[發(fā)明專利]用于鋰金屬電池的負(fù)極組件，以其制備的鋰金屬電池及相關(guān)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010136640.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111640993A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫用圭;杰奎琳·洪;胡啟朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麻省固能控股有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0585
• 分類號(hào): H01M10/0585;H01M10/052
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 馮永貞

本發(fā)明涉及用于鋰金屬電池的負(fù)極組件，以其制備的鋰金屬電池及相關(guān)方法。一種負(fù)極組件片，其包括夾在一對(duì)隔板層之間的鋰金屬層，以簡(jiǎn)化鋰金屬的處理，從而促進(jìn)快速有效的堆疊的卷芯的組裝。在一些實(shí)施方式中，隔板層被壓力層壓至鋰金屬層而無(wú)需任何粘合劑。在一些實(shí)施方式中，堆疊的卷芯是通過(guò)將負(fù)極組件片與正極片交替地堆疊來(lái)制造。在一些實(shí)施方式中，在將一個(gè)或多個(gè)隔板層壓至鋰金屬層之前，將有益于鋰金屬層的功能性涂層提供給一個(gè)或多個(gè)隔板層。還描述了使用根據(jù)本公開(kāi)的方面制造的堆疊的卷芯制成的鋰金屬電池。

相關(guān)申請(qǐng)數(shù)據(jù)

本申請(qǐng)要求于2019年3月1日提交的名稱為“NEW STACK JELLY-ROLL STRUCTUREUSING LAMINATION ON LITHIUM-METAL ANODE”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/812,472號(hào)和于2019年4月8日提交的名稱為“NEW STACK JELLY-ROLL STRUCTURE USING LAMINATION ONLITHIUM-METAL ANODE”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/830,620號(hào)以及于2019年4月11日提交的名稱為“NEW STACK JELLY-ROLL STRUCTURE USING LAMINATION ON LITHIUM-METALANODE”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/832,665號(hào)的優(yōu)先權(quán)的利益，其每一個(gè)通過(guò)引用全部并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及電化學(xué)裝置領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及用于鋰金屬電池的負(fù)極組件，以其制備的鋰金屬電池及相關(guān)方法。

背景技術(shù)

由于其高的重量和體積能量密度，鋰金屬電池具有成為許多需要此類特性的應(yīng)用(包括電動(dòng)汽車和移動(dòng)電子設(shè)備等)的首選電池的潛力。然而，鋰金屬電池的制造具有必須克服的挑戰(zhàn)，以使生產(chǎn)鋰金屬電池的成本在經(jīng)濟(jì)上可行。一些挑戰(zhàn)來(lái)源于鋰金屬的固有特性。鋰金屬是發(fā)火金屬，由于其“粘性”，輕便和柔軟度，與其一起使用具有挑戰(zhàn)性，尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，特別是在處理和加工薄層(例如，小于20微米)時(shí)，這對(duì)于在商業(yè)級(jí)鋰金屬電池中使用可能是理想的。

發(fā)明內(nèi)容

在一些方面，本公開(kāi)涉及一種制造鋰金屬電池的方法。該方法包括：組裝堆疊的卷芯，該堆疊的卷芯的組裝包括：提供多個(gè)負(fù)極組件片，每個(gè)負(fù)極組件片包括被壓力層壓在第一隔板和第二隔板之間的鋰金屬層；提供多個(gè)正極片；并且將負(fù)極組件片和多個(gè)正極片彼此交替地堆疊，以形成堆疊的卷芯。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，形成負(fù)極組件片，其中，該形成包括：形成包括第一隔板、鋰金屬層和第二隔板的層壓幅材(web)；并切割該層壓幅材，以形成負(fù)極組件片。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，形成該層壓幅材包括：使第一隔板和第二隔板與鋰金屬接觸以形成多層結(jié)構(gòu)，并向該多層結(jié)構(gòu)施加壓力以形成層壓幅材。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，向多層結(jié)構(gòu)施加壓力包括將多層結(jié)構(gòu)輸送通過(guò)夾輥。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，該第一隔板包括用于鋰金屬層的功能性涂層，并且該功能性涂層與鋰金屬層接觸。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，該功能性涂層包括陶瓷材料。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，該功能性涂層包括氟化鋰。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，該功能性涂層包括碳酸鋰。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，形成負(fù)極組件片，其中，該形成包括：形成包括第一隔板、鋰金屬層和第二隔板的層壓幅材；其中，該第一隔板包括與鋰金屬層接觸的功能性涂層；并切割該層壓幅材以形成負(fù)極組件片。

在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，形成該層壓幅材包括：使第一隔板和第二隔板與鋰金屬接觸以形成多層結(jié)構(gòu)，并向該多層結(jié)構(gòu)施加壓力以形成層壓幅材。