半固体电极和蓄电池制造的连续和半连续方法技术

本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续地制造半固体电极以及并入半固体电极的蓄电池的系统和方法。在一些实施例中，制造半固体电极的过程包括将半固体电极浆料连续分配到集流体上、将半固体电极浆料分隔成离散的部分以及切割集流体以形成制成的电极。离散的部分以及切割集流体以形成制成的电极。离散的部分以及切割集流体以形成制成的电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半固体电极和蓄电池制造的连续和半连续方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年7月9日提交的标题为“Continuous and Semi-Continuous Methods of Semi-Solid Electrode and Battery Manufacturing”的美国临时专利申请No.62/695,483的优先权和权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。


[0003]本文所述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续地制造半固体电极和并入半固体电极的蓄电池的系统和方法。

技术介绍

[0004]蓄电池制造方法通常包括用浆料涂覆导电基板(即，集流体)，该浆料包括溶解或分散在溶剂中的活性材料、导电添加物和结合剂(binding agent)。在将浆料涂覆到金属基板上之后，将浆料干燥(例如，通过蒸发溶剂)并压延至指定的厚度。蓄电池电极的制造通常还可以包括根据要构建的蓄电池体系架构进行的材料混合、铸造、压延、干燥、纵切和加工(弯曲、轧制等)。因为在组装期间对电极进行操纵，以及为了确保导电网络就位，所以所有部件被压缩为凝聚性(cohesive)组件，例如，通过使用结合剂。但是，结合剂本身占据空间，会增加处理复杂性，并且会阻碍离子和电子传导率。因此，需要对电化学电池(例如，蓄电池)和电化学电池的制造的改进，诸如消除电化学电池的部件和/或提供电化学电池的减少的包装，同时维持相同的储能能力。

