[發明專利]用于具有減少的粘合劑含量的干電極膜的組合物和方法

在審

• 申請號: 201980047108.7
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN112424973A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 尤迪·尤迪;希厄·明赫·東;申俊昊
• 申請（專利權）人: 麥斯韋爾技術股份有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1391;H01M4/62;H01G11/28;H01G11/32;H01G11/42;H01G11/46;H01G11/50;H01G11/06;H01M4/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 曲在丹

本申請描述了用于制備包括減少的粘合劑含量的干陰極電極膜的材料和方法。陰極電極膜可以是包括單一粘合劑的自支撐膜。粘合劑的負載量可以為3重量％或更低。在第一方面中，提供了一種用于制備儲能設備的自立式干電極膜的方法，該方法包括無破壞性混合陰極活性材料、多孔碳和可選的導電碳以形成活性材料混合物，向該活性材料混合物中添加單種可原纖化的粘合劑，無破壞性混合以形成電極膜混合物，和壓延該電極膜混合物以形成自立式電極膜。

任何優先權申請的引證

本申請要求享有2018年5月14日提交的題為“具有減少的粘合劑含量的干陰極電極膜的組合物和方法”的美國臨時專利申請號62/671,012的優先權的權益，該申請出于所有目的通過引用將其全文引入本文中。

技術領域

本發明一般涉及儲能設備，并具體而言涉及具有減少的粘合劑含量的陰極電極膜(cathode electrode films)的材料和方法。

背景技術

電能存儲單元被廣泛用于向電子、機電、電化學和其他有用設備供電。這種單元包括電池如一次化學電池和二次(可充電)電池，燃料電池和各種電容器，包括超級電容器。為了增強實際使用情況下的儲能效用，需要提高包括電容器和電池在內的儲能設備的儲能容量。

發明內容

為了概述本發明以及相對于現有技術實現的優點，在此描述了本發明的某些目的和優點。在本發明的任何具體實施方式中，并非所有這些目的或優點都可以實現。因此，例如，本領域技術人員將會認識到，本發明可以以實現或優化如本文所教導的一個優點或一組優點的方式進行實現或實施，而不必實現本文中可以教導或建議的其他目的或優點。

在一些實施方式中，提供了一種干陰極電極膜。干陰極膜可以有利地是包含電池陰極活性材料的自立式電極膜，并且具有小于約3％的單種可原纖化粘合劑的粘合劑負載量。

在第一方面中，公開了一種制造儲能設備的干電極膜的方法。該方法包括將活性材料與多孔碳材料混合而形成干活性材料混合物，將該干活性材料混合物與干粘合劑混合而形成干電極膜混合物，和壓延該干電極膜混合物而形成粘合劑負載量至多約2重量％的自立式干電極膜。

在第二方面中，公開了一種儲能設備的干電極膜。該干電極膜包含90重量％-約99重量％的干活性材料和至多約2重量％的干粘合劑，其中該干電極膜是自支撐的。

所有這些實施方式都旨在處于本文公開的本發明的范圍內。根據以下參考附圖對優選實施方式的詳細描述，本發明的這些和其他實施方式對于本領域技術人員將變得顯而易見，本發明不限于所公開的任何具體優選實施方式。

附圖說明

圖1描繪了包含降低的粘合劑含量的儲能設備的實施方式。

圖2是顯示制備電極膜混合物的工藝的一個實施方式的流程圖。

圖3A-3F是顯示根據實施例3的包括PTFE作為唯一粘合劑的各種陰極活性材料膜的電壓相對于比容數據的線圖，如下所示：圖3A-NMC811，圖3B-NMC111，圖3C-NMC532，圖3D-NCA，圖3E-NMC622和圖3F-硫碳復合材料。

圖4是根據實施例4，顯示具有干涂陰極和負極的第一電池以及具有濕涂陰極和負極的第二電池的對照容量保持率數據的容量保持率相對于放電C-速率的線圖。

圖5是根據實施例5，顯示具有NMC111作為陰極活性材料的五個電池在2C放電速率下的容量保持率數據的容量保持率相對于放電C速率的線圖。

圖6是根據實施例6，顯示具有干電極的電池使用恒定電流充電和放電速率在100％放電深度(DOD)下循環的循環性能數據的容量保持率與循環次數的線圖。