含碳材料及其使用方法与流程

文档序号:15572440发布日期:2018-09-29 04:46阅读:462来源:国知局
本公开涉及包含至少两种不同含碳(carbonaceous,碳质)组分的组合物,至少一种为表面改性的含碳微粒材料,其通常具有较高的回弹(spring-back),并且至少一种其它组分为含碳微粒材料(如石墨),其通常具有比表面改性的含碳材料组分更低的回弹和/或更高的bet比表面积。考虑到其电化学特性,特别是在机动车和能量储存应用中的电化学特性,这种组合物特别适用于制造锂离子电池等的负极。本公开还涉及低回弹含碳微粒材料作为含碳组合物中的添加剂的用途,其中所述组合物被用来制备li离子电池的阳极,例如,以便与阳极不含有含碳添加剂的电池相比增加所述电池的电极密度、电池容量和/或循环稳定性,同时保持电池的功率密度(powerdensity)。
背景技术
:锂离子电池已经成为像膝上型电脑、智能电话、摄像机和数码照相机这样的消费类电子产品的电池技术选择。与其它电池的化学物质相比,锂离子电池系统的优点之一涉及由于约3.5v的平均电池电压和重量轻的电极材料而导致的高的能量密度和比能量以及高的能量性能。自从索尼公司在1991年推广第一种锂离子电池之后,在过去的20多年中,锂离子电池可在能量密度方面进行显著改进。这一发展尤其受到能量消耗的增加以及要求蓄能器体积降低和电化学电池容量增加的电子设备小型化的趋势的推动。近年来,还考虑将锂离子电池用于像混动、插入式和全电动车辆这样的机动车应用,以及用于能量储存系统,例如当并入电网中以缓冲电网中的电力峰值消耗并整合像风能产生和太阳能产生这样的可再生能量产生(其在发生时通常是变化的)时。对于机动车应用,单位体积(电池容量或能量密度)和单位重量(比能量)的电池能量对于改进有限的行程起重要的作用,有限的行程仍然是电动车辆的一个主要障碍。同时,电池的充电速度、循环稳定性和持久性对于这种应用甚至比对于消费类电子产品的电池更重要,这是由于机动车工业、电力供应商和这种电池的最终使用者要求显著更高的使用寿命。由于用于能量储存应用的电池大部分是静止的电池应用,因此电池的体积和重量与其它应用(例如手机应用)相比不那么重要。在另一方面,对于给定的容量保持,电池的持久性以及充电和放电循环次数是这种应用中的重要参数。这伴随着确保最高水平的电池安全性,这对于所有目标应用的锂电池技术的扩散是重要的条件。尽管对像能量密度、功率密度、持久性和安全性这样的所有主要电池参数进行同时改进将是所期望的,但是改进一个参数经常会负面影响其它电池参数。例如,通常不能增加能量密度而又不会损失功率密度、安全性、或持久性,或者反之亦然。因此,在电池设计和li离子电池工程中,技术人员通常必须接受各种电池参数之间的折衷。影响li离子电池的电化学特性的一个重要部件是负极(阳极)。在一些li离子电池中,阳极包含如石墨这样的含碳材料作为电化学活性物质。由于碳材料分别通过在充电和放电过程中嵌入和脱嵌锂来参与在电极发生的电化学氧化还原过程,含碳材料的特性预期会在电池的性能特征中起重要的作用。在
技术领域
中广泛接受的是,石墨负极在充电接受能力方面是受限的,因此是关于充电速度的限制的主要原因,这是一个重要要求,特别对于机动车锂离子电池而言。由于这些原因,本领域已经开发了如石墨这样的各种不同的含碳材料。例如,imerysgraphite&carbon的wo2013/149807描述了石墨颗粒的表面改性方法,所述石墨颗粒通过氧化处理可获得,或者可替代地,通过化学气相沉积(cvd)涂覆可获得,化学气相沉积涂覆会提供具有改进的表面特性的石墨材料。尽管两种方法基本上彼此不同并且会产生不同的石墨颗粒,但是两种方法均会使得石墨颗粒具有相对于未改性的石墨本身的有利特性。同样属于imerysgraphite&carbon的公布为wo2016/008951a1(pct/ep2015/066212)的共同在审的pct申请公开了如石墨这样的表面改性的含碳材料,其中未改性的天然或合成碳前体首先进行无定形碳涂覆(例如通过cvd),接着将经涂覆的材料暴露于含氧气氛。该步骤产生表面改性的含碳颗粒,其在表面氧化(“活化”)之前与无定形碳涂覆的颗粒相比更具有亲水性。一个目的是为锂离子电池提供可用作负极中的活性物质的含碳材料。特别地,当在机动车应用(电动车辆等)、或能量储存应用中用作锂离子电池负极中的活性物质时,本领域对于具有有益特性的含碳材料存在持续需求。特别在这种应用中,所期望的是改进循环性能和持久性,但同时又不会牺牲电池容量和电池功率。技术实现要素:本发明的发明人令人惊异地发现,将至少两种不同的含碳(如石墨)材料结合到含碳颗粒的组合物中并在电极(例如负极)中使用这种组合物会产生可改进锂离子电池的循环性能(例如循环稳定性)、持久性、电极电阻,电流放电特性、反向容量和/或安全性同时又保持其电池容量和电池功率的电极。因此在第一个方面,本公开涉及一种组合物,其包含至少一种表面改性的含碳微粒材料,其特征通常在于更高的回弹,例如≥(即大于或等于)约20%、或≥约30%、或≥约40%的回弹(“高回弹的表面改性的含碳颗粒”),以及作为进一步的组分的至少一种含碳微粒材料(例如石墨),其特征在于比第一组分更低的回弹,例如≤(即小于或等于)约18%、或≤约15%的回弹(“低回弹含碳颗粒”)。例如,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料的回弹的范围可以为约20%到约70%,如约20%到约25%、约25%到约65%、约30%到约60%、约35%到约55%、约40%到约60%、约45%到约55%、约50%到约60%、约55%到约65%、或约55%到约60%。另外,例如,第二种(低回弹)含碳微粒材料的回弹的范围可以为约5%到约15%,如约5%到约7%、约5%到约10%、约5%到约12%、约7%到约12%、约10%到约15%、或约12%到约15%。在一些实施方式中,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有比第二种(低回弹)含碳微粒材料的回弹大至少2%、大至少5%、大至少10%、大至少15%、大至少20%、或大至少25%的回弹。例如,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料与第二种(低回弹)含碳微粒材料之间的回弹差别的范围可以为2%到约30%、5%到25%、10%到20%、10%到25%、5%到15%、或10%到25%。