【技術實現步驟摘要】
領域本申請總的涉及能量存儲裝置，并且更特別地涉及電池技術、超級電容器技術等。
技術介紹
1、背景
2、部分地歸因于其相對高的能量密度、相對高的比能量、相對高的比功率、相對快的充電、重量輕以及潛在的長壽命和循環壽命，高級可再充電電池和超級電容器對于廣泛的電子設備、電動車輛、電網存儲和其它重要應用是理想的。
3、然而，盡管電化學能量存儲技術在商業上日益普及，但這些電池和超級電容器需要進一步開發，特別是針對低排放或零排放、混合電動車輛或純電動車輛、消費電子設備、節能貨船和機車、航空航天應用和電網方面的潛在應用。特別地，對于多種可再充電電池，如可再充電金屬和金屬離子電池(如可再充電li和li離子電池、可再充電na和na離子電池、可再充電mg和mg離子電池、可再充電k和k離子電池、可再充電ca和ca離子電池等等)，期望進一步的改進。以下能量存儲裝置可能同樣會從其它改進中受益：可再充電鹵素離子電池(例如f離子和cl離子電池等)、可再充電混合離子電池、可再充電水性電池(例如具有ph中性或酸性或苛性電解質的可再充電電池)、電化學電容器(例如超級電容器或雙層電容器)、混合設備、可再充電聚合物電解質電池和超級電容器、可再充電聚合物凝膠電解質電池和超級電容器、可再充電固體陶瓷或固體玻璃電解質電池、可再充電復合電解質電池，僅舉幾例。
4、在電池電極的構造中，可以使用廣泛的活性(電荷存儲)材料、廣泛的聚合物粘合劑、廣泛的導電添加劑和多種混合配方。在一些設計中，可以使用復合材料顆粒形式的活性材料。但是，為了改善電極性能(
5、在許多不同類型的可再充電電池和超級電容器中，可以將電荷存儲材料制成(納米)復合粉末，其可以包含導電碳。作為這種顆粒的子集，導電碳可以是源自生物的。原則上，這類電荷存儲(納米)復合材料顆粒可以為可規模化(在某些情況下是可持續的)制造和實現良好的電荷存儲性能特征提供廣闊的前景。不幸的是，在復合(納米復合)顆粒的這種應用中，源自生物的碳的哪種類型和什么性質將是有利的基本上還不清楚。另外，還不清楚如何將這種(納米)復合材料顆粒有效地加工成電極以產生良好的性能特征，包括高容量、快速充電、快速放電和長循環穩定性。當電極容量負載變得適中時(對于電池)(2mah/cm2至4mah/cm2)，由相似(納米)復合材料組成的電池電極的性能可能會變得特別差，并且當電極容量負載變得較高時(例如4mah/cm2至16mah/cm2)，情況甚至更差。然而，較高的容量負載對于增加電池單元能量密度和降低電池單元制造成本是有利的。當電極容量負載超過約0.1mah/cm2時，由相似(納米)復合材料組成的超級電容器電極的性能可能會變得特別差。然而，較高的容量負載對于增加超級電容器的能量密度并降低其制造成本是有利的。
6、因此，仍然需要改進的電池、組分、電極材料和其它相關材料以及制造工藝。
技術實現思路
1、實施方案涉及用于在能量存儲裝置單元中使用的電極組合物。該電極包括復合材料顆粒，每個復合材料顆粒包含源自生物質的碳并且包含活性材料。活性材料在約400k下表現出低于約10-13托(torr)的分蒸氣壓，并且電極組合物的面積容量負載在約2mah/cm2至約16mah/cm2的范圍內。
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1.一種用于鋰離子陽極的含碳復合材料顆粒，包含：
2.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含90％至100％的sp2鍵合的碳原子。
3.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳表現出1S/m至106S/m范圍內的電導率。
4.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述含碳復合材料顆粒表現出在300納米至30微米范圍內的平均特征尺寸。
5.根據權利要求4所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述含碳復合材料顆粒表現出在0.5微米至10微米范圍內的平均特征尺寸。
6.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，在沒有所述轉化型或合金型活性材料的情況下，所述多孔碳表現出：
7.根據權利要求6所述的含碳復合材料顆粒，其中，在通過N2吸附測量所確定的所述開孔體積在0.75cm3/g至2.5cm3/g的范圍內。
8.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳表現出大于90wt.％的成分純度。
9.根據權利要求8所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述成分純度大
10.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含小于2wt.％的氫原子。
11.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含小于4wt.％的灰分含量。
12.根據權利要求11所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述灰分含量小于1wt.％。
13.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含活性碳。
14.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述轉化型或合金型活性材料包含合金型活性材料納米顆粒，所述合金型活性材料納米顆粒包含原子序數為14的非碳IV族元素。
15.根據權利要求14所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述合金型活性材料納米顆粒通過化學氣相沉積(CVD)滲透到所述一個或多個孔中。
16.根據權利要求14所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述合金型活性材料納米顆粒的平均尺寸為2nm至30nm。
17.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，
18.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，
19.根據權利要求18所述的含碳復合材料顆粒，其中，30體積％至100體積％的所述孔表現出在0.5nm至10nm范圍內的特征尺寸。
20.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，
21.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述含碳復合材料顆粒的Brunauer–Emmett–Teller(BET)比表面積(SSA)在0.2m2/g至100m2/g的范圍內。
22.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述含碳復合材料顆粒包含厚度為0.3nm至60nm的保護性表面層。
23.根據權利要求22所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述保護性表面層包含碳。
24.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳源自所述果實。
25.根據權利要求24所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳源自橄欖核、櫻桃核、桃核、鱷梨核、椰子殼、香蕉纖維或其任何組合。
...【技術特征摘要】
1.一種用于鋰離子陽極的含碳復合材料顆粒，包含：
2.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含90％至100％的sp2鍵合的碳原子。
3.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳表現出1s/m至106s/m范圍內的電導率。
4.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述含碳復合材料顆粒表現出在300納米至30微米范圍內的平均特征尺寸。
5.根據權利要求4所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述含碳復合材料顆粒表現出在0.5微米至10微米范圍內的平均特征尺寸。
6.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，在沒有所述轉化型或合金型活性材料的情況下，所述多孔碳表現出：
7.根據權利要求6所述的含碳復合材料顆粒，其中，在通過n2吸附測量所確定的所述開孔體積在0.75cm3/g至2.5cm3/g的范圍內。
8.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳表現出大于90wt.％的成分純度。
9.根據權利要求8所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述成分純度大于96wt.％。
10.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含小于2wt.％的氫原子。
11.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含小于4wt.％的灰分含量。
12.根據權利要求11所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述灰分含量小于1wt.％。
13.根據權利要求1所述的含碳復合材料顆粒，其中，所述多孔碳包含活性碳。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：蓋爾普·禹沈，亞當·卡丘斯，
申請(專利權)人：新羅納米技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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