)利名稱(chēng)：用于鋰離子電池的包含納米纖維的陽(yáng)極材料的制作方法
用于鋰離子電池的包含納米纖維的陽(yáng)極材料本發(fā)明涉及陽(yáng)極材料、原電池和其制備方法。
現(xiàn)有技術(shù)目前，市售的鋰離子電池大多具有石墨陽(yáng)極，其可以在充電和放電過(guò)程中可逆地嵌入和脫嵌鋰。但是，石墨的最大容量受到最多可嵌入的鋰量的限制而大約為370mAh/g。這種潛力幾乎被現(xiàn)代的具有純石墨陽(yáng)極的鋰離子電池所耗盡。因此，需要新型的陽(yáng)極材料。在設(shè)計(jì)新型的陽(yáng)極材料時(shí)，重要的是材料的功率密度和高的循環(huán)穩(wěn)定性。為了應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域，鋰離子電池應(yīng)該具有高的電流密度和熱穩(wěn)定性以及約3000次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題是用于原電池，特別是鋰離子電池的陽(yáng)極材料或負(fù)電極的材料，其包含由金屬、金屬合金、碳-金屬氧化物復(fù)合材料、碳-金屬?gòu)?fù)合材料、碳-金屬合金復(fù)合材料、導(dǎo)電性聚合物、聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料、聚合物-金屬合金復(fù)合材料或它們的復(fù)合材料形成的納米纖維。在本發(fā)明的范圍，納米纖維是指那些平均纖維直徑≤1000nm和平均縱橫比大于200:1的纖維。其中，縱橫比是指纖維長(zhǎng)度與纖維直徑的比例。在本發(fā)明的范圍，碳的概念是指(純)碳的變體，特別是通過(guò)熱解作用可以得到的碳變體。其中碳與其它元素(例如氫)結(jié)合的碳化合物，例如聚合物，在本發(fā)明的范圍不理解為碳的概念中。 這種納米纖維有利地可以具有高的導(dǎo)電性。除了其本身高的導(dǎo)電性，納米纖維可以明顯改善陽(yáng)極材料的內(nèi)部導(dǎo)電性，因?yàn)樗黾{米纖維基于其高的縱橫比具有大的表面積，并因此可以將布置在納米纖維之間、之內(nèi)或之上的活性材料特別好地電接觸，并可以特別好地向其輸入電流或從其放出電流。此外，這種納米纖維可以很好地與陽(yáng)極電流導(dǎo)體(Ableiter)材料(例如銅)相連。此外，電解液可以通過(guò)這種納米纖維的編織物或非織造織物或網(wǎng)眼織物非常好地?cái)U(kuò)散到其中。因此，可以有利地實(shí)現(xiàn)高的電流密度。此外，所述納米纖維平衡了鋰嵌入時(shí)的體積膨脹，這對(duì)循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性起到有利的作用。所述納米纖維的平均直徑例如可以在≥5nm到≤1000nm,特別是≥50nm到 1000nm的范圍，例如≥50nm到≤ 200nm,和/或其平均纖維長(zhǎng)度大于1cm,例如大于10cm。
任選地，所述納米纖維的平均纖維長(zhǎng)度可以為幾米或幾百米或甚至幾千米。所述納米纖維的平均縱橫比特別是可以為大于500:1，例如大于1000:1或大于5000:1或大于10000:1。所述納米纖維特別是可以通過(guò)靜電紡絲技術(shù)，也稱(chēng)為電紡紗技術(shù)而制備。 在一個(gè)實(shí)施方式的范圍，所述陽(yáng)極材料包含以納米纖維編織物和/或納米纖維非織造織物和/或納米纖維網(wǎng)眼織物的形式的納米纖維。以這種方式，可以有利地制備具有大的表面積的納米纖維的、三維的、多孔的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)。有利地，納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物的多孔性可以最多達(dá)到95體積％。其中有利地，每個(gè)納米纖維之間的大的孔空間例如可以讓溶劑和電解液很好地進(jìn)入。此外，這些編織物/非織造織物/網(wǎng)眼織物也提供了導(dǎo)電性的、多孔的納米網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以有利地起到三維性地?cái)U(kuò)大電流導(dǎo)體導(dǎo)體的作用。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維包含可鋰化的材料。特別是納米纖維或納米纖維復(fù)合材料的金屬或金屬合金或金屬氧化物可以被鋰化。在本發(fā)明的范圍，可鋰化的材料，特別是可鋰化金屬或可鋰化金屬合金或可鋰化金屬氧化物或可鋰化納米顆粒特別是指鋰可以插入或嵌入其中的材料，特別是金屬或金屬合金或金屬氧化物或納米顆粒?？射嚮慕饘倩蚪饘俸辖鹄缬泄?、錫或鎳錫合金。在硅中，鋰特別是可以按照下列反應(yīng)方程式嵌入和再次脫嵌:
