[發(fā)明專利]不含溶劑的電極的制造

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111172267.5
• 申請日: 2015-06-03
• 公開（公告）號: CN113889658A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·阿明-薩納伊;J·波曼特;何文勝
• 申請（專利權(quán)）人: 阿科瑪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/0525;H01M4/04;H01M4/62;H01M4/139
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 樂洪詠;沙永生

本發(fā)明涉及通過以下方式形成的一種電極：將干活性粉末狀形成電極用材料與水性粘合劑分散體共混，并且將該濕的粘合劑/干活性粉末狀形成電極用材料共混物隨后粘附到導電基片上，從而產(chǎn)生電極。該水性粘合劑優(yōu)選是氟聚合物，并且更優(yōu)選聚偏二氟乙烯(PVDF)。該混雜方法提供濕法的良好分散和小粒徑，以及干法的能量節(jié)約和減少的環(huán)境影響。所產(chǎn)生的電極在能量儲存裝置中是有用的。

分案申請說明

本申請系申請日為2015年6月3日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2015/033881、進入中國國家階段后的國家申請?zhí)枮?01580029238.X、題為“不含溶劑的電極的制造”的發(fā)明專利申請的分案申請。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過以下方式形成的一種電極：將干活性粉末狀形成電極用材料與水性粘合劑分散體共混，并且將該濕的粘合劑/干活性粉末狀形成電極用材料共混物隨后粘附到導電基片上，從而產(chǎn)生電極。該水性粘合劑優(yōu)選是氟聚合物，并且更優(yōu)選聚偏二氟乙烯(PVDF)。該混雜方法提供濕法的良好分散和小粒徑，以及干法的能量節(jié)約和減少的環(huán)境影響。所產(chǎn)生的電極在能量儲存裝置中是有用的。

發(fā)明背景

電極在能量儲存裝置中使用，這些能量儲存裝置包括但不限于，電池、電容器、超級電容器、非水性類型的二次電池等等。

目前，存在用于生產(chǎn)電極的兩種主要手段：“濕”法和“干”法。在濕法中，將呈溶劑溶液或分散體形式的聚合物粘合劑與一種或多種活性粉末狀形成電極用材料共混以形成漿料分散體或糊劑。然后將該分散體或糊劑施用到導電基片的一個或兩個表面上，并且干燥以形成有粘性的復(fù)合電極層。然后可以將該電極層壓延。這種方法在US 5,776,637和US6,200,703中示出，其中將氟聚合物粘合劑溶解于NMP中。溶劑溶液的改進是如在US 2010/0304270和US 2012/0015246中描述的使用水性氟聚合物分散體作為粘合劑。有利地，在該水性分散體方法中，該聚合物粘合劑保持為小的離散的顆粒-并且那些顆粒僅在離散點處粘合活性電極材料-產(chǎn)生了活性電極顆粒的相互連結(jié)性，而非作為由聚合物溶液在活性顆粒上形成的涂層。因為大多數(shù)活性電極材料沒有被粘合劑覆蓋，存在較少的絕緣作用、較少的熱累積、和較好的導電性。此外，水性粘合劑提供超過有機溶劑的環(huán)境效益，并且可以使用更少的粘合劑因為干活性粉末狀形成電極用材料本質(zhì)上是點焊的，而不是完全涂覆的。

用于形成電極的第二種方法是通過干法。在干法中，將干聚合物粉末與干活性粉末狀形成電極用材料干共混-經(jīng)常在其中混合物被原纖化的高剪切下-并且將該干共混物形成為粘附到導電基片上的薄膜，或者將該干共混物直接施用到并且通過諸如壓延的手段壓制到該導電基片上。在US 7.791,860、US 7,791,861、US 8,072,734、US 8,591,601、和US2011/0165318中描述了干電極方法。

濕法的問題是必須蒸發(fā)大量的溶劑-這具有消極的環(huán)境影響，并且還需要許多能量來去除。

干法的問題是粘合劑聚合物的干顆粒傾向于在干燥過程期間或在儲存期間附聚，特別是如果這些粘合劑顆粒是軟的。附聚的聚合物粘合劑顆粒難以遍及共混物均勻分布。當希望低量的粘合劑來最大化性能并且還最小化成本時，這尤其是個問題。

存在希望獲得如在水性分散體涂覆方法中發(fā)現(xiàn)的聚合物粘合劑的小的粒徑和良好的分布，但具有如在干法中發(fā)現(xiàn)的干燥的減少的能量消耗以及很少或沒有環(huán)境上不希望的溶劑廢物的優(yōu)勢。

出人意料地，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，混雜方法可以提供超過濕法和干法二者的優(yōu)勢，產(chǎn)生所形成的電極的協(xié)同的積極特性。在混雜方法中，將粘合劑的水性分散體加入到干活性形成電極用材料中，發(fā)生小的、離散的氟聚合物粘合劑顆粒的良好的分布，并且與該分散體一起加入的水易于用在電極形成方法期間施用的熱去除。有利地，該分散體是更均勻的，并且所分散的聚合物顆粒不附聚，提供這兩種方法中最好的。