因此,例如,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有范围从约20%到约70%的回弹,并且第二种(低回弹)含碳材料可具有范围为从约5%到约15%的回弹。作为另一个实例,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有范围为从约40%到约60%的回弹,并且第二种(低回弹)含碳材料可具有范围为从约10%到约15%的回弹。在又一个实例中,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有范围为从约55%到约65%的回弹,并且第二种(低回弹)含碳材料可具有范围为从约5%到约12%的回弹。本文同样考虑并包括根据以上讨论的其它组合。通常,低回弹含碳微粒材料的betssa比表面改性的含碳材料的betssa更高。在一些实施方式中,高回弹的表面改性的含碳颗粒的特征可在于天然或合成石墨芯,其中其表面已经根据化学方法进行改性,和/或特征在于低于约20m2/g(如在4.1m2/g与20m2/g之间)的较低bet比表面积(betssa)。例如在一些实施方式中,含碳(例如天然或合成石墨)颗粒的表面可被氧化,和/或可进行会影响表面结晶性的方法。这种方法可包括但不限于分别在wo2013/149807或pct/ep2015/066212中给出的方法。高回弹的表面改性的含碳颗粒的特征可在于低于约20m2/g、15m2/g、10m2/g、或者甚至低于约6到8m2/g的较低bet比表面积(betssa)。它们的betssa可任选地在4.1m2/g与20m2/g之间、或在4.5m2/g与15m2/g之间或在4.1m2/g与10m2/g之间。在这些实施方式中,通常可以高达30wt%的量存在的低回弹含碳微粒材料的特征可在于高度结晶的未改性的石墨材料,其通常具有比高回弹的表面改性的石墨的betssa更高的betssa,例如具有大于约5、6、7、8、或10m2/g的betssa。如在以下实例部分所示,至少两种不同含碳材料的这种组合可有利地用来改进循环性能和持久性/安全性而不会负面影响锂离子电池的电池容量和电池功率,这在机动车和能量储存应用中特别有用。因此本公开的另一个相关方面是如本文所定义的组合物用来制造li离子电池的负极的用途。如以上所指出,这种电极,以及相应的li离子电池在如电动车辆、混合电动车辆、或能量存储单元(energystoragecell,储能电池)的机动车或能量储存应用中特别有用。因此,本公开进一步的方面包括电极、锂离子电池、或电动车辆、混合电动车辆、或能量存储单元,其包含如本文所定义的组合物作为所述li离子电池的阳极中的活性物质。如本文所定义的低回弹含碳材料用作含碳添加剂,以便与阳极不含有含碳添加剂的电池相比增加li离子电池的电池容量和/或循环稳定性,同时保持电池的能量密度,这代表本公开的另一个方面。另外,如本文所定义的低回弹含碳微粒材料用作含碳添加剂,以便与阳极不含有含碳添加剂的电池相比增加li离子电池的阳极密度,同时保持电池的功率密度,这是本公开的又一个方面。具体实施方式本发明的发明人已经发现,通过小心选择至少两种不同含碳组分,可获得当用作li离子电池负极中的活性物质时具有有利特性的含碳组合物。因此在一个方面,本公开提供一种组合物,其包含至少一种表面改性的含碳微粒材料以及至少一种回弹比表面改性的含碳微粒材料更低的其它含碳微粒材料(“低回弹含碳材料”)。通常,至少一种低回弹含碳材料的betssa比至少一种表面改性的含碳微粒材料的betssa更高。与石墨或含碳颗粒相关的术语“表面改性的”在本领域中通常理解为是指其表面已经被化学改性的颗粒,例如通过在含碳颗粒的表面上引入另外的官能团改性,或者通过在含碳颗粒的表面上添加无定形或至少基本上非结晶的碳的层(其可以是完整的或者非完整的)改性。引入另外的官能团例如可通过在受控条件下(与将颗粒简单地暴露于空气不同,其可足以或可不足以改变颗粒表面的化学组成)将含碳颗粒暴露于氧气(或者能够释放氧气的物质)获得。添加无定形碳/非石墨碳通常通过沥青涂覆、等离子聚合或各种气相沉积技术(如cvd等)获得。换句话说,如本文所使用的术语“表面改性的”不包括通过其它的非化学方式(例如仅通过颗粒的机械处理,如碾磨、磨碎或擦刮(即“抛光”颗粒而不是粉碎颗粒,以便仅改变其形状但是不以显著方式减小其尺寸))导致的表面改性。在一些实施方式中,第一种表面改性的含碳微粒材料具有≥约20%、或≥约30%、或甚至≥约40%的回弹。在这种实施方式中,该组分称作“高回弹的表面改性的含碳微粒材料”(或颗粒)。如本文所使用的术语“约”是指几乎与参考量或参考值相同,并且应理解为包括指定量或指定值的±5%。在某些实施方式中,第一种(通常高回弹)表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于小于20m2/g、或小于15m2/g、或在1与10m2/g之间、或在1与8m2/g之间、或在1与6m2/g之间的betssa。在一些实施方式中,所述表面改性的含碳微粒材料的betssa可比4.0m2/g更高,如至少4.1、4.2、4.3、4.4或4.5m2/g。因此,在某些实施方式中,所述表面改性的含碳微粒材料的betssa可以为至少4.1、4.2、4.3、4.4或4.5m2/g,但是比20m2/g低,或比15m2/g低,或比10m2/g低。在一些实施方式中,表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于单独的或任意可能组合的许多附加参数:a)从50到400nm、或从60到200nm、或从80到180nm、或从100到150nm的微晶尺寸lc(通过xrd测量);b)从5到100nm、从5到60nm、或从6到40nm的微晶尺寸la(通过拉曼光谱测量);c)大于1.0、1.5、2.0、2.5、或3.0的lc/la比;d)在约0.3353与0.3370nm之间、或在约0.3354与0.3365nm之间的c/2距离;e)大于50ppm、或大于90ppm、或大于110ppm的氧含量;f)低于20ppm、或低于10ppm、或低于5ppm的fe含量;和/或g)低于0.04、或低于0.01%、或低于0.005%的灰分含量(ashcontent,含灰量)。