[发明专利]具有含碳涂层的电化学电池和电极及其制造方法

说明书

本文描述的实施例一般而言涉及具有含碳涂层的电化学电池和电极。在一些实施例中，电化学电池能够包括部署在阳极集电器上的阳极、部署在阴极集电器上的阴极以及部署在阳极和阴极之间的隔板。隔板具有与阴极相邻的第一侧和与阳极相邻的第二侧。电化学电池还包括部署在隔板上的涂层。涂层减少电化学电池中的枝晶形成。在一些实施例中，涂层能够包括硬碳。在一些实施例中，涂层能够具有介于大约100nm和大约20μm之间的厚度。在一些实施例中，涂层能够部署在隔板的第一侧上。

相关应用

本申请要求标题为“Electrochemical Cells with Multi-Layered Electrodesand Coated Separators and Methods of Making the Same”并于2020年6月24日提交的美国临时申请No.63/043,231；标题为“Electrochemical Cells with Multi-LayeredElectrodes and Coated Separators and Methods of Making the Same”并于2020年11月2日提交的美国临时申请No.63/108,560；标题为“Electrochemical Cells with Multi-Layered Electrodes and Coated Separators and Methods of Making the Same”并于2020年11月18日提交的美国临时申请No.63/115,387；以及标题为“ElectrochemicalCells with Multi-Layered Electrodes and Coated Separators and Methods ofMaking the Same”并于2021年3月8日提交的美国临时申请No.63/158,002，题为“具有多层电极和涂层隔板的电化学电池及其制造方法”的优先权和权益；其中每一个的公开内容都通过引用整体并入本文。

技术领域

本文描述的实施例一般而言涉及具有含碳涂层的电化学电池和电极。

背景技术

本文描述的实施例涉及包括具有碳的涂层的电极和电化学电池。电活性物质可以在电极表面附近成核，以在电化学电池中形成枝晶。类似的现象导致在电极上或电极附近形成镀层或板。在某一情况下，枝晶由迁移到成核位点的锂离子形成。当附加的锂离子迁移到成核位点并与成核位点键合时，枝晶就会生长。电化学电池的快速充电和放电会加剧枝晶生长和电镀，因为更快的充电和放电导致更高的离子移动密度。枝晶形成在电化学电池中有几个缺点。形成枝晶的电活性材料变得无法使用，并且可以从电活性材料中获得的能量在未来的循环中损失。这阻碍了容量保持。枝晶也会造成电化学电池中的短路。短路会在电化学电池中形成热点，最终导致火灾。通过指引电化学电池中电活性物质的移动，可以防止枝晶形成。

发明内容

本文描述的实施例一般而言涉及具有含碳涂层的电化学电池和电极。在一些实施例中，电化学电池可以包括部署在阳极集电器上的阳极、部署在阴极集电器上的阴极以及部署在阳极和阴极之间的隔板。隔板具有与阴极相邻的第一侧和与阳极相邻的第二侧。电化学电池还包括部署在隔板上的涂层。涂层减少了电化学电池中的枝晶形成。在一些实施例中，涂层可以包括硬碳。在一些实施例中，涂层可以具有介于大约100nm和大约20μm之间的厚度。在一些实施例中，涂层可以部署在隔板的第一侧上。在一些实施例中，该涂层可以是第一涂层，并且电化学电池还可以包括第二涂层，第二涂层部署在隔板的第二侧上。在一些实施例中，第二涂层可以包括Al₂O₃。

附图说明

图l是根据实施例的具有一个或多个涂层的电化学电池的框图。

图2是根据实施例的具有涂层的电化学电池的示意图。

图3是根据实施例的具有涂层的电化学电池的示意图。

图4是根据实施例的具有多个涂层的电化学电池的示意图。