具有增强集电器的电化学电池及其生产方法技术

本文描述的实施方案涉及具有增强集电器的电化学电池和电极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强集电器的电化学电池及其生产方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求
2021
年3月
30
日提交的美国临时申请第
63/167,741
号和
2021
年9月
29
日提交的美国临时申请第
63/249,863
号的优先权和权益，这两项申请的标题都是“具有增强集电器的电化学电池及其生产方法
(Electrochemical Cells with Reinforced Current Collectors and Methods of Producing the Same)”，其公开内容通过引用由此整体并入
。


[0003]本文描述的实施方案涉及具有增强集电器的电极和电化学电池及它们的生产方法
。

技术介绍

[0004]本文描述的实施方案总体上涉及具有增强集电器的电化学电池
。
在操作期间，电化学电池的组件可以膨胀和收缩
。
这种膨胀和收缩可能是由于电池中的温度波动以及机械刺激造成的
。
电化学材料可以包含在膨胀和收缩的组件中
。
与电极材料耦接的集电器也可能膨胀和收缩
。
集电器材料的膨胀和收缩可能会导致与集电器耦接的电极材料中出现褶皱
、
间隙
、
不连续和压缩部分
。
这种缺陷也可能出现在集电器本身中
。
这些缺陷可能妨碍电池寿命，使电极材料的各个部分无法使用
。
即使具有高拉伸强度或高弹性模量的集电器材料仍可能非弹性地变形，随着时间的推移而导致电极中的非弹性变形
。
具有高弹性模量的工程集电器材料可能是昂贵的
。
减少电池中这种缺陷的形成的系统可以保持电化学电池性能
。

