[發明專利]用于生產具有超高能量密度的鋰電池的方法

有效

• 申請號: 201680058122.3
• 申請日: 2016-09-16
• 公開（公告）號: CN108140786B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 扎姆·阿茹娜;張博增
• 申請（專利權）人: 納米技術儀器公司
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/46;H01M4/136
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王海寧

1.一種用于生產鋰電池的方法，所述方法包括：

(A)制備多個導電多孔層、與第一液體電解質混合的陽極活性材料和任選的導電添加劑的多個濕陽極層、以及與第二液體電解質混合的陰極活性材料和任選的導電添加劑的多個濕陰極層，其中所述導電多孔層含有互連的導電通路和至少80體積％的孔；

(B)以交替方式堆疊并固結希望數量的所述導電多孔層和希望數量的所述濕陽極層，以形成具有不小于100μm的厚度的陽極電極；

(C)將多孔隔膜層置于與所述陽極電極接觸；

(D)以交替方式堆疊并固結希望數量的所述導電多孔層和希望數量的所述濕陰極層，以形成與所述多孔隔膜接觸的陰極電極，其中所述陰極電極具有不小于100μm的厚度；其中所述步驟(D)在步驟(B)之前或之后進行；以及

(E)將所述陽極電極、多孔隔膜和陰極電極組裝并密封在外殼中以生產所述鋰電池；

其中所述陽極活性材料在所述陽極電極中具有不小于20mg/cm²的材料質量負載量和/或所述陰極活性材料具有對于所述陰極電極中的有機或聚合物材料不小于15mg/cm²或對于無機和非聚合物材料不小于30mg/cm²的材料質量負載量。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述鋰電池是鋰離子電池并且所述陽極活性材料選自由以下各項組成的組：

(a)天然石墨、人造石墨、中間相碳微球(MCMB)和碳的顆粒；

(b)硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鐵(Fe)和鎘(Cd)；

(c)Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al或Cd與其他元素的合金或金屬間化合物，其中所述合金或金屬間化合物是化學計量的或非化學計量的；

(d)Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Fe、Ni、Co、Ti、Mn或Cd的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物、及其混合物或復合物；

(e)所述氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物和碲化物的預鋰化型式；

(f)預鋰化石墨烯片；以及

其組合。

3.如權利要求1所述的方法，其中所述陰極活性材料含有選自組的鋰插層化合物，該組由以下各項組成：鋰鈷氧化物、摻雜的鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、摻雜的鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、摻雜的鋰錳氧化物、鋰釩氧化物、摻雜的鋰釩氧化物、鋰混合金屬氧化物、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、磷酸錳鋰、鋰混合金屬磷酸鹽、金屬硫化物及其組合。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述第一液體電解質和/或所述第二液體電解質含有溶解在液體溶劑中的鋰鹽和聚合物以形成聚合物凝膠電解質，其中所述液體溶劑是水、有機溶劑、離子液體、或有機溶劑和離子液體的混合物。

5.如權利要求1所述的方法，其中所述第一液體電解質和/或所述第二液體電解質含有以不小于2M的濃度溶解在液體溶劑中的鋰鹽，其中所述液體溶劑是水、有機溶劑、離子液體、或有機溶劑和離子液體的混合物。

6.如權利要求1所述的方法，其中所述第一液體電解質和/或所述第二液體電解質含有以大于3.5M的濃度溶解在液體溶劑中的鋰鹽，其中所述液體溶劑是水、有機溶劑、離子液體、或有機溶劑和離子液體的混合物。

7.如權利要求1所述的方法，其中所述第一液體電解質和/或所述第二液體電解質含有以大于5.0M的濃度溶解在液體溶劑中的鋰鹽，其中所述液體溶劑是水、有機溶劑、離子液體、或有機溶劑和離子液體的混合物。