[发明专利]用于二次电池电极的高固体含量糊配方

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月26日提交的美国临时申请第62/056,353号的权益，通过引用将该临时申请以引用之方式全部并入本申请中。

技术领域

本公开内容的实施方式大体涉及诸如电池的电化学能量储存装置，且更具体地但不排他地，涉及用于二次电池电极的高固体含量糊配方(paste formulation)。

背景技术

传统的电池电极例如通过使用由活性材料组成的浆料而制造，这些活性材料具有适合的黏合剂和碳添加剂，所述浆料通过使用槽模工具(slot-die tool)而涂覆在薄金属箔集电器上。电极经干燥、压延及切割至适合的尺寸以制造卷绕(wound)或堆叠电池。为避免涂层开裂，尤其是较厚涂层开裂，涂层需经极慢地干燥。此外，槽模图案涂覆工艺在涂层的前导边缘(lead edge)和端部边缘沉积额外材料，由此导致涂层均匀性问题。

显而易见，从成本和产率的角度来看，需要对涂层的更快干燥及改良的涂层均匀性。

发明内容

根据一些实施方式，用于制造二次电池电极的高固体含量糊可包括：选自由负极活性材料和正极活性材料组成的组的活性材料；黏合剂；溶剂；和超分散剂；其中所述高固体含量糊具有选用于特定涂覆工具的比黏度以及组成，使得高固体含量糊在涂覆之后将维持沉积形状，至少直至高固体含量糊已干燥为止，并且其中干燥涂层厚度范围为自5微米至300微米。在实施方式中，所述高固体含量糊经配制以用于形成包括正极活性材料的烧结片材，以用作用于电化学能量储存装置制造的基板；具有正极活性材料的烧结片材具有一厚度，该厚度范围为从3微米至260微米，且在一些实施方式中，该厚度范围为从10微米至60微米。

根据一些实施方式，制备用于二次电池电极的制造的高固体含量糊的方法可包括：提供选自由负极活性材料和正极活性材料组成的组的活性材料；润湿所述活性材料以形成湿润的活性材料；提供黏合剂和溶剂；将黏合剂与溶剂组合以形成黏稠的黏合剂混合物；将湿润的活性材料与黏稠的黏合剂混合物在低剪切力混合器中组合以形成糊；提供超分散剂；和将超分散剂添加至糊中，以形成具有一比黏度的高固体含量糊。

根据一些实施方式，制备用于二次电池电极的制造的高固体含量糊的方法可包括：提供选自由负极活性材料和正极活性材料组成的组的活性材料；对活性材料进行固相混合以形成固体混合物；提供黏合剂和溶剂；将固体混合物与黏合剂及溶剂组合以形成糊；提供超分散剂；和将超分散剂添加至糊中，以形成具有一比黏度的高固体含量糊。

附图说明

在结合附图查看下文中对具体实施方式的描述之后，本公开内容的这些及其他方面及特征对本领域的普通技术人员来说将变得显而易见，在这些附图中：

图1是根据一些实施方式的电池的示意性截面表示；

图2是根据一些实施方式的工艺流程，该工艺流程用于由包含水基负极活性材料的高固体含量糊制造电极。

图3是根据一些实施方式的工艺流程，该工艺流程用于由包含基于有机溶剂的正极活性材料的高固体含量糊制造电极。

图4是根据一些实施方式的工艺流程，该工艺流程用于制造电化学能量储存装置；

图5和图6分别是单元的充电曲线与放电曲线，所述单元包括根据一些实施方式制造的电极；

图7和图8分别是对照单元的充电曲线和放电曲线；

图9是根据一些实施方式的设备示意性表示，所述设备用于形成锂离子电池；和

图10是根据一些实施方式的经图案化的烧结LCO片材的光学显微照片。

具体实施方式

现将参照附图详述本公开内容的实施方式，这些附图提供作为本公开内容的说明性实例，以便使得本领域的技术人员能够实践本公开内容。显而易见，下文中的图及实例并非意谓着将本公开内容的范围限制至单一实施方式，而是其他实施方式通过互换描述或图示的一些或全部元件亦有可能。此外，在本公开内容的某些元件可通过使用已知部件而部分或完全实施的情况下，将仅对这些已知部件中理解本公开内容所必需的那些部分进行描述，并且对这些已知部件中其他部分的详细描述将被省略，以便避免使本公开内容含糊不清。在本公开内容中，图示单个部件的实施方式不应被视作限制；相反，本公开内容意在包含包括多个相同部件的其他实施方式，反之亦然，除非本文中另有明确陈述。此外，本公开内容中任何术语并非意欲归于罕见或特殊意义，除非本文中明确阐述如此。再者，本公开内容包含本文中通过说明而指示的已知部件的目前及未来的已知同等物。