技术实现思路

[0005]本文描述的实施方案涉及具有增强集电器的电化学电池和电极
。
在一些实施方案中，一种电极可以包含集电器和设置在所述集电器的第一侧上的电极材料
。
增强层可以设置在所述集电器的第二侧上
。
所述增强层可以具有足以减少在所述电极的操作期间在所述集电器上产生的拉伸量的弹性模量
。
在一些实施方案中，聚合物膜可以设置在所述增强材料上
。
在一些实施方案中，所述电极可以进一步包含设置在所述增强材料和所述聚合物膜之间的粘性聚合物
。
在一些实施方案中，所述增强材料可以具有小于约
10
μ
m
的厚度
。
在一些实施方案中，所述增强层可以包含粘性聚合物
。
在一些实施方案中，粘性聚合物可以设置在所述增强材料和所述集电器之间
。
在一些实施方案中，设置在所述增强材料和所述集电器之间的所述粘性聚合物可以包含弹性体和交联聚合物中的至少一种
。
附图说明
[0006]图1是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的框图
。
[0007]图2是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0008]图
3A
‑
3B
是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0009]图
4A
‑
4B
是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0010]图
5A
‑
5B
是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0011]图6是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0012]图
7A
‑
7B
是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0013]图
8A
‑
8B
是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电极的图示
。
[0014]图9是根据一个实施方案的具有集电器增强系统的电化学电池的图示
。
[0015]图
10
是生产具有集电器增强系统的电极的方法的框图
。
具体实施方式
[0016]本文描述的实施方案涉及具有集电器增强系统的电极和电化学电池及它们的生产方法
。
在一些实施方案中，电化学电池和电极可以包含集电器，该集电器具有与其耦接的增强材料
。
增强集电器可以允许构造具有更薄的集电器的电极
。
这允许使用更少的集电器材料并降低成本
。
此外，具有增强集电器的电化学电池可以潜在地具有更低的质量和增加的能量和功率密度
。
在一些实施方案中，本文描述的电化学电池可以包含半固体阴极和
/
或半固体阳极
。
在一些实施方案中，本文描述的半固体电极可以是无粘结剂的和
/
或可以使用比常规电池制造中所通常使用更少的粘结剂
。
本文描述的半固体电极可以被调配成浆料，使得电解质包含在浆料调配物中
。
这与常规电极，例如压延电极形成对比，在常规电极中，一旦电化学电池被设置在容器，例如袋或罐中，电解质通常被加入到电化学电池中
。
[0017]在一些实施方案中，本文描述的电极材料可以是可流动的半固体或浓缩的液体组合物
。
在一些实施方案中，可流动的半固体电极可以包含电化学活性材料
(
阳极或阴极颗粒或微粒
)
和任选的导电材料
(
例如，碳
)
于非水液体电解质中的悬浮液
。
在一些实施方案中，活性电极颗粒和导电颗粒可以共悬浮在电解质中，以产生半固体电极
。
在一些实施方案中，本文描述的电极材料可以包含常规电极材料
(
例如，包含锂金属
)。
[0018]电极
、
电解质溶液和可以用于制备其的方法的实例描述于
2014
年3月
10
日提交的标题为“具有半固体阴极和高能量密度阳极的不对称电池
(Asymmetric Battery Having aSemi
‑
Solid Cathode and High Energy Density Anode)”的美国专利第
9,437,864
号
(
在下文中称为“'864
专利”)
中，其全部公开内容通过引用由此并入
。
电极
、
电解质溶液和可以用于制备其的方法的另外的实例描述于
2013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.
一种电极，其包括：集电器；电极材料，所述电极材料设置在所述集电器的第一侧上；和增强层，所述增强层设置在所述集电器的第二侧上，所述增强层的弹性模量大于所述集电器的弹性模量
。2.
根据权利要求1所述的电极，其进一步包括：聚合物膜，所述聚合物膜设置在所述增强层的第一侧上，所述增强层的所述第一侧与所述增强层的第二表面相反，所述增强层的所述第二侧与所述集电器的所述第一侧耦接
。3.
根据权利要求1所述的电极，其中所述电极包含设置在所述增强层和所述集电器之间的聚合物粘合剂
。4.
根据权利要求3所述的电极，其中所述聚合物粘合剂包含至少一种弹性体或交联聚合物
。5.
根据权利要求1所述的电极，其中所述集电器包含多个孔
。6.
根据权利要求1所述的电极，其中所述增强层包含硅酸钠
、
陶瓷粉末
、
玻璃粉末
、
玻璃纤维
、
碳纳米管
、
碳纳米纤维或碳纤维中的至少一种
。7.
根据权利要求1所述的电极，其中所述增强层的弹性模量足以减少在所述电极的操作期间在所述集电器上产生的拉伸量和机械应力
。8.
根据权利要求1所述的电极，其中所述增强层具有小于约
10
μ
m
的厚度
。9.
根据权利要求1所述的电极，其中所述电极材料是半固体电极材料，所述半固体电极材料包含液体电解质中的活性材料和导电材料
。10.
根据权利要求1所述的电极，其中所述电极材料是阳极材料，所述电极进一步包括设置在所述集电器和所述阳极材料之间的含锂层
。11.
一种电极，其包括：集电器，所述集电器具有多个孔；电极材料，所述电极材料设置在所述集电器的第一侧上；和增强层，所述增强层设置在所述集电器的第二侧上，使得所述增强层至少部分地填充由所述集电器中的所述多个孔产生的空隙体积，以形成增强集电器，所述增强层的弹性模量大于所述集电器的弹性模量
。12.
根据权利要求
11
所述的电极，其进一步包括：聚合物膜，所述聚合物膜设置在所述增强层的第一侧上，所述增强层的所述第一侧与所述增强层的第二侧相反，所述增强层的所述第二侧与所述集电器的所述第一侧耦接
。13.
根据权利要求
11
所述的电极，其中所述电极包含设置在所述增强层和所述集电器之间的聚合物粘合剂
。14.
根据权利要求
11
所述的电极，其中用于增强层的所述材料完...

【专利技术属性】
技术研发人员：草地雄树，太田直树，陈君政，
申请(专利权)人：二四M，
类型：发明
国别省市：