Si + 4.4Li+ + 4.4e—— L4 4Si
L4 4Si — Si + 4.4Li+ + 4.4e"
在錫中，鋰特別是可以按照下列反應(yīng)方程式嵌入和再次脫嵌:
Sn + 4.4Li + + 4.4e—— L4 4SnL4 4Sn — Sn + 4.4Li+ + 4.4e"
在鎳錫合金中，鋰在體系第一次充電過(guò)程中特別是可以按照下列反應(yīng)方程式嵌入: Ni3Sn4 + 17.6Li+ + 17.6丨—4L4.4Sn + 3Ni
在體系第一次充電過(guò)程中，特別是進(jìn)行了金屬相的不可逆結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，其中先前起到占位元素作用的鎳原子在減小的膨脹的情況下被鋰原子取代。由這種不可逆的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生了特別是多孔的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以在鋰接收或放出過(guò)程中緩沖體積變化。然后相應(yīng)于與錫相關(guān)所闡述的反應(yīng)方程式進(jìn)行接下來(lái)的放電或充電過(guò)程。其中，從合金中置換出的鎳可以起到增接觸劑(Kontaktvermittler)的作用?？射嚮慕饘傺趸锢缬蠸n02、Fe3O4, Fe2O3和Ti02。可鋰化材料的另一例子是碳。 利用由可鋰化金屬、可鋰化金屬合金、具有可鋰化金屬氧化物的碳-金屬氧化物復(fù)合材料、具有可鋰化金屬的碳-金屬?gòu)?fù)合材料、具有可鋰化金屬合金的碳-金屬合金復(fù)合材料、具有可鋰化金屬的聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料、具有可鋰化金屬合金的聚合物-金屬合金復(fù)合材料或它們的復(fù)合材料形成的納米纖維，除了可以改善已經(jīng)闡述的導(dǎo)電性能外，還可以改善原電池的鋰嵌入容量和因此其總?cè)萘?、循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。其中有利地，由于納米纖維高的縱橫比，在鋰嵌入時(shí)的體積膨脹效應(yīng)低至可以忽略。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維由可鋰化的金屬或可鋰化的金屬合金形成。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維由硅、錫或鎳錫合金形成。通過(guò)這種陽(yáng)極材料，有利地可以實(shí)現(xiàn)最多接近4200mAh/g (對(duì)于硅的情況)和最多接近990mAh/g (對(duì)于錫的情況)的容量。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維由聚合物-金屬或聚合物-金屬合金復(fù)合材料和/或雜合材料(Hybridmaterial)形成。其中，也優(yōu)選使用可鋰化金屬，特別是娃或錫，或可鋰化金屬合金，特別是鎳錫合金。其中，作為聚合物優(yōu)選使用導(dǎo)電性聚合物。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維由碳-金屬氧化物復(fù)合材料形成。其中，也優(yōu)選使用可鋰化金屬氧化物或多種可鋰化金屬氧化物的混合物作為金屬氧化物。其優(yōu)點(diǎn)在于，碳和可鋰化金屬氧化物可以嵌入鋰，并可以實(shí)現(xiàn)高的鋰嵌入容量。其中，例如可以使用Fe3O4, Fe203> TiO2, SnO2和其組合物作為金屬氧化物。這種碳-金屬氧化物復(fù)合材料例如可以通過(guò)含有金屬鹽的例如通過(guò)靜電紡絲得到的聚合物納米纖維(例如聚丙烯腈納米纖維)的熱解作用而制備。其中，通過(guò)熱解作用可以將所述聚合物轉(zhuǎn)化成碳和任選將金屬鹽轉(zhuǎn)化成金屬氧化物(例如Fe304)。通過(guò)復(fù)合材料的碳可以有利地提高由復(fù)合材料形成的納米纖維的內(nèi)聚力和改善其電流導(dǎo)電性。