[發(fā)明專利]包括具有竹型纖維的聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)的電極

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210042360.2
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN116487586A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔德文;吳美遠(yuǎn);劉海晶;陳思
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M4/139
• 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

本發(fā)明公開了包括具有竹型纖維的聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)的電極。本公開提供了用于電化學(xué)電池的電極。所述電極包括聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)電活性材料粒子。聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)包括限定聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)纖維。所述多個(gè)纖維各自包括多個(gè)珠粒和多個(gè)長絲。多個(gè)長絲分別由多個(gè)珠粒的至少一部分延伸。多個(gè)電活性材料粒子在聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)的空隙中。在某些方面，本公開提供了包括集流體和電極的單側(cè)或雙側(cè)電極組件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于電化學(xué)電池的電極、電極組件和制造用于電化學(xué)電池的電極的方法。

背景技術(shù)

本章節(jié)中提供的信息用于概括地呈現(xiàn)本公開背景的目的。目前指定的發(fā)明人的工作（在其在本章節(jié)中所述的程度上）以及在提交時(shí)可能不另行算作現(xiàn)有技術(shù)的描述方面均未明示或暗示地承認(rèn)為針對本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

本公開涉及電極（如用于電化學(xué)電池），其包括包含竹型纖維的聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)。

用于鋰離子電池組或電池的電極可具有高負(fù)載密度的電活性材料以提高整體電池能量密度。例如，更厚的電活性材料層和/或更大的電活性材料負(fù)載提高了電活性材料相對于電化學(xué)電池中存在的惰性材料（如集流體和隔離件）的相對量。但是，例如通過電解質(zhì)和/或電活性材料之間的受限的鋰離子通道、溶劑蒸發(fā)過程中聚合物粘合劑的物理化學(xué)變化可阻礙厚電極的性能。

發(fā)明內(nèi)容

在各個(gè)方面，本公開提供了用于電化學(xué)電池的電極。所述電極包括聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)電活性材料粒子。聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)包括限定聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)纖維。多個(gè)纖維各自包括多個(gè)珠粒和多個(gè)長絲。多個(gè)長絲分別由多個(gè)珠粒的至少一部分延伸。多個(gè)電活性材料粒子在聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)的空隙中。

在一方面，多個(gè)纖維各自包括多個(gè)節(jié)段。多個(gè)節(jié)段各自包括第一部分和第二部分。所述第一部分包括多個(gè)珠粒。第二部分包括多個(gè)長絲。

在一方面，多個(gè)節(jié)段各自限定了大于或等于大約0.1?μm至小于或等于大約50?μm的長度。

在一方面，多個(gè)節(jié)段各自包括限定內(nèi)部區(qū)域的基本圓筒形的壁。基本圓筒形的壁包括包含多個(gè)珠粒的第一部分和包含多個(gè)長絲的第二部分。

在一方面，基本圓筒形的壁限定了大于或等于大約0.1?μm至小于或等于大約500μm的直徑。

在一方面，多個(gè)纖維各自限定了大于或等于大約5?μm至小于或等于大約2?cm的長度。

在一方面，多個(gè)珠粒各自限定了大于或等于大約10?nm至小于或等于大約1?μm的直徑。多個(gè)長絲各自限定了大于或等于大約1?nm至小于或等于大約300?nm的直徑。

在一方面，電極限定了大于或等于大約100?μm至小于或等于大約2?mm的厚度。

在一方面，聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)以大于或等于大約0.3重量%至小于或等于大約10重量%存在。

在一方面，電極具有大于或等于大約4?mAh/cm²至小于或等于大約50?mAh/cm²的面積比容量。

在一方面，（i）多個(gè)電活性材料粒子包含正極電活性材料，且電極具有大于或等于大約2?g/cm³至小于或等于大約4?g/cm³的壓實(shí)密度（press?density），或（ii）多個(gè)電活性材料粒子包含負(fù)極電活性材料，且電極具有大于或等于大約1?g/cm³至小于或等于大約3?g/cm³的壓實(shí)密度。

在一方面，電極限定了大于或等于大約25體積%至小于或等于大約60體積%的孔隙率。

在一方面，多個(gè)珠粒的至少一部分配置為在包括電極的電化學(xué)電池的循環(huán)過程中被原纖化。

在一方面，聚合物粘合劑網(wǎng)絡(luò)包含聚四氟乙烯（PTFE）。