在一些实施方式中,至少一种表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于一个或多个单独的或任意组合的以下参数:h)水性悬浮液中范围为从约5.0到约7.0、或从5.0到6.5、或从5.2到6、或从5.3到5.5的ph值;i)从约2.24到2.26g/cm3、或从约2.245到2.255g/cm3、或从约2.25到2.255g/cm3的二甲苯密度;和/或j)当使用激发波长为632.8nm的激光测量时低于约0.3、或低于约0.25、或低于约0.2、或低于约0.15的id/ig比(r(id/ig))(关于确定该参数的进一步的信息请参见以下方法部分)。在这种实施方式中,表面改性的含碳材料可例如通过在所规定的时间段内将如天然或合成石墨的含碳材料暴露于含氧气氛来获得。合适的方法在例如wo2013/149807中进行了更详细的描述,其通过引用整体并入本文。例如,在从500到1100℃的温度下在范围为从2到30分钟的处理时间内将bet表面积的范围为1m2/g到约15m2/g的合成石墨氧化可产生表面改性的石墨,其可用作所要求保护的组合物中的一个组分。应理解,某些调整可能是必要的(例如暴露于含氧气体的时长、起始材料的选择等),以便获得展现出以上所列所需参数的材料。在其它实施方式中,组合物中的至少一种表面改性的含碳微粒材料的特征可在于包含涂覆有非石墨的(例如无定形的)碳涂层的含碳核颗粒(carbonaceouscoreparticle,碳质核颗粒,含碳芯颗粒,碳质芯颗粒)。在这些实施方式中,至少一种表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于单独的或组合的任一以下参数:k)范围为从2.2到2.255g/cm3、或从2.23到2.25g/cm3的二甲苯密度;l)范围为从80到350nm、或从100到160nm的微晶尺寸lc;m)范围为从5到100nm、或从20到60nm的微晶尺寸la;n)当使用激发波长为632.8nm的激光测量时大于约0.3、或在约0.4与1.0之间的id/ig比(r(id/ig));和/或o)大于80ppm、或大于200ppm、或大于300ppm的氧含量。在这种实施方式中,涂覆有非石墨材料的至少一种表面改性的含碳微粒材料例如可通过化学气相沉积(cvd)或类似技术获得。在本公开的情况中可使用的合适的方法和所得表面改性的含碳颗粒例如在wo2013/149807中进行了更详细的描述,如本文以上所指出,其公开内容通过引用整体并入本文。例如,无定形碳涂层可通过在通常范围为3到120分钟的处理时间内在例如回转炉或流化床中在从500到1200℃的温度下使用如乙炔或丙烯的烃气体(通常与如氮气或氩气的惰性载气混合)对粉末状天然或合成石墨起始材料进行化学气相沉积来获得。再次,应理解,对所述方法的某些调整可能是必要的(例如暴露于烃气体的时长、烃气体和起始材料的选择等),以便获得表现出以上所列期望参数的材料。在其它的实施方式中,至少一种表面改性的含碳微粒材料的特征在于具有亲水性非石墨的(如无定形的)碳涂层的碳核颗粒(carboncoreparticle,碳芯颗粒)。这种亲水性非石墨碳涂层例如可如pct/ep2015/066212(其通过引用整体并入本文)所述获得:首先用非石墨的(例如无定形的)碳层涂覆如石墨的含碳核颗粒(例如通过cvd),随后在受控条件下将涂覆颗粒暴露于含氧气体气氛。暴露于含氧气氛可增加含碳微粒材料的亲水性,并且为了方便起见,本文中有时也称作“活化”,或“表面氧化”。因此在某些实施方式中,所述亲水性表面改性的含碳微粒材料(hydrophilicsurface-modifiedcarbonaceousparticulatematerial)的碳涂层由氧化的无定形碳组成。在这些实施方式的一些中,与非氧化的(即非活化的)涂覆颗粒相比,至少一种亲水性表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于增加的润湿性。因此,增加的润湿性可通过测量水滴在含碳材料的平坦表面上的接触角来表达。在这些实施方式中,至少一种亲水性表面改性的含碳微粒材料可表现出具有以下特征的润湿性:(i)3秒后小于90°、或小于75°、或小于70°、或小于65°的接触角,和/或ii)5秒后小于约60°、或小于40°、小于30°、小于25°、或小于20°的接触角;和/或(ii)至少59mj/m2、或至少62、67或70mj/m2的所述亲水性表面改性的含碳微粒材料的表面能。在某些实施方式中,组合物中的至少一种亲水性表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于(iii)大于约200ppm、大于约400ppm、大于约600ppm、大于约700ppm、或大于约800ppm的氧含量;和/或(iv)小于10.0m2/g、小于8.0m2/g、小于5.0m2/g、小于4.0m2/g、小于3.8m2/g或小于3.6m2/g的中孔面积(mesoporearea,介孔面积)。合适的方法和所得亲水性表面改性的(涂覆的)含碳颗粒在例如pct/ep2015/066212中进行了更详细的描述,如本文以上所指出,其公开内容通过引用整体并入本文。在特征为至少一种表面改性的含碳微粒材料的所有以上实施方式中,所述颗粒的含碳核(carbonaceouscore,含碳芯)可选自天然石墨、合成石墨、焦炭、剥离的石墨、石墨烯、少层石墨烯(few-layergraphene)、石墨纤维、纳米石墨、非石墨碳(non-graphiticcarbon)、炭黑、基于石油或煤的焦炭、玻璃碳、碳纳米管、富勒烯、碳纤维、硬碳、石墨化的细焦炭(graphitizedfinecoke)、或其混合物,或者这种碳颗粒的组合物,其进一步含有硅、锡、铋、锑、铝、银、siox(x=0.2-1.8)、或snox(包括sno和sno2)颗粒。在一些实施方式中,核颗粒是天然或合成石墨颗粒,或者天然或合成石墨颗粒与硅或其它杂原子颗粒的混合物。很好理解地,微粒材料进一步的特征可在于其粒径和/或其粒径分布(psd)。存在各种方法以确定微粒材料的psd(对于确定psd的一些实例请参见方法部分)。因此在一些实施方式中,至少一种表面改性的含碳微粒材料进一步的特征可在于粒径分布,其中d90范围为10到50μm、或15到45μm、或20到40μm;和/或其中d50范围为5到40μm、或7到30μm、或10到25μm。