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維由碳-金屬或碳-金屬合金復(fù)合材料形成。其中，也優(yōu)選使用可鋰化金屬或可鋰化金屬合金。其優(yōu)點(diǎn)在于，碳和可鋰化金屬或者可鋰化金屬合金可以嵌入鋰，并可以實(shí)現(xiàn)高的鋰嵌入容量。其中，也優(yōu)選使用硅或錫作為金屬，或者使用鎳錫合金作為金屬合金。這種碳-金屬-或者碳-金屬合金復(fù)合材料納米纖維例如可以通過(guò)含有金屬鹽的例如通過(guò)靜電紡絲得到的聚合物納米纖維(例如聚丙烯腈納米纖維)的熱解作用而制備。其中，通過(guò)熱解作用可以將所述聚合物轉(zhuǎn)化成碳和任選將金屬鹽轉(zhuǎn)化成金屬或金屬合金。通過(guò)復(fù)合材料的碳也可以有利地提高由復(fù)合材料形成的納米纖維的內(nèi)聚力和改善其電流導(dǎo)電性。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維由導(dǎo)電性聚合物形成。其中，聚合物的概念可以特別是指該聚合物包含一種或兩種或多種聚合物種類(lèi)和任選地添加劑。優(yōu)選將這種納米纖維用可鋰化材料涂覆。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維具有可鋰化材料的涂層。因此，相比于使用可鋰化材料薄膜，有利地可以將用于鋰嵌入的活性表面和因此其容量和電流密度提高數(shù)倍。優(yōu)選基本上將所述納米纖維完全用涂層蓋住或罩住或包裹住。這里基本上是指，不可能用涂層蓋住或罩住納米纖維的與其它納米纖維或其本身納米纖維的其它部分區(qū)域直接相接觸的表面區(qū)域。如果納米纖維在涂層形成前已經(jīng)相互接觸，這種情況例如可能存在。所述納米纖維的涂層例如可以通過(guò)電化學(xué)或無(wú)外部電流的方法，例如通過(guò)電泳沉積、納米顆粒沉積，和/或真空的方法，例如物理或化學(xué)氣相沉積(PVD:物理氣相沉積，CVD:化學(xué)氣相沉積)來(lái)制備。例如，所述納米纖維可以由不可鋰化的材料(例如銅)或?qū)щ娦跃酆衔镄纬?，并具有可鋰化材料的涂層。或者所述納米纖維可以由第一可鋰化的材料形成，并具有第二、與第一不同的可鋰化材料涂層。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維具有硅_、錫-或鎳錫合金涂層。在另一實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維的涂層的平均層厚度在> 5nm到彡3 μ m,例如> 50nm到彡3μπι的范圍。最優(yōu)的層厚度可以取決于所選擇的體系。因此，它應(yīng)該與所述體系匹配并不能選擇過(guò)大，以避免在循環(huán)過(guò)程中與膨脹相關(guān)的張力裂紋。在另一實(shí)施方式的范圍，將所述納米纖維之間的空間用特別是導(dǎo)電性的氣凝膠填充。以這種方式，可以進(jìn)一步提高陽(yáng)極材料的導(dǎo)電性，特別是因?yàn)殡娮觾H僅通過(guò)短距離傳輸?shù)较乱粋€(gè)納米纖維并從那里以好的導(dǎo)電性傳輸?shù)诫娏鲗?dǎo)體。
在另一實(shí)施方式的范圍，所述氣凝膠包含可鋰化的納米顆粒。因此，可以有利地進(jìn)一步提高總?cè)萘?。?yōu)選將所述可鋰化的納米顆粒固定在氣凝膠的孔中。在鋰嵌入的過(guò)程中，所述納米顆粒因此可以有利地在孔內(nèi)膨脹，由此可以有利地平衡整個(gè)體系的體積膨脹。在該實(shí)施方式的范圍，所述納米纖維可以由可鋰化材料和由不可鋰化材料，例如銅或?qū)щ娦跃酆衔?，而形成。所述納米纖維優(yōu)選由可鋰化的材料形成。因此，可以有利地優(yōu)化鋰嵌入容量。
在另一實(shí)施方式的范圍，所述氣凝膠包含由可鋰化金屬或可鋰化金屬合金形成的納米顆粒。所述氣凝膠優(yōu)選包含由選自硅、錫、鎳錫合金和其混合物的可鋰化金屬或可鋰化金屬合金形成的可鋰化納米顆粒。所述氣凝膠可以是基于有機(jī)物和基于無(wú)機(jī)物的氣凝膠。例如所述氣凝膠可以是基于碳的氣凝膠。但是，所述氣凝膠同樣可以是無(wú)機(jī)氣凝膠。為了改善導(dǎo)電性或內(nèi)部導(dǎo)電性，所述氣凝膠此外可以包含導(dǎo)電性的，例如摻雜的納米顆粒和/或?qū)щ娞?。特別是無(wú)機(jī)氣凝膠可以包含導(dǎo)電性的，例如摻雜的納米顆粒和/或?qū)щ娞?。關(guān)于其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，這里請(qǐng)參閱與本發(fā)明的原電池、本發(fā)明的方法和


