[發明專利]具有準固態鋰凝膠層的圓柱形無陽極固態電池

在審

• 申請號: 202080054008.X
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN114207929A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 緒方貞子;楊洋;哈吉梅·霍希;金正浩;中野正次;井本弘
• 申請（專利權）人: 太瓦技術公司
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M10/0562;H01M10/0565;H01M10/04;H01M10/0525;H01M10/0583
• 代理公司: 北京睿陽聯合知識產權代理有限公司 11758
• 代理人: 楊生平;王朋飛

提出了用于制造圓柱形抗枝晶無陽極固態電池的各種布置?？梢栽陉枠O集流體層和陰極層之間層疊抗枝晶層。可以形成疊層，其包括干隔膜層、與陰極集流體層層疊的陰極層以及與陽極集流體層層疊的抗枝晶層。疊層可以被卷成圓柱形果凍卷。卷起的疊層可以被插入軟包中。液體電解質混合物可以被添加到軟包中。液體電解質混合物可以滲透干隔膜層?？梢詫洶訜幔允挂后w電解質混合物變成凝膠。然后可以從軟包中取出卷起的疊層并將其插入圓柱形電池單元罐中。

背景技術

在鋰離子電池充電期間，鋰離子通過位于陰極和陽極之間的隔膜從電池的陰極遷移到電池的陽極。通過一種被稱為嵌入的工藝，鋰離子被嵌入到充當陽極的材料中。在這個充電過程中，鋰離子也可以鍍在陽極的面向隔膜的表面上。與陽極相關的成核能可以促進鋰離子鍍在已經鍍到陽極上的其它鋰的頂部(而不是鍍在位于陽極的表面對面的大致均勻的膜中)。這些鋰池可能形成枝晶。枝晶可以是遠離陽極的表面朝向隔膜延伸的鋰金屬的突出。隨著時間的推移(例如，通過多次充電和放電循環)，枝晶可能生長到一定長度，以至于枝晶刺穿隔膜并直接將陰極與陽極電連接(即短路)。這種電連接會導致電池損壞，并且可能導致嚴重的副作用，例如過熱和起火。

發明內容

描述了與圓柱形抗枝晶無陽極固態電池的制作方法相關的各種實施例。在一些實施例中，描述了一種圓柱形抗枝晶無陽極固態電池的制作方法。該方法可以包括將陰極層附著到陰極集流體層。該方法可以包括在陽極集流體層和陰極層之間層疊抗枝晶層。該方法可以包括形成疊層，該疊層包括干隔膜層、與陰極集流體層層疊的陰極層和與陽極集流體層層疊的抗枝晶層。干隔膜層可以位于陰極層和抗枝晶層之間。該方法可以包括將疊層卷成圓柱形果凍卷。該方法可以包括將卷起的疊層插入軟包中。該方法可以包括將液體電解質混合物滲透到軟包中。液體電解質混合物可以滲透干隔膜層并且液體電解質混合物可以包含鹽和溶劑。該方法可以包括在滲透液體電解質混合物之后向軟包施加壓力。該方法可以包括，在向軟包施加壓力的同時，向軟包施加熱量。熱量至少可以部分地導致滲透干隔膜層的液體電解質混合物變成凝膠。該方法可以包括在施加壓力和熱量之后從軟包中取出卷起的疊層。該方法可以包括將已經從軟包中取出的卷起的疊層插入圓柱形電池單元罐中。

這種方法的實施例可以包括以下特征中的一個或多個：液體電解質混合物可進一步包含聚合物添加劑和交聯劑添加劑，其可在施加熱量時使液體電解質混合物變成凝膠。第一膠層可以附著到干隔膜層，使得第一膠層可以位于干隔膜層和陰極層之間。第二膠層可以附著到干隔膜層，使得第二膠層可以位于干隔膜層和抗枝晶層之間。該方法還可以包括將軟包插入圓柱形輥壓模塊中，圓柱形輥壓模塊包括：包裹在軟包的彎曲邊緣周圍的可壓縮材料。該方法還可以包括插入溫度探針以監測軟包和圓柱形輥壓模塊之間的溫度。可以通過包裹在軟包的彎曲邊緣周圍的可壓縮材料來施加熱量。施加的熱量可以介于150℃到250℃之間?？怪拥拇嬖诳梢詫е鲁珊藙輭镜哪芰拷档?，使鋰離子沉積到陽極集流體層上?？怪拥暮穸瓤梢越橛?.05μm到10μm之間?？怪涌梢园ㄒ环N或多種選自由下列材料組成的組中的材料：炭黑、乙炔黑、科琴黑、銀、鋅、金、鉍、錫、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亞胺(PI)、聚丙烯酸(PAA)和羧甲基纖維素丁苯橡膠(CMC-SBR)。該方法還可以包括將界面粘結層沉積到陽極集流體層上。

在一些實施例中，描述了一種圓柱形抗枝晶無陽極固態電池。電池可以包括陰極層。電池可以包括附著到陰極層的陰極集流體層。電池可以包括陽極集流體層。電池可以包括位于陽極集流體層和陰極層之間的抗枝晶層。電池可以包括位于陰極層和抗枝晶層之間的鋰凝膠隔膜層。電池可以包括罐，陰極層、陰極集流體層、陽極集流體層、抗枝晶層和鋰凝膠隔膜層可以插入該罐中。