[發明專利]鋰離子電化學電池的電極和具有定制的孔隙率的組合物

在審

• 申請號: 202011296604.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112820850A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: N·希門尼斯;I·C·哈拉萊;M·P·巴羅;R·克
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/36;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張琦璐;楊思捷

1.鋰離子電化學電池的電極，所述電極包括：

集流體；和

由設置在所述集流體上的第一電極組合物形成的第一層，并且所述第一電極組合物包含：

粘合劑組分；

分散在所述粘合劑組分中的導電填料組分；以及

分散在所述粘合劑組分和所述導電填料組分中的活性材料組分；

其中所述第一電極組合物具有：

第一表面；和

與所述第一表面間隔開并平行于所述第一表面的第二表面；并且

其中所述第一電極組合物限定了在所述第一表面與所述第二表面之間的具有定制的孔徑分布的多個孔隙，所述定制的孔徑分布至少包括第一孔徑和大于所述第一孔徑的第二孔徑；并且

其中所述第一電極組合物具有至少60%的第一孔隙率。

2.根據權利要求1所述的電極，其中所述多個孔隙在所述第一電極組合物中在所述第一表面與所述第二表面之間形成孔隙率梯度，所述孔隙率梯度配置成在所述鋰離子電化學電池的循環過程中使所述電極的膨脹最小化并且適應硅粒子生長。

3.根據權利要求1所述的電極，其中所述多個孔隙隨機布置在所述第一表面與所述第二表面之間。

4.根據權利要求1所述的電極，其中所述第一電極組合物具有從所述第一表面到所述第二表面基本上均勻的厚度。

5.根據權利要求1所述的電極，其中所述粘合劑組分以第一量存在于所述第一電極組合物中；所述導電填料組分以第二量存在于所述第一電極組合物中；并且所述活性材料組分以大于所述第一量和所述第二量的第三量存在于所述第一電極組合物中。

6.根據權利要求5所述的電極，進一步包括由第二電極組合物形成并與所述第一層相鄰設置的第二層。

7.根據權利要求6所述的電極，其中所述第二電極組合物包含以不同于所述第三量的第四量存在于所述第二電極組合物中的第二活性材料組分。

8.根據權利要求6所述的電極，其中所述第二電極組合物具有不同于所述第一孔隙率的第二孔隙率。

9.形成鋰離子電化學電池的電極的方法，所述方法包括：

將導電填料組分、活性材料組分、流變改性劑組分、以及包含粘合劑組分和溶劑的粘合劑溶液混合在一起，以便將所述導電填料組分、所述活性材料組分和所述流變改性劑組分分散在所述粘合劑溶液中并形成漿料；

將所述漿料鑄塑到集流體上以形成濕工件；

使所述濕工件與非溶劑接觸，以便由此引發相轉化并形成濕電極組合物；以及

干燥所述濕電極組合物以形成設置在所述集流體上的第一電極組合物并由此形成所述電極；

其中所述第一電極組合物具有：

第一表面；和

與所述第一表面間隔開并平行于所述第一表面的第二表面；

其中所述第一電極組合物限定了在所述第一表面與所述第二表面之間的具有定制的孔徑分布的多個孔隙，所述定制的孔徑分布至少包括第一孔徑和大于所述第一孔徑的第二孔徑；并且

其中所述第一電極組合物具有至少60%的第一孔隙率。

10.根據權利要求9所述的方法，其中接觸和引發相轉化包括隨著所述非溶劑進入所述漿料在所述濕電極組合物中形成類液態聚合物稀相和類固態聚合物濃相。