CN101641815A

CN101641815A - 电池电极和包括此类电极的电池

Info

Publication number: CN101641815A
Application number: CN200880009703A
Authority: CN
Inventors: J·M·鲍尔顿; G·辛特拉; A·卡普兰; K·S·南津达斯瓦米
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Gillette Co LLC
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2010-02-03
Also published as: BRPI0809342A2; EP2130250A1; JP2010521053A

Abstract

一种电池可包括外壳、外壳内的阴极、以及外壳内的阳极。阴极可包括锂离子活性阴极材料和活性阴极材料内的导电金属材料网络。阴极可具有至少1mm的厚度。

Description

电池电极和包括此类电极的电池

发明背景

一般来讲，锂电池和锂离子电池使用相对薄的沉积在金属箔或膨胀金属网格上的电极来制造。通常这些电极的厚度范围为约0.1mm至0.25mm，并且用分隔体膜卷绕成圆柱形或棱柱形组合件，通常称为“果冻卷”。

与相当尺寸的使用筒管构造的碱性电池相比，这种卷绕电池的构造较为复杂且昂贵。由于由集流体、分隔体、以及其它非活性组件占据的非活性体积按比例来讲较大，因此包括这些薄电极的电池也趋于具有相对低的能量密度。然而，使用呈“果冻卷”构造的薄电极的原因是，在电极和电解质中存在电子和离子导电性限制条件。

用于沉积到金属箔或膨胀金属网格上的电极制剂通常是基于溶剂相、活性材料、导电添加剂、以及有机聚合物粘合剂。在溶剂蒸发之后，粘合剂可粘合颗粒材料并且提供机械强度和粘附性。然而，由于聚合物的绝缘性质的缘故，仅可使用有限的量才不会影响电极的电化学性能，因此限制了可获得的电极强度。因此，电极的厚度一般限于小于约0.25mm以防止断裂和/或分层。

发明概述

常规的卷绕布置诸如“果冻卷”布置一般包括会占据电池的显著体积的大体积的集流体和分隔体材料。减少所用的集流体和分隔体材料的量允许将附加活性材料添加到电池中。通过将常规的布置替换成筒管电池构造，可将最多额外25％的活性材料用于AA或AAA型电池中，从而导致显著的能量密度的增加。使用本文所述的较厚电极可构造出简单的低成本筒管锂电池，所述电池在充电条件和放电条件下均具有足够的额定容量。这也可提供其它类型的较高密度电池的构造，诸如棱柱形构造。本文所述的较厚电极能够产生利用锂系的高能量密度的一系列新式电池布置。

在一个方面，本发明公开了一种电池，所述电池包括外壳、外壳内的阴极、以及外壳内的阳极。阴极包括锂离子活性阴极材料和活性阴极材料内的导电金属材料网络。在一些具体实施中，阴极可具有至少1mm的厚度。

在一些具体实施中，导电金属材料网络包括开孔金属泡沫。导电金属材料可包括铝。

在一些具体实施中，导电金属材料网络包括金属填料。金属填料可包括粉末、薄片、纤丝、纤维、或它们的组合。可将金属填料压紧或烧结在适当位置以形成贯穿活性阴极材料的连续网络。

在一些具体实施中，导电金属材料网络包括在充电或放电时会膨胀或收缩的金属合金。

在一些具体实施中，阳极包括活性阳极材料和活性阳极材料内的导电材料阳极网络。活性阳极材料可包括中间相碳微球(MCMB)、Li₄Ti₅O₁₂、或它们的组合。导电材料阳极网络可包括开孔金属泡沫。导电材料阳极网络可包括铜。在一些具体实施中，导电材料阳极网络可包括金属填料。金属填料可包括粉末、薄片、纤丝、纤维、或它们的组合。可将金属填料压紧或烧结在适当位置以形成贯穿活性阳极材料的连续网络。

在一些具体实施中，电池也包括阴极和阳极之间的分隔体。分隔体可包括多孔聚烯烃。在一些具体实施中，分隔体可包括陶瓷或玻璃。

在一些具体实施中，导电金属材料网络包括不含活性阴极材料的孔的表面层。在一些具体实施中，不含活性阴极材料的孔的表面层可为被氧化的。在一些具体实施中，不含活性阴极材料的孔的表面层可足够厚以用作阴极和阳极之间的分隔体。

在一些具体实施中，活性阴极材料包括Li[Ni_0.33Co_0.33Mn_0.33]O₂、LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄或它们的组合。在一些具体实施中，阴极可具有介于约2mm至约10mm之间的厚度。在一些具体实施中，阴极包括介于约5％重量和约15％重量之间的导电材料。

