鋰離子電池石墨烯復(fù)合電極材料專項分析

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1、鋰離子電池石墨烯復(fù)合電極材料專利分析.doc鋰離子電池石墨烯復(fù)合電極材料專利分析[摘要]隨著鋰離子電池純石墨烯復(fù)合電極材料發(fā)展的成熟化，石墨烯復(fù)合電極材料也已經(jīng)成為熱點(diǎn)研究課題。本文以對不同材料類型的石墨烯復(fù)合電極材料和不同方法類型的石墨烯復(fù)合電極材料的分析。主要對國內(nèi)外總申請量，國內(nèi)外重要申請人，國內(nèi)外申請人區(qū)域，不同類型的復(fù)合負(fù)極材料的申請量配比分布，采用不同技術(shù)手段(方法)制備的復(fù)合負(fù)極材料的申請量配比分布等主要研究內(nèi)容等方面進(jìn)行詳細(xì)的分析。[關(guān)鍵詞]鋰離子電池、石墨烯、復(fù)合、電極、專利中圖分類號:TG650文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-914X

2、(2016)18-0094-02本文主要研究鋰離子電池石墨烯復(fù)合電極材料，本文在中文全文數(shù)據(jù)庫(CNTXT)中采用國際專利分類號(IPC)結(jié)合關(guān)鍵詞的基礎(chǔ)上，對中文全文數(shù)據(jù)庫中專利文獻(xiàn)進(jìn)行全面的檢索，因此僅對中文全文數(shù)據(jù)庫(CNTXT)中獲得的相關(guān)的發(fā)明專利進(jìn)行細(xì)致的篩選。數(shù)據(jù)來源于數(shù)據(jù)庫CNTXT;數(shù)據(jù)為2015年4月2號之前的數(shù)據(jù)。檢索關(guān)鍵詞:鋰s電池，石墨烯s負(fù)極，復(fù)合，(氮or"N"or"氮-"or"N-")5D(摻雜)，(硅orSi)s石墨烯，(錫orSn)s石墨烯，(氧化or"O")s石墨烯，氧化硅orSiO2or氧化錫orSnO，(鈦酸鋰or

3、Li4Ti5O12)5D石墨烯，(磷酸鐵鋰or磷酸亞鐵鋰orLiFePO4)5D石墨烯;分類號:H01M+/IC。其次，對檢索到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)引分析。以下揭示了國內(nèi)外1在石墨烯復(fù)合電極材料的發(fā)展?fàn)顩r，主要從以下幾個方面對石墨烯復(fù)合電極材料的專利文獻(xiàn)進(jìn)行分析。1國內(nèi)外總申請量分析圖1為世界范圍內(nèi)專門研究鋰離子電池純石墨烯電極材料專門申請狀況。鋰離子電池純石墨烯電極材料的申請量在2009-2015年間的申請量呈先增長后減少趨勢。由此可見，隨著科技的發(fā)展，鋰離子電池純石墨烯電極材料的研究已經(jīng)逐步趨于成熟化產(chǎn)業(yè)化，但隨著時間的變遷，純石墨烯電極材料自身的問題和缺

4、陷也被逐漸暴露出來，并且科研人員們不滿足于對純石墨烯電極材料的研究，通過對石墨烯復(fù)合電極材料的研究，克服純石墨烯電極材料的缺陷，并且利用純石墨烯電極材料的優(yōu)點(diǎn)和其他材料復(fù)合，充分發(fā)揮二者的協(xié)同作用。因此，在2012-2014年間，石墨烯復(fù)合電極材料的申請量呈迅猛增長趨勢。2國內(nèi)外重要申請人分析圖2為世界范圍內(nèi)重要的申請人分析，國內(nèi)外大型企業(yè)和中國科研院所是研究鋰離子電池石墨烯復(fù)合電極材料的主力軍，國內(nèi)外大型企業(yè):中國的海洋王照明科技股份有限公司、西安中科新能源科技有限公司、蘇州寶時得電動工具有限公司、奇瑞汽車股份有限公司、常州第六元素材料科技股份有限公司，

5、日本的株式會社半導(dǎo)體能源研究所，韓國的株式會社LG化學(xué)，中國科研院所:上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、上海大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、天津大學(xué)、北京大學(xué)、東南大學(xué)等，他們都是該領(lǐng)域申請人主力軍中的佼佼者。海洋王照明科技股份有限公司在Si、Sn基-石墨烯復(fù)合負(fù)極材料的申2請(例如CN103035877A、CN103035881A、CN103035888A、CN103035889A、CN103035890A、CN103035891A等)采用固相法、水熱法等使得氧化石墨烯與納米硅復(fù)合，再采用熱處理法使氧化石墨烯還原，納米硅能夠很好的分散在石墨烯的

6、片層之間，防止石墨烯團(tuán)聚，創(chuàng)新性地利用石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)束縛納米硅的體積變化，有效的解決硅材料在循環(huán)過程中的體積變化問題，同時在石墨烯表面引入納米級孔洞，促進(jìn)了石墨烯在三維方向上的遷移和擴(kuò)散，大大的提高了電池的充放電效率性能;或者采用電化學(xué)法將Sn沉積在石墨烯的表面，這種石墨烯/錫單質(zhì)復(fù)合電極片中石墨烯直接沉積在集流體上，錫單質(zhì)沉積在石墨烯表面，相對于傳統(tǒng)的加入粘接劑的電極片，這種石墨烯/錫單質(zhì)復(fù)合電極片的等效串聯(lián)電阻較低，采用這種石墨烯/錫單質(zhì)復(fù)合電極片可以有效地提高電池的功率密度。日本的株式會社半導(dǎo)體能源研究所在磷酸鐵鋰等正極-石墨烯復(fù)合正極材料的申請

7、(例如JP特開2012-99468A、JP特開2012-99467A、JP特開2013-93319A、JP特開2013-145740A、JP特開2013-191548A等)通過高溫?zé)崽幚硌趸┡c正極材料的混合物，將石墨烯覆蓋在正極材料的表面，正極活性材料中包括的主要材料由具有二維擴(kuò)展結(jié)構(gòu)且可以忽略其厚度的高導(dǎo)電材料覆蓋，由此可以減少碳覆蓋量并且即便在不使用導(dǎo)電助劑或者在導(dǎo)電助劑量極少的情況下也可以獲得具有接近理論容量的容量的儲能裝置。因此，可以降低正極中的碳覆蓋量并減小導(dǎo)電助劑的體積，從而可以減小正極的體積。正極還包括多個粒子狀的正極活性物質(zhì)x[Li2

8、MnO3]-(1-x)[LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2]等