组合物中的至少一种表面改性的含碳微粒材料任选的进一步的特征可在于以下参数之一:i)大于0.7g/cm3、或大于0.8g/cm3、或大于0.9g/cm3、或大于0.95g/cm3、或大于1g/cm3的振实密度;ii)低于20ppm、或低于10ppm、或低于5ppm的fe含量;和/或iii)低于0.04、或低于0.01%、或低于0.005%的灰分含量。如以上所指出,本公开的组合物进一步包含至少一种其它含碳材料,其具有与第一组分(即表面改性的含碳材料)相比较低的回弹。在一些实施方式中,低回弹含碳微粒材料可具有比表面改性的含碳微粒材料的betssa高的betssa。因此在一些实施方式中,该低回弹含碳微粒材料的特征可在于≤约18%、或≤约16%、或≤约15%、或≤约12%的回弹。可替代地或另外地,低回弹含碳微粒材料可进一步具有≥约5m2/g、或≥约6m2/g、或≥约7m2/g、或≥约8m2/g、或≥约9m2/g、或者甚至≥约10m2/g的betssa。作为组合物的第二组分的低回弹含碳微粒材料通常是含碳材料,其未经受任何表面改性(即如本文所解释的化学改性),如使用非石墨碳涂覆或表面氧化。在另一方面,在这种情况下术语未改性的仍允许对含碳颗粒仅仅进行机械处理,这是由于在许多实施方式中颗粒需要例如碾磨或者经受其它机械力,以便获得期望粒径分布。在一些实施方式中,组合物中的低回弹含碳微粒材料为天然或合成石墨,任选为高度结晶的石墨。如本文所使用,“高度结晶的”优选地是指石墨颗粒的结晶性,其特征在于层间距离c/2、真密度(二甲苯密度)和/或颗粒中结晶区域的大小(晶粒尺寸lc)。在这种实施方式中,高度结晶的含碳材料的特征可在于≤0.3370nm、或≤0.3365nm、或≤0.3362nm、或≤0.3360nm的c/2距离和/或高于2.230gcm-3的二甲苯密度和/或至少20nm、或至少40nm、或至少60nm、或至少80nm、或至少100nm、或者更大的lc。至少一种低回弹含碳材料任选的进一步的特征可在于单独的或组合的以下参数中的任一种:i)d90范围为3到50μm、或5到30μm、或6到27μm、或10到20μm的粒径分布;ii)d50范围为1到30μm、或2到20μm、或3到15μm、或5到10μm的粒径分布;iii)d10范围为0.5到10μm、或1到7μm、或1到5μm、或2到4μm的粒径分布;iv)从30到400nm、或从50nm到350nm、或从70nm到250nm的微晶尺寸lc(通过xrd测量);v)小于约0.4g/cm3、或小于约0.3g/cm3、或小于约0.25g/cm3的斯科特密度(scottdensity);vi)从2.24到2.27g/cm3、或从2.25到2.265g/cm3、或从2.255到2.265g/cm3的二甲苯密度;和/或vii)当使用激发波长为632.8nm的激光测量时低于约0.3、或低于约0.25、或低于约0.2、或低于约0.15的id/ig比率(r(id/ig))。在特征在于至少一种低回弹含碳材料的所有以上实施方式中,所述材料可选自天然石墨、合成石墨、焦炭、剥离的石墨、石墨烯、少层石墨烯、石墨纤维、纳米石墨、石墨化的细焦炭、或非石墨碳,包括硬碳、炭黑、基于石油或煤的焦炭、玻璃碳、碳纳米管、富勒烯、碳纤维、任何这些材料的混合物,或者这种碳颗粒的组合物,其进一步含有硅、锡、铋、锑、铝、银、siox(x=0.2-1.8)、或snox(包括sno和sno2)颗粒。在一些实施方式中,低回弹含碳颗粒选自天然或合成石墨颗粒,或者天然和合成石墨颗粒的混合物。从实例可以看出,使用其中低回弹组分为合成或天然石墨(其具有低于15%的回弹、至少8m2/g的betssa和≤0.3358nm的c/2距离)的组合物获得了良好结果。如实例进一步所示,低回弹组分可以是具有这样的粒径分布的合成或天然石墨:其中d90直径范围为6到27μm,d50直径范围为3到15μm,并且d10直径范围为1到5μm。通常(但不必然)存在至少一种低回弹含碳微粒材料作为组合物的次要组分(即按重量计小于组合物的50%)。在某些实施方式中,低回弹石墨的含量以组合物的重量计低于约30%、或低于约25%、或低于约20%、或在1与25%之间、或在2与25%之间、或在2.5与20%之间、或在2与18%之间、或在2与15%之间、或在2.5与15%之间、或在5与15%之间或在10与15%之间。如上所述,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有比第二种(低回弹)含碳微粒材料的回弹大至少2%、大至少5%、大至少10%、大至少15%、大至少20%、或大至少25%的回弹。例如,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料与第二种(低回弹)含碳微粒材料之间的回弹差别范围可以为2%到约30%、5%到25%、10%到20%、10%到25%、5%到15%、或10%到25%。在一些实施方式中,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料的回弹范围可以为约20%到约70%,如约20%到约25%、约25%到约65%、约30%到约60%、约35%到约55%、约40%到约60%、约45%到约55%、约50%到约60%、约55%到约65%、或者约55%到约60%。另外,例如,第二种(低回弹)含碳微粒材料的回弹范围可以为约5%到约15%,如约5%到约7%、约5%到约10%、约5%到约12%、约7%到约12%、约10%到约15%、或者约12%到约15%。因此,例如,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有范围从约20%到约70%的回弹,并且第二种(低回弹)含碳材料可具有范围从约5%到约15%的回弹。作为另一个实例,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有范围从约40%到约60%的回弹,并且第二种(低回弹)含碳材料可具有范围从约10%到约15%的回弹。在又一个实例中,第一种表面改性的(高回弹)含碳微粒材料可具有范围从约55%到约65%的回弹,并且第二种(低回弹)含碳材料可具有范围从约5%到约12%的回弹。本文同样考虑并包括根据以上讨论的其它组合。除了以上详述的两种不同含碳微粒材料之外,组合物可任选地进一步包含至少一种含碳添加剂,任选地其中所述含碳添加剂的含量按重量计在0%与10%之间、或在0.5%与5%之间、或在1%与4%之间。