相關(guān)的明確闡述。本發(fā)明的另一主題是原電池，特別是包含本發(fā)明的陽(yáng)極材料的鋰離子電池。其中，所述陽(yáng)極材料的納米纖維可以至少部分地與陽(yáng)極電流導(dǎo)體電和機(jī)械性地相連。這可以通過(guò)例如將所述陽(yáng)極材料的納米纖維直接在例如銅的陽(yáng)極電流導(dǎo)體上特別是通過(guò)靜電紡絲來(lái)制備而得到保障。因此，可以有利地改善納米纖維與電流導(dǎo)體的連接，并因此改善了原電池的導(dǎo)電性。所述原電池特別是可以具有陽(yáng)極(負(fù)極)、陰極(正極)和隔膜，其中該陽(yáng)極包含本發(fā)明的陽(yáng)極材料。關(guān)于其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，這里請(qǐng)參閱與本發(fā)明的陽(yáng)極材料、本發(fā)明的方法和

相關(guān)的明確闡述。本發(fā)明的另一主題是本發(fā)明的陽(yáng)極材料或者本發(fā)明的原電池的制備方法。在特別是由金屬、金屬合金、導(dǎo)電性聚合物、聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料或聚合物-金屬合金復(fù)合材料制備納米纖維的方法的實(shí)施方式的范圍，該方法包括下列方法步驟:
-有一種材料靜電紡絲制備納米纖維，該材料包含至少一種可以轉(zhuǎn)化為金屬或金屬合金的金屬鹽和/或至少一種導(dǎo)電性聚合物或一種可以轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電性聚合物的聚合物前體。將金屬鹽轉(zhuǎn)化成金屬或金屬合金或者將聚合物前體轉(zhuǎn)化成聚合物特別是可以通過(guò)加熱所述納米纖維來(lái)進(jìn)行。在該實(shí)施方式的范圍，加熱所述納米纖維優(yōu)選以這樣的方式進(jìn)行:盡管將金屬鹽轉(zhuǎn)化成金屬或金屬合金或者將聚合物前體轉(zhuǎn)化成聚合物，但是沒(méi)有將該聚合物轉(zhuǎn)化成碳。在特別是由碳-金屬氧化物復(fù)合材料、碳-金屬?gòu)?fù)合材料或碳-金屬合金復(fù)合材料制備納米纖維的方法的另一實(shí)施方式的范圍，該方法包括下列方法步驟:
-由一種材料靜電紡絲制備納米纖維，該材料包含至少一種可以轉(zhuǎn)化為金屬氧化物或金屬或金屬合金的金屬鹽和/或至少一種聚合物或一種可以轉(zhuǎn)化為聚合物的聚合物前體，和
-加熱，特別是熱解所述納米纖維，從而將所述聚合物轉(zhuǎn)化為碳。在該實(shí)施方式的范圍，所述聚合物優(yōu)選包含聚丙烯腈或聚丙烯腈前體。在靜電紡絲時(shí)可以同時(shí)制備大量納米纖維。通過(guò)靜電紡絲可以直接產(chǎn)生納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物。但是，該方法也可以包含另外一個(gè)方法步驟: -將所述納米纖維加工成納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物。在另一實(shí)施方式的范圍，在靜電紡絲時(shí)使用電流導(dǎo)體作為電極。因此，可以將所述納米纖維直接在電流導(dǎo)體上進(jìn)行紡絲，由此可以有利地改善納米纖維與電流導(dǎo)體的連接，并因此改善了其導(dǎo)電性。其中，可以由纖維均勻地形成納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物。在另一實(shí)施方式的范圍，該方法包括下列方法步驟:
-用可鋰化的材料涂覆所述納米纖維。涂覆所述納米纖維例如可以通過(guò)電化學(xué)或無(wú)外部電流的方法，例如通過(guò)電泳沉積、納米顆粒沉積，和/或真空的方法，例如物理或化學(xué)氣相沉積(PVD:物理氣相沉積，CVD:化學(xué)氣相沉積)來(lái)進(jìn)行。在另一實(shí)施方式的范圍，該方法包括下列方法步驟:
-用可轉(zhuǎn)化為氣凝膠的包含可鋰化納米顆粒的氣凝膠前體填充所述納米纖維之間的空間。
