ПОРИСТЫЙ ЭЛЕКТРОАКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ

1. Композиция, содержащая фрагменты кремнийсодержащих электроактивных пористых частиц, характеризующаяся тем, что фрагменты пористых частиц выбраны из группы, включающей:
a. поросодержащий фрагмент пористой частицы, содержащий сеть пор, полостей и каналов, при этом указанные поры, полости и каналы отделены и ограничены кремнийсодержащими стенками внутри структуры частицы;
b. фрактал, имеющий, по существу, неправильную форму или морфологию поверхности, образованный из кремниевого материала, изначально определяющего или ограничивающего поры или сеть пор внутри пористой частицы, из которой образованы фракталы, причем сами фракталы не содержат пор, каналов или сети пор или каналов;
c. фрактал, имеющий, по существу, неправильную форму или морфологию поверхности, образованный из кремниевого материала, изначально ограничивающего неупорядоченную или упорядоченную сеть линейных, разветвленных или слоистых удлиненных элементов, при этом между удлиненными элементами сети расположены одно или более отдельных или взаимосвязанных пустых пространств или каналов.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что толщина фрактала и/или кремнийсодержащих стенок поросодержащего фрагмента пористой частицы составляет от 0,05 до 2 мкм, предпочтительно от 0,1 до 1 мкм.
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что отношение ширины поры к толщине стенки в поросодержащем фрагменте пористой частицы составляет больше 2,5:1.
4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что максимальный диаметр фрагментов кремнийсодержащих пористых частиц составляет от 1 до 40 мкм.
5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что отношение геометрических размеров (длины (наибольшего диаметра) к ширине (наименьшему диаметру) частицы) фрагмента кремнийсодержащей пористой частицы составляет от 2:1 до 5:1.
6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что фрактальная структура содержит по меньшей мере один пик или гребень, расположенный на ее поверхности.
7. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что фрактальная структура имеет шипообразный или гребнеобразный вид.
8. Композиция по любому из п.п.1-5, характеризующаяся тем, что поросодержащие фрагменты пористых частиц содержат поры с шириной от 100 нм до 10 мкм, предпочтительно от 150 нм до 5 мкм.
9. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что отношение общего объема пор во фрагменте к общему объему фрагмента составляет от 0,2 до 0,9, предпочтительно от 0,2 до 0,8, более предпочтительно от 0,25 до 0,75 и особенно предпочтительно от 0,3 до 0,7.
2
2
10. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что площадь поверхности фрагментов частиц по методу БЭТ составляет более 4 м/г, предпочтительно более 5 м/г.
2
2
2
11. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что площадь поверхности фрагментов частиц по методу БЭТ составляет менее 50 м/г, предпочтительно менее 40 м/г, преимущественно менее 30 м/г.
12. Композиция по любому из пп.1-5, дополнительно содержащая один или более компонентов, выбранных из связующего вещества, проводящего материала и, возможно, электроактивного материала, не содержащего кремний, такого как графит.
13. Композиция по любому из пп.1-5, содержащая электроактивный материал, отличающаяся тем, что электроактивный материал содержит от 10 до 100% фрагментов кремнийсодержащих пористых частиц по массе.
14. Композиция по любому из пп.1-5, содержащая от 5 до 40 мас.% кремнийсодержащего электроактивного материала, включающего фрагмент кремнийсодержащей пористой частицы, и от 60 до 95 мас.% электроактивного углеродного материала.
15. Композиция по п.14, содержащая от 50 до 90% электроактивного материала по массе, отличающаяся тем, что электроактивный материал содержит от 10 до 100% фрагментов кремнийсодержащих пористых частиц по массе.
16. Композиция по любому из пп.1-5 или 15, дополнительно содержащая один или более электроактивных или неэлектроактивных кремнийсодержащих компонентов, выбранных из группы, включающей нативные кремнийсодержащие частицы с минимальной или пренебрежимо малой пористостью; кремнийсодержащие проволоки, нанопроволоки, волокна, стержни, трубки, листы, удлиненные жгуты, частицы подложки, каркасы, ленты и кремнийсодержащие столбчатые частицы.
17. Композиция по любому из пп.1-5 или 15, отличающаяся тем, что один или более фрагментов кремнийсодержащих пористых частиц и один или более кремнийсодержащих компонентов включают покрытие, выбранное из группы, включающей углеродное покрытие или покрытие, содержащее соль лития.
18. Композиция по любому из пп.1-5 или 15, представляющая собой электродный материал.
19. Композиция по любому из пп.1-5 или 15 в форме полотна.
20. Способ получения композиции по любому из пп.1-19, включающий частичное дробление кремнийсодержащей пористой частицы и отделение фрагмента кремнийсодержащей пористой частицы, при этом кремнийсодержащие фрагменты получают путем частичного дробления кремнийсодержащих целых пористых частиц с диаметром больше чем 40 мкм, пористостью от 0,2 до 0,8 и толщиной стенки пор от 50 нм до 2 мкм.
21 Способ по п.20, включающий стадии:
a. получения композиции расплавленного кремниево-алюминиевого сплава;
b. охлаждения расплавленной композиции с получением частиц сплава;
c. травления частиц сплава с получением кремнийсодержащих пористых частиц;
d. частичного дробления кремнийсодержащих пористых частиц, полученных на стадии (с), с получением фрагментов кремнийсодержащих пористых частиц.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что композиция расплавленного сплава содержит от 11 до 35 мас.% кремния.
2
5
23. Способ по любому из пп.21,22, отличающийся тем, что расплавленную композицию охлаждают со скоростью от 10 до 10 К/с.
24. Способ по любому из пп.21,22, отличающийся тем, что диаметр частиц охлажденного сплава составляет от 40 до 1500 мкм.
25. Электрод, включающий токоприемник и композицию по любому из пп.1-19.
2
2
26. Электрод по п.25, отличающийся тем, что композиция находится в форме войлока или полотна, имеющей отношение массы к площади поверхности, составляющее от 1 мг/см до 6 мг/см с одной или обеих сторон токоприемника, что обеспечивает формирование электрода с толщиной от 10 до 100 мкм.
27. Способ изготовления электрода по любому из пп.25,26, включающий стадии получения суспензии композиции по любому из пп.1-19 в растворителе, нанесения суспензии на токоприемник и сушки продукта для удаления растворителя.
28. Аккумулятор, содержащий катод, анод, содержащий композицию по любому из пп.1-19, и электролит.
29. Устройство, включающее аккумулятор по п.28.