[發(fā)明專利]包括選擇性滲透膜的電化學(xué)電芯、系統(tǒng)及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980012824.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN111712942A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳君政;N·奧塔;J·迪斯柯;Y·庫薩徹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 24M技術(shù)公司
• 主分類號(hào): H01M2/16
• 分類號(hào): H01M2/16;H01M4/13;H01M4/64;H01M8/0271;H01M10/056
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 李躍龍

本文描述的實(shí)施方案整體涉及包括選擇性滲透膜的電化學(xué)電芯和系統(tǒng)及其制造方法。在一些實(shí)施方案中，選擇性滲透膜可包括固態(tài)電解質(zhì)材料。在一些實(shí)施方案中，電化學(xué)電芯可包括設(shè)置在陰極集流體上的陰極、設(shè)置在陽極集流體上的陽極和設(shè)置在它們之間的選擇性滲透膜。在一些實(shí)施方案中，陰極和/或陽極可包括活性材料和傳導(dǎo)材料在液體電解質(zhì)中的漿料。在一些實(shí)施方案中，陰極液可不同于陽極液。在一些實(shí)施方案中，可優(yōu)化陰極液以改進(jìn)陰極的氧化還原電化學(xué)并且可優(yōu)化陽極液以改進(jìn)陽極的氧化還原電化學(xué)。在一些實(shí)施方案中，可構(gòu)造選擇性滲透膜以隔離陰極液與陽極液。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求題目為“HYBRID SEMI-SOLID/ALL SOLID-STATE ELECTRODES ANDBATTERY STACKS”并于2018年1月8日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/614,618；題目為“ELECTROCHEMICAL CELLS INCLUDING SELECTIVELY PERMEABLE MEMBRANES,SYSTEMS ANDMETHODS OF MANUFACTURING THE SAME”并于2018年4月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/662,919；和題目為“ELECTROCHEMICAL CELLS INCLUDING SELECTIVELY PERMEABLEMEMBRANES,SYSTEMS AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME”并于2018年6月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/686,283的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其每個(gè)的公開內(nèi)容通過引用完全并入本文。

背景技術(shù)

本文描述的實(shí)施方案整體涉及具有選擇性滲透膜的電化學(xué)電芯和系統(tǒng)及其制造方法。電池通常由固體電極、分隔體、電解質(zhì)和附屬部件例如包裝、熱管理、電芯平衡、電載流體合并至接線端中和/或其它這樣的部件組成。電極通常包括活性材料、傳導(dǎo)材料、粘合劑和其它添加劑。

用于制備電池的一些已知方法包括：用由溶解或分散在溶劑或水中的粘合劑、活性材料、和傳導(dǎo)添加劑組成的漿料涂覆金屬性基材(例如集流體)，蒸發(fā)溶劑或水，和壓延干燥的固體基體至規(guī)定厚度。然后將電極切割，與其它部件包裝，用電解質(zhì)浸潤(rùn)并然后將整個(gè)包裝密封。

這樣的已知方法通常包括復(fù)雜且昂貴的制造步驟例如鑄塑(casting)電極。用于生產(chǎn)電極的這些已知方法導(dǎo)致電池具有較低的容量、較低的能量密度和高的非活性組分與活性材料之比率。此外，在已知電極配方中使用的粘合劑可提高彎折度并降低電極的離子傳導(dǎo)率。

發(fā)明內(nèi)容

本文描述的實(shí)施方案整體涉及包括選擇性滲透膜的電化學(xué)電芯和系統(tǒng)及其制造方法。在一些實(shí)施方案中，選擇性滲透膜可包括固態(tài)電解質(zhì)材料。在一些實(shí)施方案中，電化學(xué)電芯可包括設(shè)置在陰極集流體上的陰極、設(shè)置在陽極集流體上的陽極和設(shè)置在它們之間的選擇性滲透膜。在一些實(shí)施方案中，陰極和/或陽極可包括活性材料和傳導(dǎo)材料在液體電解質(zhì)中的漿料。在一些實(shí)施方案中，陰極液可不同于陽極液。在一些實(shí)施方案中，可優(yōu)化陰極液以改進(jìn)陰極的氧化還原電化學(xué)并且可優(yōu)化陽極液以改進(jìn)陽極的氧化還原電化學(xué)。在一些實(shí)施方案中，可構(gòu)造選擇性滲透膜以隔離陰極液與陽極液。

在一些實(shí)施方案中，電化學(xué)電芯包括陽極，所述陽極包括陽極集流體、陽極材料和陽極液；陰極，所述陰極包括陰極集流體、陰極材料和陰極液；和設(shè)置在陽極和陰極之間的選擇性滲透膜，構(gòu)造該選擇性滲透膜以化學(xué)地和/或流體地(fluidically)隔離陽極與陰極。

在一些實(shí)施方案中，電化學(xué)電芯包括陽極，所述陽極包括陽極集流體和包括陽極液的半固體陽極材料；陰極集流體；第一陰極，所述第一陰極包括具有陰極液的半固體陰極材料，該第一陰極設(shè)置在陰極集流體上；設(shè)置在第一陰極上的第二陰極，該第二陰極包括活性材料、粘合劑、固態(tài)電解質(zhì)材料，并且經(jīng)構(gòu)造從而化學(xué)地和/或流體地隔離陽極與陰極；和經(jīng)構(gòu)造從而在陽極和陰極之間提供電隔離的常規(guī)分隔體。