合适的含碳添加剂包括但不限于导电材料,如天然石墨、合成石墨、焦炭、剥离的石墨、石墨烯、少层石墨烯、石墨纤维、纳米石墨、石墨化的细焦炭、非石墨碳,包括硬碳、炭黑、基于石油或煤的焦炭、玻璃碳、碳纳米管(包括单壁纳米管(swnt)、多壁纳米管(mwnt))、富勒烯、碳纤维、或者任何这些材料的混合物。例如,组合物可包含至少一种表面改性的微粒含碳材料、回弹比至少一种表面改性的微粒含碳材料低的至少一种含碳微粒含碳材料(例如天然或合成石墨)、以及炭黑。组合物可任选地进一步包含至少一种非碳组分(non-carbonaceouscomponent,不含碳的组分),任选地其中所述非碳组分的含量大于3%、或大于5%、或大于10%。合适的非碳添加剂可包括硅、锡、铋、锑、铝、银、siox(x=0.2-1.8)、或snox(包括sno和sno2)颗粒。另外,由于组合物特别适用于制备li离子电池的负极,因此在一些实施方式中组合物可进一步包含聚合物粘合剂材料。合适的聚合物粘合剂材料包括苯乙烯丁二烯橡胶(sbr)、丙烯腈丁二烯橡胶(nbr)、羧甲基纤维素(cmc)、聚丙烯酸和衍生物、聚偏二氟乙烯(pvdf)、或其混合物,通常其量按重量计在1与5%之间。包含至少一种表面改性的含碳微粒材料和至少一种其它含碳微粒材料的组合物的用途由于本公开的组合物在作为li离子电池负极中的活性物质存在时可具有有益的组合特性,因此如本文所定义的组合物可用来制备li离子电池的负极,特别是为电动车辆、或混合电动车辆、或能量存储单元提供能量的li离子电池的负极。无意于受理论的束缚,据信本文所公开的组合物(例如将包含表面改性的含碳微粒材料的第一含碳微粒材料和包含未表面改性的天然或合成含碳材料的第二含碳微粒材料结合)当用于电极时(例如li离子电池的负极)可提供改进的颗粒与颗粒间的接触,以促进导电性而又不抑制电解质穿透电极的能力,以便确保电极中所需要的离子导电性。例如,第二含碳微粒材料可包含具有低回弹和/或可压缩性特征的较高导电性的材料,其与导电性的表面改性的含碳材料一起提供特别适合电化学应用(例如作为li离子电池阳极的材料)的三维结构。如以上进一步所指出,组合物可包含一种或多种另外的高导电性含碳材料,包括但不限于炭黑,其可被化学改性或者可不被化学改性。再次无意于受理论的束缚,据信所存在的第二种(低回弹)含碳材料的量可对电池性能具有显著影响,例如增加第二种(低回弹)含碳微粒材料的量可增加导电性,直到该量足够高从而填满三维结构(通过装配负极的电极材料产生,然后其抑制液体电解质穿透电极的能力)中的空间,并且因此限制必要的(特别是对于高电流率充电和放电而言)离子导电性。如以上所指出,组合物可包含以重量计小于30%的第二种(低回弹)含碳微粒材料,例如以重量计在1%与25%之间、在2.5与20%之间、在2与15%之间、在2.5与15%之间、在5与15%之间或在10与15%之间。例如,组合物可包含以重量计至少50%的表面改性的含碳微粒材料(例如以重量计50%到99%、70%到98%、75%到95%、85%到95%、或80%到90%的表面改性的含碳微粒材料)和以重量计1%到20%的低回弹含碳微粒材料(例如以重量计2%到18%、2%到15%、2.5%到15%、5%到15%、或10%到15%的低回弹含碳微粒材料。这种组合物在用于li离子电池的阳极时可提供循环稳定性、电极电阻、高电流放电特性和高反向容量的合适平衡。因此,本公开的另一个方面涉及包含具有高回弹(例如等于或大于20%、或者等于或大于30%、或者等于或大于40%)的至少一种表面改性的含碳微粒材料和具有更低回弹(例如等于或低于约18%、或者等于或低于约15%)的至少一种含碳微粒材料的组合物用来制造li离子电池的负极的用途。在一些实施方式中这种li离子电池被调整,以便用于电动车辆、混合电动车辆、或能量存储单元。通常,组合物用来制造li离子电池的阳极的用途可涉及如本文所定义的组合物。采用表面改性的含碳微粒材料的下游产品因此,包含如本文所定义的组合物作为活性物质的锂离子电池的负极代表本公开的另一个方面。这包括电极,其中负极包含小于100%的根据本公开的含碳微粒材料作为活性物质。换言之,含有与其它材料(石墨或其它)的混合物的负极同样考虑作为本公开的一个方面。例如在一些实施方式中,含碳颗粒可以是天然石墨和/或合成石墨,并且负极进一步包含另外的天然石墨、合成石墨和/或石墨化的细焦炭,优选其中另外的天然石墨、合成石墨和/或石墨化的细碳以小量存在,例如以负极的重量计以2%到10%、或3%到5%的量存在。在另一个方面,本公开还涉及锂离子电池,其包含如本文所定义的组合物作为电池负极中的活性物质。再次,本公开的这一方面中也包括其中负极含有与其它含碳微粒材料的混合物的电池。其中锂离子电池包含如本文所定义的组合物作为电池负极中的活性物质的包含锂离子电池的电动车辆、混合电动车辆、或插入式混合电动车辆代表本公开的又一个方面。在又一个方面,本公开涉及能量储存装置,其包含根据本公开的亲水性表面改性的含碳微粒材料。本公开的一个进一步的方面涉及碳刷或摩擦垫(frictionpad),其包含如本文所定义的组合物。另外,本公开的一个进一步的方面涉及聚合物复合材料,除了聚合物之外它还包含如本文所定义的组合物,通常按重量计重量比为5-95%,优选以总组合物的重量计占10到85%。另外,包含如本文所定义的组合物作为孔形成材料的陶瓷、陶瓷前体材料、或绿色材料是本公开的进一步的方面。本公开的又一个方面涉及分散体,其包含液体(优选为水或基于水的液体)和如本文所定义的组合物,其中在含有40wt%的所述含碳材料的水性分散体中在10s-1的剪切速率下分散体具有在2000与4000mpa·s之间的低粘度。在该浓度和剪切速率下的粘度优选在2000与3000mpas之间,或在2300与2600mpa·s之间。其它用途本公开的一个进一步的方面涉及回弹≤约18%、或≤约15%的低回弹含碳微粒材料作为含碳添加剂以与阳极不含有含碳添加剂的电池相比增加li离子电池的电池容量和/或循环稳定性,同时保持电池的功率密度的用途。在这种情况下,“添加剂”意思是电极包含回弹比以上所述低回弹含碳微粒材料高的另一种含碳材料作为所述li离子电池负极的活性物质的至少重要部分(如以重量计大于30%、或大于40%或大于50%)。在这种情况下,“保持”意思是电池的功率密度不会降低大于5%。在某些实施方式中,与不具有所述含碳添加剂的电池相比,功率密度不会降低大于3%或大于2%。在这种情况下,“增加”应理解为各自的电池参数增加至少2%、至少3%、至少4%或至少5%。在这一方面的一些实施方式中,低回弹含碳微粒材料进一步的特征可在于如本文所述的任一另外的参数,如至少5m2/g、或至少6m2/g、或至少7m2/g的betssa和/或高结晶性石墨。