[发明专利]用于通过形成来改善含硅阳极的电池的性能的方法和系统

说明书

用于通过形成来改善含硅阳极的电池的性能的系统和方法可以包括阴极、电解质和含硅阳极。电池可以经受包括以下一个或多个循环的形成过程：以1C倍率将电池充电到3.8伏特或更高，直到电池中的电流达到C/20，以及将电池放电到2.5伏特或更低。电池可以包括锂离子电池。电解质可以包括液体、固体或凝胶。阳极可以包括大于70％的硅。电池可以放电直到电流达到0.2C。电池可以以1C倍率或以0.2C倍率放电。电池可以处于充电和放电之间的休止期。

通过参考交叉引用相关申请/并入

本申请要求2019年8月23日提交的美国申请第16/549,926号的优先权，该申请的全部内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开的方面涉及能量产生和存储。更具体地，本公开的某些实施方案涉及用于通过形成来改善含硅阳极的电池的性能的方法和系统。

背景技术

用于电池阳极的常规方法可能是昂贵的、笨重的和/或低效的，例如，它们的实现可能是复杂和/或耗时的，并且可能限制电池寿命。

通过将这种系统与如本申请的其余部分中参考附图所阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对于本领域技术人员将变得显而易见。

概述

一种用于通过形成来改善包含硅阳极的电池的性能的系统和/或方法，基本上如结合附图中的至少一个中所示和/或所描述，如权利要求书中更完整地阐述的。

本公开的这些和其它优点、方面和新颖特征，以及其所示实施方案的细节将从以下描述和附图中得到更全面的理解。

附图的几个视图的简要说明

图1是根据本公开的示例性实施方案的具有超高压无钴阴极的电池的图。

图2示出了根据本公开的示例性实施方案的具有硅阳极的锂离子电池的循环性能，其使用在4.2V和3.2V之间循环的常规形成和第一循环方案。

图3示出了根据本公开的示例性实施方案的具有硅阳极的锂离子电池的循环性能，其使用在4.2V和3.2V之间循环的常规形成和第二循环方案。

图4示出了根据本公开的示例性实施方案的用于具有硅阳极的电池的形成工艺的工艺流程。

图5示出了根据本公开的示例性实施方案的具有使用新形成的在4.2V和3.2V之间循环的含硅阳极的锂离子电池的循环性能以及第一循环方案。

图6示出了根据本公开的示例性实施方案的具有使用新形成的在4.2V和3.2V之间循环的含硅阳极的锂离子电池的循环性能以及第一循环方案。

具体实施方式

图1是根据本公开的示例性实施方案的电池的图。参照图1，示出了电池100，其包括夹在阳极101和阴极105之间的隔板103，具有集电器107A和107B。还示出了耦合到电池100的负载109，示出了当电池100处于放电模式时的情况。在本公开中，术语“电池”可用于指示单个电化学电池、形成为模块的多个电化学电池和/或形成为组件的多个模块。

阳极101和阴极105与集电器107A和107B一起可以包括电极，电极可以包括电解质材料内的板或膜、或包含电解质材料，其中板可以提供用于包含电解质的物理屏障以及与外部结构的导电接触。在其它实施方案中，阳极板/阴极板浸没在电解质中，同时外壳提供电解质容纳。阳极101和阴极电耦合到集电器107A和107B，集电器107A和107B包括金属或其它导电材料，用于在形成电极时提供与电极的电接触以及对活性材料的物理支撑。