[发明专利]预锂化储能装置

说明书

一种储能装置可以包括第一电极、第二电极和在第一电极和第二电极之间的隔膜，其中，第一电极包括电化学活性材料和多孔碳材料，第二电极包括元素锂金属和碳颗粒。一种制造储能装置的方法可以包括形成第一电极和第二电极，并且在第一电极和第二电极之间插入隔膜，其中，形成第一电极包括组合电化学活性材料和多孔碳材料，并且形成第二电极包括组合元素锂金属和多个碳颗粒。

通过引用并入在先申请

本申请要求2017年2月21日提交的美国临时专利申请第62/461,350号的优先权。前述申请的全部公开内容通过引用全部明确结合于此。

技术领域

本公开总体上涉及预锂化混合储能装置电极的组合物、实现这种电极的储能装置以及相关方法。

背景技术

储能装置(例如，基于锂离子、钠离子、钾离子、镁离子和/或铝离子的储能装置)可用于为各种电子装置供电。例如，使用这些材料的电池和/或电容器可以在各种应用中实现，包括例如风力发电系统、不间断电源系统(UPS)、光伏发电和/或工业机械和运输系统中的能量回收系统。许多这样的系统受益于既能输送高能量又能输送高功率的能源。这种电池和/或电容器的电极可能在电极制造期间经历预掺杂工艺。

发明内容

在一些方面，储能装置可以包括第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的隔膜，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括碳颗粒和元素金属。元素金属可以包括元素锂金属、基本上由元素锂金属组成、或由元素锂金属组成。

在第一方面，提供了一种组件，包括：第一电极，其包括电化学活性材料和第一多孔碳颗粒；第二电极，其包括嵌锂的碳颗粒和元素锂金属；以及所述第一电极和所述第二电极之间的隔膜。

在第一方面的实施方式中，提供了组件，其中，第一多孔碳颗粒包括活性碳。

在第一方面的实施方式中，提供了组件，其中，第二电极还包括第二多孔碳颗粒。

在第一方面的实施方式中，提供了组件，其中，第二多孔碳颗粒包括导电碳。

在第一方面的实施方式中，提供了该组件，还包括覆盖元素锂金属的暴露部分的固体电解质界面(SEI)层。在第一方面的实施方式中，提供组件，其中，元素锂金属具有原始表面。

在第一方面的实施方式中，提供组件，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括独立式电极膜。

在第一方面的实施方式中，提供了该组件，其中，嵌锂的碳颗粒包括石墨颗粒。

在第一方面的实施方式中，提供组件，其中，第二电极还包括硅颗粒。

在第一方面的实施方式中，提供组件，其中，第二电极还包括粘合剂。

在第一方面的实施方式中，提供了组件，其中，粘合剂包括羧甲基纤维素。

在第一方面的实施方式中，提供了组件，其中，元素锂金属包括分散在嵌锂的碳颗粒中以形成均匀膜的元素锂金属颗粒。

在第一方面的实施方式中，提供组件，其中，第一电极和第二电极中的至少一个包括聚四氟乙烯(PTFE)粘合剂。

在第一方面的实施方式中，提供组件，其中，第一电极和第二电极中的至少一个是不含溶剂残留物的干法电极膜。

在第一方面的实施方式中，提供了一种储能装置，其通过包括使组件与电解质接触的方法制造。

在第一方面的实施方式中，提供储能装置，其中，该方法包括在组件与电解质接触时预锂化第二电极。