通常,低回弹含碳微粒材料作为次要组分添加到具有更高回弹(例如高于20%)的含碳颗粒(其可以是如本文所定义的表面改性的含碳材料)的组合物中。在一些实施方式中,作为含碳添加剂添加的所述低回弹含碳微粒材料的含量以组合物的重量计小于30%、或小于20%、或在1与20%之间、或在2与15%之间。所述低回弹材料的用途允许产生给包括所述电极的li离子电池(电池(cell))带来低的每循环损失的负极。在一些实施方式中,在第2与第12个充电循环之间这种电池的每个循环损失≤约0.1%。在其它实施方式中,这种电池的可逆电池容量≥350mah/g。本公开的另一个相关方面是指与阳极不含有含碳添加剂的电池相比,本文所定义的所述低回弹含碳微粒材料用来增加适合li离子电池的电极的密度,同时保持电池的功率密度。在这种情况下,“保持”意思是电池的功率密度不会降低大于5%。在某些实施方式中,功率密度与不具有所述含碳添加剂的电池相比不会降低大于3%或大于2%。在这一方面的一些实施方式中,低回弹含碳微粒材料进一步的特征可在于如本文所述的任一另外的参数,如至少5m2/g、或至少6m2/g、或至少7m2/g的betssa,和/或是高结晶性石墨材料。通常,在这一方面中的低回弹含碳微粒材料作为次要组分添加到具有更高回弹(例如高于20%)的含碳颗粒的组合物中,所述具有更高回弹的含碳颗粒可以是如本文所定义的表面改性的含碳材料。在一些实施方式中,作为含碳添加剂添加的所述低回弹含碳微粒材料的含量以重量计小于所述组合物的30%、或小于所述组合物的20%、或在所述组合物的1与20%之间、或在所述组合物的2与15%之间。在某些实施方式中,与阳极不含有含碳添加剂的电池相比,所得电极密度(使用相同压力)可增加至少约3%、5%、7%、或10%。对用来定义本文所述的组合物和含碳材料的各种特性和参数进行确定的合适方法在以下进行了更详细的陈述。测量方法本文中列举的百分比(%)值以重量计,除非另外指出。bet比表面积、dft微孔和中孔体积和面积所述方法基于在77k下在p/p0=0.04-0.26的范围内液氮的等温吸附线的读数(registration,登记)。氮气吸附在quantachromeautosorb-1上进行。按照由brunauer、emmet和teller提出的步骤(多分子层中的气体吸附(adsorptionofgasesinmultimolecularlayers),j.am.chem.soc.,1938,60,309-319),可确定单层容量。基于氮气分子的截面面积、单层容量和样品重量,那么可计算比表面。在p/p00.01-1的压力范围内在77k下测量的等温线使用dft计算进行处理,以便评估孔径分布、微孔和中孔体积和面积。参考资料:ravikovitch,p.,vishnyakov,a.,russo,r.,neimark,a.,langmuir16(2000)2311-2320;jagiello,j.,thommes,m.,carbon42(2004)1227-1232。通过激光衍射的粒径分布在相干光束内存在颗粒会导致衍射。衍射图样的尺寸与粒径相关。来自低能激光的平行光束照亮含有悬浮于水中的样品的电池。离开电池的光束通过光学系统进行聚焦。然后分析系统聚焦平面中的光能分布。由光学探测器提供的电信号借助于计算器转化为粒径分布。该方法产生颗粒总体积与形成体积粒径分布(psd)的离散数量的尺寸类型的比例。粒径分布通常通过值d10、d50和d90来定义,其中10百分比(以体积计)的颗粒群具有低于d10值的尺寸,50百分比(以体积计)的颗粒群具有低于d50值的尺寸,并且90百分比(以体积计)的颗粒群具有低于d90值的尺寸。本文所列出的通过激光衍射的粒径分布数据使用malvernmastersizers测量。为了测定psd,将小量的碳材料样品与几滴润湿剂和少量的水混合。将以所述方式制备的样品引入仪器(malvernmastersizers)的储存容器中,并在100%的强度和设为40%的泵送速度和搅拌器速度下超声处理5分钟之后进行测量。参考资料:iso13320(2009)/iso14887氧含量固体样品中的氧质量分数使用惰性气体融合原理或固体载气热量吸取原理来评估。将样品置于石墨坩埚中并插入电极炉中。坩埚保持在脉冲炉的上侧电极与下侧电极之间。用惰性气体(he或ar)吹扫之后,高电流穿过坩埚,从而引起温度增加(高于2500℃)。炉中产生的气体释放到流动的惰性气体流中。然后将气流送到适当的红外(作为co的o,通过ndir)检测器或导热率(n和h,通过tcd)检测器中进行测量。仪器校准使用已知的参考材料进行。润湿性/表面能的测量在20℃下,使用刮勺将1cm3的石墨粉末撒在显微镜载玻片上并使用1巴的压力按压,以便将表面制作得尽可能平坦。用蒸馏的去离子水制备具有2.7%重量%的2-丙醇的水溶液。这种溶液的表面张力是59mnm-1或59mj/m2(从vazquez等人,j.chem.eng.data,1995,40,611-614外推得到)。随后,使用easydrop装置(krüssgmbh,德国汉堡)将总体积为10μl的一滴该溶液置于粉末表面上。使用dropshapeanalysisdsa1软件(krüssgmbh,德国汉堡)采用具有系统水的切线法1(等人,j.colloidinterfacesci.,1987,119,352)确定溶液液滴与粉末之间的接触角。当接触角在该测试中低于90°时材料被看作是亲水性的。如果接触角高于90°,那么材料便被看作是疏水性的。ph值:将1g石墨粉末分散到具有2滴imbentintm的50ml蒸馏水中,并通过具有校准ph电极的ph-计进行测量。fe含量该分析通过sdaroes同时发射分光计进行。借助于振动研磨机磨碎成最大粒径为80μm的石墨粉末压缩成片。将该样品置于分光计的氩气气氛下的激发台上。随后启动完全自动的分析。灰分含量将低壁陶瓷坩埚在隔焰炉中在800℃下燃烧,并在干燥器中干燥。将10g干燥粉末样品(精度为0.1mg)称量到低壁陶瓷坩埚中。将该粉末在815℃的温度下燃烧至恒重(至少8小时)。残留物相当于灰分含量。它表达为样品初始重量的百分比。参考资料:din51903和din51701(分离方法),astmc561-91二甲苯密度分析基于如din51901中所定义的液体排除原理。将大约2.5g(精度为0.1mg)粉末称量到25ml比重瓶中。在真空下(15托)加入二甲苯。在常规压力下几小时的停留时间之后,对比重瓶进行调节并称重。