干式储能装置电极及其制造方法制造方法及图纸

一种储能装置可以包括正极和负极，其中，正极和负极中的至少一个由聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料制造，该复合粘合剂材料包含PTFE，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种。储能装置可以是锂离子电池、锂离子电容器和/或任何其他锂基储能装置。PTFE复合粘合剂材料可以具有约1:1的PTFE与非PTFE组分，如PVDF、PVDF共聚物和/或PEO的比率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的引证本申请要求享有2014年4月18日提交的标题为“干式储能装置电极及其制造方法(DRYENERGYSTORAGEDEVICEELECTRODEANDMETHODSOFMAKINGTHESAME)”的美国临时专利申请号61/981,602的权益，其公开内容通过引证以其整体结合于本文。任何优先权申请的引证结合与本申请一起提交的，在申请数据表中确定了其国外或国内优先权权利要求的任何和所有申请，根据37C.FR1.57通过引证结合于本文。
本公开总体涉及干式储能装置电极(能量储存装置电极，energystoragedeviceelectrode)、实施这种电极的储能装置及相关方法。
技术介绍
许多常规的储能装置和相关方法是已知的。通常，将粘合剂材料(bindermaterial)与活性电极材料和其它添加剂组合，并以形成电极膜的方式进行加工处理。电极膜通常应用于一层或多层其它材料层以形成电极。通常，形成负电极(负极)和正电极(正极)，以及在它们之间的隔板，并将它们插入到具有电解质的壳体中以形成各种类型的储能装置。储能装置电极中使用的电极膜可以使用湿式或干式方法(wetordryprocess)形成。例如，在需要大量后续干燥技术的湿式涂布方法中，活性电极材料可以与粘合剂材料、溶剂和其它添加剂进行组合以制造电极膜。已经开发的干式电极方法(dryelectrodeprocess)可以降低上述湿式方法的耗时且昂贵的干燥过程。例如，电极方法(电极处理，electrodeprocess)可以包括将聚四氟乙烯(PTFE)粘合剂与活性电极材料组合，并压延以形成电极膜。然而，包含由PTFE粘合剂所制造的电极的储能装置可以表现出并非期望的装置性能，如提高了氧化还原过程期间的不可逆容量损失。
技术实现思路
实施方式包括具有正极、负极和正极和负极之间的隔板的储能装置，其中正极和负极的至少一个包含聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料(compositebindermaterial)。PTFE复合粘合剂材料可以包括PTFE，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种。在一些实施方式中，锂基储能装置可以包括锂基储能装置。锂基储能装置可以是锂离子电池或锂离子电容器。在一些实施方式中，PTFE复合粘合剂材料可以包括最高达约50重量％的PTFE。PTFE复合粘合剂材料可以包括PTFE，以及所述PVDF、PVDF共聚物或PEO中的一种，其中PTFE复合粘合剂材料可以包含质量比为约1:3至约3:1的PTFE/PVDF，或PTFE/PVDF共聚物，或PTFE/PEO。在一些实施方式中，正极或负极可以包括具有高达约20重量％的PTFE复合粘合剂材料的电极膜。在一些实施方式中，正极和负极的至少一个可以包括基于干加工的电极膜(dryprocessbasedelectrodefilm)。在一些实施方式中，正极可以包括正极PTFE复合粘合剂材料，而负极可以包括负极PTFE复合粘合剂材料。正极PTFE复合粘合剂材料可以不同于负极PTFE复合粘合剂材料。实施方式包括储能装置的电极，该电极包含聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料。PTFE复合粘合剂材料可以包含PTFE，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种。在一些实施方式中，电极可以是储能装置的负极。在一些实施方式中，储能装置是锂离子电池或锂离子电容器。在一些实施方式中，电极可以包含碳活性材料，其中碳活性材料包括石墨。在一些实施方式中，电极可以是储能装置的正极。在一些实施方式中，PTFE复合粘合剂材料的正极可以包含PTFE，以及所述PVDF、PVDF共聚物或PEO中的一种，并且其中PTFE复合粘合剂材料包含质量比为约1:5至约5:1的PTFE比PVDF，PTFE比PVDF共聚物，或PTFE比PEO。在一些实施方式中，电极可以包含基于干加工的电极膜(dryprocessbasedelectrodefilm)。在一些实施方式中，电极可以包括约5重量％至约10重量％的PTFE复合粘合剂材料。PTFE复合粘合剂材料的电极可以包含高达约50重量％的PTFE。实施方式包括一种制造储能装置的负极的方法。该方法可以包括将活性材料，以及聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料的至少一种组分组合以形成第一混合物，其中至少一种组分可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种。方法可以包括将PTFE加入第一混合物中以形成第二混合物；以及使第二混合物经受高剪切过程(highshearprocess)。在一些实施方式中，组合和添加二者都可以包括在约20至约75℃的温度下共混。使第二混合物经受高剪切过程可以包括使PTFE原纤维化。在一些实施方式中，原纤维化可以包括喷射研磨(jet-milling)。在一些实施方式中，储能装置可以是锂离子电池或锂离子电容器。