所述氣凝膠優(yōu)選通過(guò)溶膠-凝膠方法來(lái)制備。原則上，所述氣凝膠前體或氣凝膠可以基于有機(jī)和無(wú)機(jī)物。例如可以如此制備有機(jī)或者基于碳的氣凝膠:例如首先將間苯二酚-甲醛的混合物凝膠化，任選將其干燥和然后將其熱處理(tempern)。在熱處理之后則可以由氣凝膠前體得到多孔交聯(lián)的、導(dǎo)電性和可鋰化的基于碳的氣凝膠，任選可以將可鋰化納米顆粒固定在氣凝膠的孔中，其中該納米顆粒在鋰接收時(shí)可以在多孔結(jié)構(gòu)中膨脹，卻沒(méi)有損害基質(zhì)或與基質(zhì)脫附。所述氣凝膠前體或氣凝膠優(yōu)選包含可鋰化的納米顆粒。所述氣凝膠前體或氣凝膠特別是可以包含由特別是選自硅、錫、鎳錫合金和其混合物的可鋰化金屬或可鋰化金屬合金形成的納米顆粒。此外，為了改善例如無(wú)機(jī)氣凝膠的導(dǎo)電性，所述氣凝膠前體或氣凝膠可以包含導(dǎo)電性的，例如摻雜的納米顆粒和/或?qū)щ娞?。此外，可以將可鋰化納米顆粒，例如由硅、錫和/或鎳錫合金形成的納米顆粒，通過(guò)熱處理過(guò)程后來(lái)引入到氣凝膠的孔中并固定于此。關(guān)于其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，這里請(qǐng)參閱與本發(fā)明的陽(yáng)極材料、本發(fā)明的原電池和

相關(guān)的明確闡述。附圖和實(shí)施例
本發(fā)明主題的其它優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施方案通過(guò)

，并在下面的描述中闡述。其中應(yīng)注意，這些附圖只具有描述性特點(diǎn)，并不能認(rèn)為以任何形式限制了本發(fā)明。其中:
圖1a顯示了可鋰化金屬納米纖維的透視示意 圖1b顯示了由碳-金屬氧化物復(fù)合材料形成的可鋰化納米纖維的透視示意 圖2顯示了具有由可鋰化材料形成的涂層的納米纖維的透視示意 圖3顯示了在陽(yáng)極電流導(dǎo)體上的納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物的透視示意圖； 圖4a顯示了包含由可鋰化納米纖維形成的納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物的陽(yáng)極材料的橫截面示意圖，其中用氣凝膠填充納米纖維之間的中間空間，其中將可鋰化納米顆粒布置在氣凝膠的孔中；
圖4b顯示了在圖4a中展示的陽(yáng)極材料的放大截面圖。圖1a和Ib示出可鋰化的納米纖維I的兩個(gè)不同的實(shí)施方式，其中圖1a顯示了可鋰化的金屬納米纖維1，例如由硅、錫或鎳-錫合金形成，而圖1b顯示了由碳-金屬氧化物復(fù)合材料形成的可鋰化納米纖維1，例如用Fe3O4作為可鋰化金屬氧化物。舉例來(lái)說(shuō)，由碳-金屬?gòu)?fù)合材料形成的納米纖維可以如此制備:首先通過(guò)靜電紡絲由一種材料制備納米纖維，其中該材料包含至少一種可轉(zhuǎn)化成金屬氧化物的金屬鹽和至少一種聚合物或一種可轉(zhuǎn)化成聚合物的聚合物前體，然后將該納米纖維加熱特別是熱解，從而將金屬鹽轉(zhuǎn)化成可鋰化金屬氧化物并將聚合物轉(zhuǎn)化成碳。其中，例如可以使用聚丙烯腈作為聚合物。圖2示出了具有平均層厚度為d的涂層2的納米纖維I的另一實(shí)施方式，其中該涂層由可鋰化材料，例如硅、錫或鎳錫合金而形成。在該實(shí)施方式的范圍，納米纖維I本身可以由不可鋰化材料，例如銅或?qū)щ娦跃酆衔锒纬?。圖3示出了可鋰化納米纖維I可以以納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物的形式存在。這例如可以通過(guò)將所述納米纖維借助靜電紡絲來(lái)制備而進(jìn)行，其中使用待制備的陽(yáng)極或者待制備的原電池的電流導(dǎo)體3作為電極。圖4a和4b示出了本發(fā)明的陽(yáng)極材料的另一實(shí)施方式，在該實(shí)施方式的范圍所述nm材料包含由可鋰化納米纖維1，例如由硅、錫或鎳錫合金形成的納米纖維編織物或納米纖維非織造織物或納米纖維網(wǎng)眼織物，其中用氣凝膠4，例如基于碳的氣凝膠填充納米纖維I之間的中間空間，其中將例 如由硅、錫或鎳錫合金形成的可鋰化納米顆粒5布置在氣凝膠4的孔中。
權(quán)利要求