密度表示质量与体积的比例。质量通过样品重量给出,并从在具有和不具有样品粉末的情况下充满二甲苯的比重瓶的重量差别计算体积。参考资料:din51901斯科特密度(表观密度)斯科特密度根据astmb329-98(2003)通过将干燥的碳粉末穿过斯科特体积计来测定。粉末收集在1in3的容器(相当于16.39cm3)中,并称量至0.1mg的精度。重量与体积的比例对应于斯科特密度。测量三次并计算平均值。从校准的玻璃量筒中250ml样品的重量计算石墨的堆积密度。振实密度将100g干燥石墨粉末小心倾入量筒中。随后,将该量筒固定在偏心轴类振实机上,并运行1500次行程。读取体积并计算振实密度。参考资料:-din-iso787-11吸油值(炭黑)借助于恒速滴定管将石蜡油添加到吸收计混合室中的干燥的(在125℃下干燥1小时)炭黑样品中。随着样品吸收油,该混合物从自由流动状态变为半塑性团块状态,并伴随着粘度增加。该增加的粘度被传动到扭矩传感系统。当粘度达到预定的扭矩水平时,吸收计和滴定管同时关闭。从滴定管读取所添加的油的体积。每单位质量炭黑的油体积就是吸油值。吸油值(石墨)将慢速滤纸置于内径为13.5mm并且在底部具有筛网(18目)的特殊离心金属管中。为了润湿过滤器,将0.5g石蜡油(marcol82,来自exxonmobile)装入管中,并以521g(1g=9.81m/s2,对应于sigma6-10离心机中的1500rpm)离心30分钟。在润湿步骤之后,将管称量,并加入0.5g石墨粉末。石墨用1.5g石蜡油覆盖,并以521g离心90分钟。离心之后将管称量。基于重量增加计算每100g石墨粉末的吸油量。-imerys内部方法拉曼光谱拉曼分析使用来自horiba科学(scientific)的具有632.8nm的氦氖激光器的labram-aramis显微拉曼光谱仪进行。id/ig比率基于所谓的谱带d和谱带g的强度比。这些峰分别在1350cm-1和1580cm-1下测量,并且是碳材料所特有的。微晶尺寸la微晶尺寸la可使用以下公式从拉曼测量值计算:la[埃]=cx(ig/id)其中对于波长为514.5nm和632.8nm的激光,常数c的值分别为和ig和id分别是d-谱带和g-谱带拉曼吸收峰在大约1350cm-1和1580cm-1处的强度。x-射线衍射使用连接有panalyticalx’celerator检测器的panalyticalx’pertpro衍射仪收集xrd数据。衍射仪具有表1所示的以下特征:表1:仪器数据和测量参数数据使用panalyticalx’perthighscoreplus软件分析。层间距c/2层间距c/2通过x-射线衍射法测定。确定了[002]反射曲线峰顶点的角度位置,并且通过应用布拉格方程(braggequation)来计算层间距(klug和alexander,x-射线衍射步骤(x-raydiffractionprocedures),johnwiley&sonsinc.,纽约,伦敦(1967))。为了避免由碳的低吸收系数、仪器校准和样品的非平面性引起的问题,向样品中添加内标硅粉末,并根据硅峰位置重新计算石墨峰位置。通过添加聚二醇和乙醇的混合物将石墨样品与硅标准粉末混合。随后借助于具有150μm间距的刮刀将所得浆液涂覆到玻璃板上并将其干燥。微晶尺寸lc微晶尺寸通过分析[002]衍射曲线并测定峰曲线在半峰值处的宽度来确定。如scherrer所提出,峰增宽应受到微晶尺寸的影响(p.scherrer,nachrichten2,98(1918))。但是,增宽也会受到其它因素的影响,如x-射线吸收、洛伦兹极化和原子散射因子。已经提出了几种方法,通过使用硅内标并对谢乐公式(scherrerequation)应用校正函数把这些作用考虑进去。对于本公开,使用了iwashita提出的方法(n.iwashita,c.raepark,h.fujimoto,m.shiraishi和m.inagaki,carbon42,701-714(2004))。样品制备与上所述c/2测定相同。回弹回弹是关于压实的石墨粉末的弹性的信息来源。将指定量的粉末倾入20mm直径的模具中。在插入冲头并密封模具之后,将空气从模具排空。施加1.5公吨的压缩力,从而产生0.477t/cm2的压力,并记录粉末高度。释放压力之后再次记录该高度。回弹是与压力下的高度相比以百分比计的高度差别。粘附力粘附力根据d1876(astm国际)中阐明的标准t-剥离测试来测量,根据以下步骤进行调整:活性材料混合物通过使用振摇-混合器以指定的比例将主要石墨组分与次要石墨组分结合1小时来制备。制备了含有97%活性材料、1%cmc(羧甲基纤维素)和2%sbr(苯乙烯-丁二烯橡胶)的水性浆液,浇铸到铜箔上至160μm,在80℃下干燥15分钟并在150℃下干燥过夜。使用切割模具从每张薄片切下矩形测试样本(3.5cmx7.14cm)。每个样本(25cm2)在400kn下压缩1秒,随后涂层朝下置于透明胶带的粘性侧上。首先将无粘性纸的窄条带(~5mmx>3.5cm)与样本的短边平行放置。沿样本边缘切掉透明胶带。无粘性纸容许将两个极耳(tab,标签)折叠起来,从而得到t-型粘附力样本。将极耳贴到夹具上并安装到具有20n的加载单元的剥离强度测试仪(lfplus,lloyd仪器)上。使用nexygenplus软件,以100mm/min的剥离速率和150mm的十字头限制进行t-剥离测试。通过从20mm与100mm之间的平均值减去140mm与150mm之间的平均值(完全分离的样本)计算粘附力。为了将粘附力转化为t-剥离强度(n/m),将所得粘附力除以0.035m。电极密度对加载量为7-8mg/cm2的铜箔集电器(18μm厚度)上的石墨电极的电极密度进行测量。冲孔出直径为12mm的盘状测试样本,并将其在20mpa(2kn/cm2)下压缩。在释放压力之后通过使用高度尺(tesa-hite)测量电极厚度并从电极质量(没有铜箔)和电极体积计算密度来确定电极密度。电化学测量:电化学测量石墨浆液使用自转-公转混合器(thinky,are-310)制造,石墨、cmc(羧甲基纤维素)和sbr(苯乙烯-丁二烯橡胶)的质量比为98:1:1。加载量控制在7-8mg/cm2的石墨电极通过将浆液涂覆到铜箔上来制造。所有电极均被压缩到1.7g/cm3。电化学测量在25℃下在2032个硬币电池中进行。电池在充满ar的手套箱中使用锂电极(14mm直径,0.1mm厚度)、聚乙烯隔膜(16mm直径,0.02mm厚度)、200μl电解质(1mlipf6,在1:3v/v的ec:emc中)和石墨电极(14mm直径)来装配。