在一些实施方式中，组合可以包括将导电碳添加剂(conductivecarbonadditive)与活性材料，以及PTFE复合粘合剂材料的至少一种组分组合以形成第一混合物。方法可以作为干法(dryprocess)实施。在一些实施方式中，方法可以包括延压电极膜混合物以形成自支持(self-standing)电极膜。在一些实施方式中，PTFE与至少一种组分的质量比为约1:3至约3:1。实施方式包括制造储能装置的正极的方法。方法可以包括将多孔碳材料，以及聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料的至少一种组分组合以形成第一混合物，其中至少一种组分包含聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种。方法可以包括使包含多孔碳材料和PTFE复合粘合剂材料的至少一种组分的第一混合物经受高剪切过程；以及将PTFE加入第一混合物中以形成第二混合物。在一些实施方式中，储能装置是锂离子电池或锂离子电容器。在一些实施方式中，多孔碳材料包括活性碳，其中至少一种组分包括PVDF，并且其中组合(组合步骤，combing)包括将第一部分的活性碳和PVDF按照质量比约1:1至约5:1进行组合。在一些实施方式中，组合包括将第一部分的多孔碳材料，以及PTFE复合粘合剂的至少一种组分组合，并且方法进一步包括与正极的活性材料，多孔碳材料的第二部分和导电碳添加剂组合以形成第三混合物；以及在经受步骤(经受高剪切过程的步骤，subjectingstep)之后将第三混合物与第一混合物组合。在一些实施方式中，活性材料可以包括锂镍锰钴氧化物(锂镍锰钴复合氧化物，lithiumnickelmanganesecobaltoxide)。为了总结本专利技术以及相对于现有技术实现的优点，本文中描述了某些目的和优点。当然，应当理解的是，不一定所有这些目的或优点都需要根据任何具体实施方式实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本专利技术可以以能够实现或优化一个优点或一组优点，而不必实现其他目的或优点的方式进行实施或执行。所有这些实施方式预想都在本文公开的本专利技术范围内。对于本领域技术人员而言，通过以下参考附图的具体实施方式，这些和其它实施方式将变得显而易见，本专利技术并不限于任何具体公开的实施方式。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能装置，包括：正极；负极，其中所述正极和所述负极中的至少一个包含聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料，所述聚四氟乙烯复合粘合剂材料包含PTFE，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种；以及所述负极和所述正极之间的隔板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.18 US 61/981,6021.一种储能装置，包括：正极；负极，其中所述正极和所述负极中的至少一个包含聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料，所述聚四氟乙烯复合粘合剂材料包含PTFE，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种；以及所述负极和所述正极之间的隔板。2.根据权利要求1所述的储能装置，其中所述储能装置包括锂离子电池。3.根据权利要求1所述的储能装置，其中所述PTFE复合粘合剂材料含有最高达50重量％的PTFE。4.根据权利要求1所述的储能装置，其中所述PTFE复合粘合剂材料包含所述PTFE，以及所述PVDF、PVDF共聚物或PEO中的一种，并且其中，所述PTFE复合粘合剂材料包含质量比为1:3至3:1的所述PTFE比所述PVDF、所述PTFE比所述PVDF共聚物、或所述PTFE比所述PEO。5.根据权利要求1所述的储能装置，其中所述正极和所述负极中的至少一个包括基于干加工的电极膜。6.根据权利要求1所述的储能装置，其中所述正极包含正极PTFE复合粘合剂材料，并且所述负极包含负极PTFE复合粘合剂材料。7.根据权利要求6所述的储能装置，其中所述正极PTFE复合粘合剂材料不同于所述负极PTFE复合粘合剂材料。8.一种储能装置的电极，包含聚四氟乙烯(PTFE)复合粘合剂材料，其中所述PTFE复合粘合剂材料包含PTFE，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物和聚(环氧乙烷)(PEO)中的至少一种。9.根据权利要求8所述的电极，其中所述储能装置包括锂离子电池或锂离子电容器。10.根据权利要求8所述的电极，其中所述电极是所述储能装置的负极。11.根据权利要求10所述的电极，进一步包含碳活性材料，其中所述碳活性材料包括石墨。12.根据权利要求10所述的电极，其中所述PTFE复合粘合剂材料含有最高达50重量％的PTFE。13.根据权利要求8所述的电极，其中所述电极是所述储能装置的正极。14.根据权利要求13所述的电极，其中所述PTFE复合粘合剂材料包含所述PTFE，以及所述PVDF、PVDF共聚物或PEO中的一种，并且其中，所述PTFE复合粘合剂材料包括质量比为1:5至5:1的所述PTFE比所述PVDF、所述PTFE比所述PVDF共聚物、或所述PTFE比所述PEO。15.根据权利要求8所述的电极，其中所述电极包括基于干加工的电极膜。16.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孝·明·敦，海姆·费根鲍姆，洪剑，
申请(专利权)人：麦斯韦尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US