[發明專利]用于鋰離子陽極的石墨顆粒的各向同性自組裝

有效

• 申請號: 202010197644.X
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111653773B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 布倫南·坎貝爾;斯科特·莫尼史密斯;唐一帆;劉瀛
• 申請（專利權）人: 重慶金康新能源汽車有限公司
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京市萬慧達律師事務所 11111
• 代理人: 王蕊

本文涉及一種用于鋰離子陽極的石墨顆粒的各向同性自組裝，其中所描述的實施例總體上涉及改進電池單元內的導電路徑。在現有的電池單元中，由于電池單元內的復雜的導電路徑，可能存在高彎曲度。本文描述的實施例描述了一種方案，其可以在電極內定向顆粒，使得顆粒在通用方向上對準。對準顆?？梢栽试S在電池單元內的相對垂直的導電通路，這可以降低電池單元內的彎曲度。

背景技術

電動車輛(EV)越來越多地被用于替代傳統的燃氣發動機車輛。EV與傳統的燃氣發動機車輛相比具有若干優點，例如但不限于不需要太多的維護、環境友好和性能提高。然而，與依賴氣體作為動力的傳統氣體發動機車輛不同，EV依賴多個電池單元作為動力。利用電池單元作為動力源的當前缺點是，與再填充氣體罐所花費的時間相比，對電池單元充電所花費的時間。因此，需要改進EV內的電池單元的充電速率。

發明內容

本文描述的實施例總體上涉及改進電池單元內的導電路徑。通過改進電池單元內的導電路徑，可以認識到各種優點，諸如電池單元的快速充電。一種改善導電路徑的解決方案可包括包含陽極的電池單元。陽極可進一步包括集電器和與集電器接觸的陽極漿料。陽極漿料可包含第一組鍵合材料。電池單元還可以包括來自第一官能團的多種材料。在一個實施例中，第一官能團中的材料被配置成鍵合到第一組結合材料，以使陽極內的顆粒取向到垂直方向。電池單元還可包括陰極和置于陰極和陽極之間的隔板。

在一個實施方案中，第一官能團可部分由于集電器的材料組成而鍵合至集電器的周邊。在這樣的實施方案中，集電器內的一種或多種材料可具有與第一官能團的強鍵合親和力。在一個實施方案中，第一官能團是自組裝單層的一部分。在這樣的實施方案中，鍵合材料也可以是自組裝單層的一部分，使得鍵合材料和第一官能團之間的強鍵合親和力可以引起陽極內的一個或多個顆粒在特定方向上自組裝。在一個實施例中，自組裝單層可以包括烷硫醇。在這樣的實施方案中，第一官能團可以包含烷硫醇。在一個實施方案中，自組裝單層可包含一種或多種含硫硫醇。在這樣的實施方案中，第一官能團可以包含一種或多種含硫硫醇。在一個實施例中，鍵合材料可以包括金(Au)顆粒。

在一個實施方案中，陽極可包含一種或多種碳顆粒。至少由于可在碳顆粒之間以及碳顆粒和集電器之間形成的自組裝單層，一個或多個碳顆?？稍诟舭搴图娖髦g以垂直方向取向。在一個實施方案中，部分由于陽極內的顆粒在垂直方向上取向，鋰離子可以在垂直傳導路徑中在垂直方向上取向的一個或多個碳顆粒之間從陰極流動到陽極。垂直傳導通路可以在電池單元內導致很少至沒有扭曲。

附圖說明

圖1描繪了根據一個或多個實施例的電池單元。

圖2描述了根據現有系統的陽極內的碳顆粒。

圖3示出了根據一個或多個實施例的電池單元制造過程。

圖4示出了根據一個或多個實施例的陽極內的自對準碳顆粒。

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更好地理解本公開的特征、實施例和優點。

具體實施方式

本文描述的實施例總體上涉及改進電池單元內的導電路徑。通過改進電池單元內的導電路徑，可以認識到各種優點，諸如電池單元的快速充電。EV內的電池單元可以包含石墨基陽極。然而，石墨基陽極存在某些限制。例如，石墨基陽極可能包含相對高的彎曲度，因為在陽極中使用了“薄片”或“片狀”石墨顆粒。彎曲度可以是離子路徑與直線的偏差的量度。換句話說，當離子在充電過程期間從電池單元的陰極行進到電池單元的陽極時，由離子中的一個或多個采取的離子路徑可以包括許多曲線和轉彎。這種彎曲可能導致電池單元的充電時間更長，因為離子需要更長時間到達電池單元的陽極內的集電器。