1.用于原電池，特別是鋰離子電池的陽(yáng)極材料，其包含由金屬、金屬合金、碳-金屬氧化物復(fù)合材料、碳-金屬?gòu)?fù)合材料、碳-金屬合金復(fù)合材料、導(dǎo)電性聚合物、聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料、聚合物-金屬合金復(fù)合材料或它們的復(fù)合材料形成的納米纖維(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述陽(yáng)極材料包含以納米纖維編織物和/或納米纖維非織造織物和/或納米纖維網(wǎng)眼織物形式的納米纖維(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述納米纖維(I)包含可鋰化的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述納米纖維(I)由硅、錫或鎳錫合金形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述納米纖維(I)含有由可鋰化材料形成的涂層(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述納米纖維(I)含有由硅、錫或鎳錫合金形成的涂層(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述納米纖維(I)具有平均層厚度Cd)在彡5nm到< 3 μ m的范圍的涂層(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的陽(yáng)極材料，其特征在于，用氣凝膠(4)填充所述納米纖維(2)之間的空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述氣凝膠(4)包含可鋰化的納米顆粒(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的陽(yáng)極材料，其特征在于，所述氣凝膠(4)包含由選自硅、錫、鎳錫合金和其混合物的可鋰化金屬或可鋰化金屬合金形成的可鋰化納米顆粒(5)。
11.原電池，特別是鋰離子電池，包含根據(jù)權(quán)利要求1-10之一的陽(yáng)極材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10之一的陽(yáng)極材料或根據(jù)權(quán)利要求11的原電池的制備方法，其包含下列方法步驟: -由一種材料靜電紡絲制備納米纖維(1)，該材料包含至少一種可以轉(zhuǎn)化為金屬或金屬合金的金屬鹽和/或至少一種導(dǎo)電性聚合物或一種可以轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電性聚合物的聚合物前體，或 -由一種材料靜電紡絲制備納米纖維(2)，該材料包含至少一種可以轉(zhuǎn)化為金屬或金屬合金的金屬鹽和至少一種聚合物或一種可以轉(zhuǎn)化為聚合物的聚合物前體，和-將所述納米纖維(I)加熱，特別是熱解，從而將所述聚合物轉(zhuǎn)化為碳。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述聚合物包含聚丙烯腈或聚丙烯腈前體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，在靜電紡絲時(shí)使用電流導(dǎo)體(3)作為電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14之一的方法，其特征在于，該方法包含下列方法步驟: -用可鋰化的材料涂覆所述納米纖維(I )，和/或 -用可轉(zhuǎn)化為氣凝膠的包含可鋰化納米顆粒的氣凝膠前體填充所述納米纖維(2)之間的空間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于原電池，特別是鋰離子電池的陽(yáng)極材料。為了改善原電池的電流密度和熱穩(wěn)定性，所述陽(yáng)極材料包含由金屬、金屬合金、碳-金屬氧化物復(fù)合材料、碳-金屬?gòu)?fù)合材料、碳-金屬合金復(fù)合材料、導(dǎo)電性聚合物、聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料、聚合物-金屬合金復(fù)合材料或它們的復(fù)合材料形成的納米纖維(1)。所述納米纖維(1)可以以納米纖維編織物、非織造織物和/或網(wǎng)眼織物形式形成并與電流導(dǎo)體(3)相連。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK103222093SQ201180056709
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者J.哈肯貝格, U.莫克, B.瓦爾特, I.賽特勒 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司