装配之后,使用恒势器/恒电流仪(maccor,模型4000)进行测量。以0.1c(0.1c的c-速率意思是完整的半周期在1/0.1=10小时内完成)将电池充电到5mv,接着进行恒势器步骤,直到电流下降到0.005c,然后以0.1c放电到1.5v。放电过程中测量的容量(比电荷)被定义为可逆容量。充电过程中测量的容量与可逆容量之间的差别被定义为不可逆容量,并且以百分比定义的库仑效率通过将可逆容量除以充电过程中测量的容量来计算。在将soc调节到50%之后,将每个硬币电池打开,并将石墨电极与soc也是50%的另一种石墨电极一起重新装配成一个新的电池。将电压应该恰好为0v的所得对称电池连接到恒势器/恒电流仪。以1c放电20秒之后的电压除以电流被定义为电极电阻。作为循环稳定性的量度,计算了第2到第12个充电循环的每个循环容量损失,其以百分比表达。表达为百分比的高电流率性能从以2c和0.2c的放电速率测量的可逆容量的比例来计算。已经在总体上对本公开的各个方面进行了描述,对于本领域技术人员将会是显而易见的是,在不偏离本公开的精神和范围的情况下进行许多修改和轻微变化是可能的。实例实例1许多高回弹的表面改性的石墨材料根据如下所列的通用方法制造。表2a概括了这些材料的特征(粒径分布、c/2、lc、la、比率id/ig、betssa和回弹)。用来制造表面改性的含碳微粒材料的通用方法以下是如何获得各实例所示的各种含碳材料的概括描述。低回弹组分:合成石墨:将基于石油的焦炭在高于2500℃的温度下在惰性气体气氛下石墨化,并磨碎为适当的粒径分布。天然片状石墨:将化学纯化或热纯化的天然片状石墨磨碎为适当的粒径分布。高回弹组分:方法a:将基于石油或煤的焦炭磨碎并分类或筛选,以调节期望粒径分布,然后将细焦炭在惰性气体气氛下在高于2500℃的温度下石墨化。然后所得石墨在600-1000℃的温度下的空气、二氧化碳、水蒸气、或氧气中氧化,或者使用连续驱动或间歇式旋转炉、翻动床反应器、流化床反应器、固定床反应器、或多膛炉在臭氧(在更低的温度下)中氧化。方法b:将基于石油或煤的焦炭在高于2500℃的温度下石墨化,并通过机械处理将所得粗石墨磨碎和成形,以达到适当的粒径分布。然后细石墨在烃气体或醇蒸汽和氮气的混合物中在600-1100℃之间的温度下在连续驱动或间歇式旋转炉、翻动床反应器、流化床反应器、固定床反应器、或多膛炉中进行表面处理。对气流、分压、前驱气体类型、停留时间和进料速率进行选择,以达到期望betssa,这对于本领域技术人员而言是众所周知的。方法c:通过机械处理将化学纯化或热纯化的天然石墨磨碎并成形,以达到适当的粒径分布。然后细石墨在烃气体或醇蒸汽和氮气的混合物中在600-1100℃之间的温度下在连续驱动或间歇式旋转炉、翻动床反应器、流化床反应器、固定床反应器、或多膛炉中进行表面处理。对气流、分压、前驱气体类型、停留时间和进料速率进行选择,以达到期望betssa,这对于本领域技术人员而言是众所周知的。方法d:通过方法b获得的石墨在500℃与900℃之间的温度下的空气、二氧化碳、水蒸气、或氧气气氛中进一步处理,或者在连续驱动或间歇式旋转炉、翻动床反应器、流化床反应器、固定床反应器、或多膛炉中的臭氧中进一步处理。方法e:通过方法c获得的石墨在500℃与900℃之间的温度下的空气、二氧化碳、水蒸气、或氧气气氛中进一步处理,或者在连续驱动或间歇式旋转炉、翻动床反应器、流化床反应器、固定床反应器、或多膛炉中的臭氧中进一步处理。应注意,氧化处理还可在更低的温度下、或者甚至在环境温度下方便地进行,特别是当采用高度活性的气体臭氧时。然后高回弹的表面改性的石墨材料作为主要组分与不同量的几种低回弹石墨材料在振摇-混合器中结合约1小时,以获得活性材料混合物,所述低回弹石墨材料的特征概括于表2b中(粒径分布、c/2、lc、betssa、斯科特密度、吸油量、回弹和二甲苯密度)。随后活性材料混合物用水处理,以获得含有97%的以上指定活性材料的水性石墨浆液。石墨浆液使用自转-公转混合器(thinky,are-310)制备,石墨、cmc(羧甲基纤维素)和sbr(苯乙烯-丁二烯橡胶)的质量比为98:1:1。通过将浆液涂覆到铜箔上(厚度18μm)来制造加载量控制在7mg/cm2与8mg/cm2之间的石墨电极。将电极压缩到密度为1.7g/cm3。表2a:各种高回弹石墨组分的特性表2b:各种低回弹石墨组分的特性实例2按照实例1所述步骤,高回弹石墨(石墨a)作为主要组分与低回弹石墨混合以产生负极。所采用的高回弹石墨和低回弹石墨的特定wt%在表3中给出。表征所得石墨负极的电化学测量值也在表3中示出。表3:使用示例性石墨组成产生的负极的可逆容量和循环稳定性表征主要石墨组分次要石墨组分wt%可逆容量循环稳定性(%)*石墨a石墨30**341.50.12310344.40.06720347.80.073*第2-第12个充电循环的每个循环损失容量**对比例实例3按照实例1所述步骤,另一种高回弹石墨(石墨c)作为主要组分与低回弹石墨混合以产生石墨负极。所采用的高回弹石墨和低回弹石墨的特定wt%在表4中给出。表征所得石墨负极的电化学测量值也在表4中示出。表4:使用示例性石墨组成产生的各种石墨负极的电极电阻、可逆容量、高电流率性能表征*对比例如表4所示,发现低回弹石墨材料在相对较低的量下会降低电极电阻,但是在较高的量下则导致电阻增加。然而,增加低回弹石墨材料的量导致电极可逆容量的持续增加。这表明存在一个阈值量,在这个量另外的低回弹石墨材料开始不利地影响电池性能。石墨c和石墨3的组合物的电流率性能数据表明,当低回弹石墨材料按重量计大于约15%到30%时,性能会大幅降低。实例4按照实例1所述的步骤,高回弹石墨作为主要组分与低回弹石墨混合以产生石墨负极。所采用的高回弹石墨和低回弹石墨的特定wt%在表5中给出。表征所得石墨负极的电极参数也在表5中示出。表5:使用示例性组成产生的石墨负极的粘附力和电极密度表征*对比例实例5按照实例1所述的步骤,两种高回弹石墨的特定混合物与低回弹石墨混合以产生石墨负极。所采用的高回弹石墨混合物的比例和低回弹石墨组分的特定wt%在表6中给出。表征所得石墨负极的电化学测量值也在表6中示出。表6:使用两种高回弹表面处理的石墨和作为次要组分的低回弹石墨的混合物产生的另一种石墨负极的可逆容量和循环稳定性表征*第2-第12个充电循环的每个循环损失容量**对比例。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1