[发明专利]具有改善的离子电导率的电化学电池

说明书

本公开的电化学电池可以包括一个或多个多层电极。可以配置一个或两个多层电极，使得离集流体较远的第二层比离集流体较近的第一层具有更高的致密化抗性。这可以通过在第二层中包括多个非活性陶瓷颗粒来实现。因此，电极的压延导致了第一层的更大压缩，产生了有利的孔隙率分布。与已知系统相比，其可以改善电极的离子电导率。

技术领域

本公开涉及用于包括复合多孔电极的电化学装置的装置和方法。更具体地，所公开的实施方案涉及用于电池的多层电极。

背景技术

随着对化石燃料的依赖越来越不合乎期望，环境友好的能源变得越来越重要。诸如太阳能、风能等的大多数非化石燃料能源都需要某种储能部件以最大限度地发挥作用。因此，电池技术已经成为未来能量生产和分配的重要方面。与本公开最相关的是，对二次(即，可充电)电池的需求已在增加。在这些类型的电池中使用了电极材料和电解质的各种组合，例如铅酸、镍镉(nickel cadmium，NiCad)、镍金属氢化物(nickel metal hydride，NiMH)、锂离子(Li-ion)和锂离子聚合物(Li-ion聚合物)。

发明内容

本公开提供了与具有一个或多个多层电极的电化学电池有关的系统、装置和方法。

在一些实施方案中，电化学电池可包括：处于分隔体的相对侧的第一电极和第二电极，所述第一电极包括层叠在集流体衬底上的活性材料复合物；其中，所述第一电极的所述活性材料复合物包含：第一层，所述第一层与所述集流体衬底相邻并且与所述集流体衬底接触，所述第一层包括多个第一活性材料颗粒；第二层，所述第二层在所述第一层与所述分隔体中间，所述第二层包括多个第二活性材料颗粒和多个非活性陶瓷颗粒，使得所述第二层被配置为具有高于所述第一层的孔隙率。

在一些实施方案中，一种制造电化学电池电极的方法可包括：通过将第一活性材料复合物涂覆至集流体衬底上来形成第一层，其中所述第一活性材料复合物包括多个第一活性材料颗粒；通过将第二活性材料复合物涂覆至所述第一层上来形成第二层，其中所述第二活性材料复合物包括多个第二活性材料颗粒和多个非活性颗粒，所述非活性颗粒的硬度大于所述第一活性材料颗粒的硬度，使得所述第二层被配置为具有低于所述第一层的整体可压缩性(overall compressibility)；其中，所述第一层、所述第二层和所述集流体衬底共同形成复合电极；以及，通过压延所述复合电极使所述第一层被压缩的程度大于所述第二层。

在一些实施方案中，一种制造电化学电池电极的方法可包括：通过将第一活性材料复合物涂覆至集流体衬底上来形成第一层，其中所述第一活性材料复合物包括多个第一活性材料颗粒；通过将第二活性材料复合物涂覆至所述第一层上来形成第二层，其中所述第二活性材料复合物包括多个第二活性材料颗粒和多个非活性陶瓷颗粒，使得所述第二层被配置为具有大于所述第一层的致密化抗性；其中，所述第一层、所述第二层和所述集流体衬底共同形成复合电极；以及，通过将压缩力施加至所述第二层的暴露面来压延所述复合电极；其中压延所述电极使所述第一层被压缩的程度大于所述第二层。

各特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方案中独立地实现，或者可以在另一些实施方案中组合，其更多细节可以参考以下描述和附图来看到。

附图说明

图1是说明性电化学电池的示意性截面图。

图2是电化学电池的说明性电极部分的示意性截面图。

图3是根据本公开多个方面的具有多层阳极电极的说明性电化学电池的一部分的截面图。

图4是根据本公开多个方面的具有多层阳极电极的另一说明性电化学电池的一部分的截面图。

图5是根据本公开多个方面的具有多层阳极电极的另一说明性电化学电池的一部分的截面图。

图6是根据本公开多个方面的具有多层阴极电极的另一说明性电化学电池的一部分的截面图。