技术实现思路

[0005]本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续地制造半固体电极和并入半固体电极的蓄电池的系统和方法。在一些实施例中，制造半固体电极的过程包括将半固体电极浆料连续地分配到集流体上、将半固体电极浆料分隔成离散的部分以及切割集流体以形成制成的电极。
附图说明
[0006]图1图示了根据实施例的用于制造电极以及可选地电化学电池的过程的步骤。
[0007]图2图示了根据实施例的分配机构。
[0008]图3图示了根据实施例的分配机构。
[0009]图4图示了根据实施例的分配机构。
[0010]图5图示了根据实施例的用于制造电极的过程。
[0011]图6A是根据实施例的沉积在移动集流体上的半固体电极浆料的照片，该集流体的部分被折塞(tuck)在两个板之间。
[0012]图6B是根据实施例的在将两个板移动分开以露出集流体的折塞的部分之后的图3A的集流体的照片。
[0013]图7是根据实施例的用于半固体电极的半连续或连续制造的系统的示意图。
[0014]图8是根据实施例的用于半固体电极的半连续或连续制造的系统的示意图。
[0015]图9是根据实施例的用于半固体电极的半连续或连续制造的系统的示意图。
[0016]图10是根据实施例的用于半固体电极的半连续或连续制造的系统的示意图。
[0017]图11是根据实施例的用于半固体电极的半连续或连续制造的系统的示意图。
[0018]图12A-图12C图示了根据实施例的制造电化学电池的过程的步骤。
具体实施方式
[0019]本文描述的实施例一般而言涉及用于连续和/或半连续地制造半固体电极和并入半固体电极的蓄电池的系统和方法。本文描述的实施例一般而言涉及用于制造半固体电极的方法，该方法包括将半固体电极材料部署到集流体上。在一些实施例中，该方法可以包括将半固体电极浆料连续分配到集流体上，将半固体电极浆料分隔成离散的部分，以及切割集流体以形成制成的电极。
[0020]常规的电极和常规的电化学电池通常是通过用随后被干燥并压延至期望的厚度的薄的(例如，约10μm至约200μm)湿的浆料涂覆金属箔基板的离散部分来制备的。这个方法中的浆料组分通常是活性材料、导电添加物、结合剂和溶剂(例如，通常为N-甲基吡咯烷酮(NMP))。当溶剂蒸发时(在覆盖输送线的干燥炉中)，结合剂转化为将所有固体颗粒一起保持在结合到基板的基体(matrix)中的“胶”。通常在基板的两侧上用相同的材料涂覆电极。
[0021]有两种常见的蓄电池设计方法，(1)缠绕和(2)堆叠。在缠绕的蓄电池设计中，电极片可以被切成目标尺寸，并且然后利用在中间放置的分隔器被缠绕成螺旋或凝胶卷，然后利用电解质渗透并被适当包装(通常在圆柱形或矩形金属罐中)以提供包容和电气连接。在堆叠的蓄电池设计中，电极片也可以被切成目标尺寸，但是然后利用在中间放置的分隔器被堆叠为一个在另一个之上。因此，堆叠电池由物理上离散的电极片组成，而非在缠绕的电池的情况下由连续电极(即，在阳极/阴极对中)组成。然后，堆叠的组件可以利用电解质渗透，并且通常被包装在或者袋(pouch)/包(bag)、塑料盒或者金属罐(它们也可以各自被称为如本文所述的电池或蓄电池壳体)中。
[0022]在常规的袋包装中，袋可以执行几个功能。一个这样的功能是提供蓄电池材料与环境的气密隔离。因此，袋可以用来避免有害材料(诸如电解质溶剂和/或腐蚀性盐)泄漏到周围环境中，并且可以防止水和/或氧气渗透到电池中。袋的其它功能可以包括例如内层的压缩包装、针对安全性的电压隔离和处理以及电池组件的机械保护。
[0023]典型的袋材料可以包括叠层(laminate)(例如，多层片)，其形成为例如两个或三个固体膜状层，并且通过粘合剂结合在一起。如本文所使用的，词“叠层”也可以是指彼此之间没有化学粘附的材料层。例如，层可以彼此面(areal)接触并且使用其它耦合方法(诸如例如热密封)来耦合。内层可以是例如塑料层，诸如例如流延聚丙烯(CPP)。下一层或第二层可以是金属箔层，诸如例如铝或铝合金。在一些袋构造中，可以有(一个或多个)附加层。附加层可以例如是用例如塑料(诸如尼龙)形成的保护涂层。金属箔可以提供密封功能，其与塑料相比，对某些化合物(尤其是水)的渗透性低得多。塑料内层可以可热结合到自身，这是关于袋闭合和允许电气通过的惯例。在袋闭合中，如果使两片袋叠层的内层(例如，CPP)物理接触，并且施加热量，那么这些层将融化并融合，在处理条件(例如，功率、温度、持续时
间)被适当地选择的情况下产生牢固的密封。例如，当以闭合环进行密封时，可以形成与周围或外部环境隔离的内部体积。
[0024]一些已知的电化学电池(例如，蓄电池)可以包括多种形状和/或大小，可以基于多种使能材料和内部体系架构，可以或者被动或者主动控制，可以是可再充电的或者不是可再充电的，以及/或者可以共享可以允许它们将化学能转化为电能的某些共同特征。一些已知的蓄电池可以包括具有高电化学电势的第一电极和相对于第一电极具有低电化学电势的第二电极。每个电极可以包括活性材料，该活性材料在放电期间由于材料状态的有利的热力学改变而参与化学反应和/或物理化学变换，当开关闭合时，这会导致电流流动。在一些情况下，为了发生电荷转移，两个不同的导电网络可以允许阳极和阴极电连接。分隔器可以用于提供阳极和阴极的隔离，使得只有离子能够通过，并防止短路。
[0025]蓄电池电极的制造可以是复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：将半固体电极浆料连续分配到集流体上；将半固体电极浆料分隔为离散的部分；以及切割集流体以形成制成的电极。2.如权利要求1所述的方法，还包括：将所述制成的电极与通过分隔器插入的第二制成的电极邻接，以形成制成的电化学电池。3.如权利要求1所述的方法，其中，半固体电极浆料是无结合剂的。4.如权利要求1所述的方法，其中，半固体电极浆料经由固定分配机构进行分配。5.如权利要求4所述的方法，其中，集流体以大于大约每分钟1米的速率移动经过固定分配机构。6.如权利要求4所述的方法，其中，固定分配机构包括喷嘴，所述喷嘴被构造为当集流体经过该固定分配机构时以预定速率将半固体电极浆料分配到集流体的多个区域上。7.如权利要求1所述的方法，其中，半固体电极浆料经由可调的分配机构进行分配。8.如权利要求7所述的方法，其中，可调的分配机构是被构造为沿着z轴移动的喷嘴。9.如权利要求8所述的方法，其中，喷嘴将铸造间隙控制到小于1μm的精度。10.一种制造半固体电极的方法，包括：在第一板和第二板之间插入集流体材料的部分以形成分配表面；将半固体电极浆料连续分配到分配表面上；从两个板之间移除集流体材料的所述部分，以将半固体电极浆料分隔成离散的部分；以及切割集流体以形成半固体电...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：二四M技术公司，
类型：发明
国别省市：