[发明专利]制造包括捕获电解质的聚合物基质的电极的方法

说明书

本发明涉及用于制造包括捕获电解质的聚合物基质的电极的方法，该方法包括以下步骤：a)制造组合物的步骤，该组合物包括旨在包括在电极构成中的成分；b)由组合物在载体上形成电极的步骤；其特征在于：步骤a)中制造的组合物是膏状组合物，在0.1s^‑1的剪切梯度和环境温度下测得的动态粘度大于5000Pa.s；制造步骤包括将旨在包括在电极构成中的成分引入混合器中，其中两个同向旋转的互穿螺杆在封闭的套筒中旋转，并混合其中的成分，制造步骤在低于100℃的温度下进行。

描述

技术领域

本发明涉及用于制造电极的方法，该电极包括捕获电解质的聚合物基质，更具体地，该电解质为能够与聚合物基质形成凝胶的液体电解质(在这种情况下，电极可称为离子凝胶电极)，提供该电极以结合在电化学蓄电池中。

本发明的一般领域可以定义为能量存储装置的领域，特别是电化学蓄电池的领域。

现有技术

电化学蓄电池的工作原理是适用于输送电流的电化学电池，因为它们中的每一个中都存在一对由电解质分开的电极(分别为正电极和负电极)，电极包含适合根据氧化还原反应进行反应的特定材料，由此在电流的起源处存在电子交换，以及通过电解质的媒介从一个电极传输到另一个电极的离子交换。

在采用该原理的蓄电池中，以在电极处(更具体地，在电极活性材料上)发生金属元素嵌入/解嵌的原理工作的蓄电池，并被称为金属离子蓄电池(例如，Li离子、Na离子、K离子、Ca离子、Mg离子或Al离子)已取代其他类型的蓄电池，例如铅酸蓄电池和Ni-MH蓄电池，特别是它们在能量密度方面的性能。事实上，M离子蓄电池，例如Li离子蓄电池，特别是能够获得明显大于Ni-MH和Ni-Cd蓄电池(范围可为50至100Wh.kg^-1)和铅酸蓄电池(范围可为30至35Wh.kg^-1)更大的重量能量密度和体积能量密度(可大于180Wh.kg^-1)。

从功能的角度来看，在金属离子蓄电池中，在产生电流的起源处(即当蓄电池处于放电模式时)的反应涉及通过传导金属离子的电解质传输来自负电极的金属阳离子，这些金属阳离子嵌入到正电极的受体网络中，而来自负电极处的反应的电子将供应外部电路，正电极和负电极连接到该外部电路。

更具体地，在Li离子蓄电池的情况下，正电极可包括锂基磷酸盐材料(例如，LiFePO₄)、任选取代的锂化锰氧化物(例如LiMn₂O₄)、具有x+y+z＝1的锂镍锰钴基材料LiNi_xMn_yCo_zO₂(也简称NMC)作为锂嵌入材料，如LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂或LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂，具有x+y+z＝1的锂镍钴铝基材料LiNi_xCo_yAl_zO₂(也简称NCA)，例如LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂。

作为锂嵌入材料，负电极可以包括含碳材料，比如石墨；硅基化合物，比如碳化硅SiC或氧化硅SiO_x；锂化钛氧化物，例如Li₄Ti₅O₁₂；锂-锗合金；或例如这些锂嵌入材料中的几种的混合物，比如包括石墨和硅基化合物的混合物。

如上所述，在负电极和正电极之间设置有电解质，这将使离子(通常来自电解质中存在的金属盐)在充电时从正电极向负电极移动，放电时反之亦然。