[發明專利]鋰離子二次電池電極及其形成方法

有效

• 申請號: 201210163880.5
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102800843A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: X.肖;A.T.蒂蒙斯;S.J.哈里斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393;H01M4/133
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

1.一種形成鋰離子二次電池的電極的方法，該方法包括：

將粘合劑和多個活性顆粒組合以便形成混合物；

用混合物對基板的表面進行涂覆以便形成被涂覆的物體，其中被涂覆的物體包括基板和由混合物形成并設置在該表面上的混合物層；

沿第一平面平移被涂覆的物體；

切割第一多個碳纖維以便形成第二多個碳纖維，其中第一多個碳纖維每一個具有第一平均長度，并且第二多個碳纖維每一個具有縱向軸線和小于第一平均長度的第二平均長度；

將第二多個碳纖維插入混合物層，以使第二多個碳纖維中至少一部分的每一個的縱向軸線不平行于第一平面，以便形成預形成件，其中第二多個碳纖維形成沿三個維度設置在混合物層中的桁架結構；以及

加熱預形成件以便形成設置在所述表面上的固化混合物層，并從而形成鋰離子二次電池的所述電極。

2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括以沿三個維度的隨機方位在混合物層中設置第二多個碳纖維，以使第二多個碳纖維的相鄰碳纖維的各個縱向軸線相交，以便形成桁架結構。

3.根據權利要求1所述的方法，其中桁架結構通過第二多個碳纖維的相鄰碳纖維限定，并且在第一形狀和第二形狀之間可撓且可反彈，所述第一形狀對應于鋰離子二次電池的放電期間鋰離子二次電池的未被鋰化狀態，所述第二形狀對應于鋰離子二次電池的充電期間鋰離子二次電池的被鋰化狀態。

4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括將第二多個碳纖維以一體積裝填分數裝填入混合物層，所述體積裝填分數小于或等于100份體積的混合物層中含大約40份體積的第二多個碳纖維。

5.根據權利要求2所述的方法，進一步包括在混合物層中將第二多個碳纖維中的至少一個連接到第二多個碳纖維中的至少相鄰的一個。

6.根據權利要求2所述的方法，進一步包括在混合物層中散置第二多個碳纖維和多個活性顆粒，以使多個活性顆粒在混合物層中接觸第二多個碳纖維。

7.根據權利要求6所述的方法，其中插入操作在桁架結構中基本均勻地分布多個活性顆粒。

8.一種鋰離子二次電池的電極，該電極包括：

具有表面的基板；以及

固化混合物層，被設置在所述表面上并被設置用于在鋰離子二次電池充電至被鋰化狀態期間引入多個鋰離子，以及在鋰離子二次電池放電至未被鋰化狀態期間釋放多個鋰離子，所述固化混合物層包括：

粘合劑；

涂覆有所述粘合劑的多個碳纖維；

其中所述多個碳纖維每一個具有縱向軸線和平均長度；

其中所述多個碳纖維中至少一部分的每一個的所述縱向軸線不平行于所述表面，以使所述多個碳纖維形成沿三個維度設置在所述固化混合物層中的桁架結構；以及

基本均勻地分布在所述桁架結構中的多個活性顆粒，其中每個所述多個活性顆粒可在鋰離子二次電池放電至未被鋰化狀態期間釋放多個鋰離子時的第一體積和鋰離子二次電池充電至被鋰化狀態期間引入多個鋰離子時的第二體積之間膨脹。

9.根據權利要求8所述的電極，其中所述多個碳纖維以沿三個維度的隨機方位設置在所述固化混合物層中，以使所述多個碳纖維的相鄰碳纖維的所述各個縱向軸線相交，以便形成所述桁架結構。

10.根據權利要求8所述的電極，其中每個所述多個碳纖維具有大約50:1至大約2000:1的平均縱橫比。