[發(fā)明專(zhuān)利]用于二次電池電極的高固體含量糊配方

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580051518.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107078297A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇布拉曼亞·P·赫爾勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國(guó),趙靜

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年9月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/056,353號(hào)的權(quán)益，通過(guò)引用將該臨時(shí)申請(qǐng)以引用之方式全部并入本申請(qǐng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式大體涉及諸如電池的電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存裝置，且更具體地但不排他地，涉及用于二次電池電極的高固體含量糊配方(paste formulation)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的電池電極例如通過(guò)使用由活性材料組成的漿料而制造，這些活性材料具有適合的黏合劑和碳添加劑，所述漿料通過(guò)使用槽模工具(slot-die tool)而涂覆在薄金屬箔集電器上。電極經(jīng)干燥、壓延及切割至適合的尺寸以制造卷繞(wound)或堆疊電池。為避免涂層開(kāi)裂，尤其是較厚涂層開(kāi)裂，涂層需經(jīng)極慢地干燥。此外，槽模圖案涂覆工藝在涂層的前導(dǎo)邊緣(lead edge)和端部邊緣沉積額外材料，由此導(dǎo)致涂層均勻性問(wèn)題。

顯而易見(jiàn)，從成本和產(chǎn)率的角度來(lái)看，需要對(duì)涂層的更快干燥及改良的涂層均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一些實(shí)施方式，用于制造二次電池電極的高固體含量糊可包括：選自由負(fù)極活性材料和正極活性材料組成的組的活性材料；黏合劑；溶劑；和超分散劑；其中所述高固體含量糊具有選用于特定涂覆工具的比黏度以及組成，使得高固體含量糊在涂覆之后將維持沉積形狀，至少直至高固體含量糊已干燥為止，并且其中干燥涂層厚度范圍為自5微米至300微米。在實(shí)施方式中，所述高固體含量糊經(jīng)配制以用于形成包括正極活性材料的燒結(jié)片材，以用作用于電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存裝置制造的基板；具有正極活性材料的燒結(jié)片材具有一厚度，該厚度范圍為從3微米至260微米，且在一些實(shí)施方式中，該厚度范圍為從10微米至60微米。

根據(jù)一些實(shí)施方式，制備用于二次電池電極的制造的高固體含量糊的方法可包括：提供選自由負(fù)極活性材料和正極活性材料組成的組的活性材料；潤(rùn)濕所述活性材料以形成濕潤(rùn)的活性材料；提供黏合劑和溶劑；將黏合劑與溶劑組合以形成黏稠的黏合劑混合物；將濕潤(rùn)的活性材料與黏稠的黏合劑混合物在低剪切力混合器中組合以形成糊；提供超分散劑；和將超分散劑添加至糊中，以形成具有一比黏度的高固體含量糊。

根據(jù)一些實(shí)施方式，制備用于二次電池電極的制造的高固體含量糊的方法可包括：提供選自由負(fù)極活性材料和正極活性材料組成的組的活性材料；對(duì)活性材料進(jìn)行固相混合以形成固體混合物；提供黏合劑和溶劑；將固體混合物與黏合劑及溶劑組合以形成糊；提供超分散劑；和將超分散劑添加至糊中，以形成具有一比黏度的高固體含量糊。

附圖說(shuō)明

在結(jié)合附圖查看下文中對(duì)具體實(shí)施方式的描述之后，本公開(kāi)內(nèi)容的這些及其他方面及特征對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得顯而易見(jiàn)，在這些附圖中：

圖1是根據(jù)一些實(shí)施方式的電池的示意性截面表示；

圖2是根據(jù)一些實(shí)施方式的工藝流程，該工藝流程用于由包含水基負(fù)極活性材料的高固體含量糊制造電極。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施方式的工藝流程，該工藝流程用于由包含基于有機(jī)溶劑的正極活性材料的高固體含量糊制造電極。

圖4是根據(jù)一些實(shí)施方式的工藝流程，該工藝流程用于制造電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存裝置；

圖5和圖6分別是單元的充電曲線與放電曲線，所述單元包括根據(jù)一些實(shí)施方式制造的電極；

圖7和圖8分別是對(duì)照單元的充電曲線和放電曲線；

圖9是根據(jù)一些實(shí)施方式的設(shè)備示意性表示，所述設(shè)備用于形成鋰離子電池；和

圖10是根據(jù)一些實(shí)施方式的經(jīng)圖案化的燒結(jié)LCO片材的光學(xué)顯微照片。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將參照附圖詳述本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式，這些附圖提供作為本公開(kāi)內(nèi)容的說(shuō)明性實(shí)例，以便使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開(kāi)內(nèi)容。顯而易見(jiàn)，下文中的圖及實(shí)例并非意謂著將本公開(kāi)內(nèi)容的范圍限制至單一實(shí)施方式，而是其他實(shí)施方式通過(guò)互換描述或圖示的一些或全部元件亦有可能。此外，在本公開(kāi)內(nèi)容的某些元件可通過(guò)使用已知部件而部分或完全實(shí)施的情況下，將僅對(duì)這些已知部件中理解本公開(kāi)內(nèi)容所必需的那些部分進(jìn)行描述，并且對(duì)這些已知部件中其他部分的詳細(xì)描述將被省略，以便避免使本公開(kāi)內(nèi)容含糊不清。在本公開(kāi)內(nèi)容中，圖示單個(gè)部件的實(shí)施方式不應(yīng)被視作限制；相反，本公開(kāi)內(nèi)容意在包含包括多個(gè)相同部件的其他實(shí)施方式，反之亦然，除非本文中另有明確陳述。此外，本公開(kāi)內(nèi)容中任何術(shù)語(yǔ)并非意欲歸于罕見(jiàn)或特殊意義，除非本文中明確闡述如此。再者，本公開(kāi)內(nèi)容包含本文中通過(guò)說(shuō)明而指示的已知部件的目前及未來(lái)的已知同等物。