在一些具体实施中，该电池可为二次电池。

在一些具体实施中，该电池可被构造为堆叠层棱柱形构造。在其它具体实施中，该电池可具有筒管电池构造。在一些具体实施中，该电池包括多个堆叠盘，每个堆叠盘均具有至少一个阴极区和至少一个阳极区。

在一些具体实施中，该电池具有至少约1.5mA/cm²的额定容量。

在另一方面，一种二次电池包括外壳和外壳内的至少一个电池，所述电池具有筒管型电池构造。该电池可包括至少两个电极，包括阴极和阳极。每个电极均可包括活性电极材料。阴极可包括锂离子活性阴极材料，并且阳极可包括活性阳极材料。电极中的至少一个可包括在活性电极材料内的导电材料网络。在一些具体实施中，阴极可包括导电材料网络，并且导电材料网络可包括铝开孔金属泡沫。在一些具体实施中，阳极可包括导电材料网络。在一些具体实施中，导电材料网络可包括铜开孔金属泡沫。在一些具体实施中，活性阴极材料包括Li[Ni_0.33Co_0.33Mn_0.33]O₂、LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄或它们的组合。在一些具体实施中，活性阳极材料可包括中间相碳微球(MCMB)、Li₄Ti₅O₁₂、或它们的组合。

在一些具体实施中，该二次电池可包括阴极和阳极之间的分隔体。在一些具体实施中，该电池可包括多个堆叠盘，每个堆叠盘均包括至少一个阴极区和至少一个阳极区。在一些具体实施中，该二次电池可具有至少约1.5mA/cm2的额定容量。

在另一方面，一种一次电池包括外壳和外壳内的至少一个电池，所述电池具有筒管型电池构造。该电池可包括至少两个电极，包括阴极和阳极，每个电极均可包括活性电极材料。阴极可包括活性阴极材料，并且阳极可包括活性阳极材料。电极中的至少一个可包括在活性电极材料内的导电材料网络。在一些具体实施中，阴极可包括导电材料网络。在一些具体实施中，阳极可包括导电材料网络。在一些具体实施中，导电材料网络可包括铝开孔金属泡沫。在一些具体实施中，导电材料网络可包括铜开孔金属泡沫。在一些具体实施中，活性阴极材料可包括MnO₂、FeS₂、NiS₂、MnS₂、CuS、CuO、V₂O₅、AgV₄O₁₁、或它们的组合。在一些具体实施中，活性阳极材料可包括金属锂箔、金属锂粉末、或它们的组合。

在一些具体实施中，该一次电池可包括阴极和阳极之间的分隔体。在一些具体实施中，该一次电池可包括多个堆叠盘，每个堆叠盘均包括至少一个阴极区和至少一个阳极区。

一个或多个具体实施的细节阐述于附图和下文的说明书中。通过阅读说明书、附图以及权利要求书，各种具体实施的其它特征、目的和优点将变得显而易见。

附图概述

图1A为如一个具体实施所述的用于筒管电池构造的圆柱形堆叠盘(或粒料)的图解顶视图。

图1B为用于筒管电池构造的圆柱形堆叠盘(或粒料)的图解顶视图，其示意地描绘了活性阴极材料内的导电金属材料网络。

图1C为图解透视图，其显示了此类圆柱形堆叠盘的圆柱形堆叠。

图2A-2G为如附加具体实施所述的用于筒管电池构造的圆柱形堆叠盘(或粒料)的图解顶视图。

图3为堆叠棱柱形电池的示意透视图。

图4A和4B为Al泡沫材料的孔隙率的图形示图，是在(a)从3.2mm轧制和(b)从6.4mm轧制时的研究数据。

图5为使用Al箔基阴极的袋状电池的性能的图形示图。

图6为使用1mm的Al箔LFP基阴极的袋状电池的性能的图形示图。

图7A和7B为使用2mm的Al箔LFP基阴极的袋状电池的放电性能的图形示图。

图8为使用Cu箔MCMB基阳极的袋状电池的性能的图形示图。

发明详述

电化学电池可为一次电池或二次电池。一次电化学电池意味着仅放电(例如至耗尽)一次，然后被废弃。一次电池不打算再充电。一次电池描述于例如David Linden的Handbook of Batteries(McGraw-Hill，第2版，1995)中。二次电化学电池可以被多次再充电，例如超过五十次、超过一百次或更多次。在一些情况下，二次电池可包括相对坚固的分隔体，例如具有许多层的那些和/或相对较厚的那些。二次电池还可设计成使其能适应可能在电池中发生的变化，如溶胀。二次电池描述在例如Falk&Salkind的“Alkaline Storage Batteries”(John Wiley&Sons，Inc.1969)；美国专利345,124；和法国专利164,681中，这些专利均据此引入以供参考。一次电池和二次电池均可具有筒管电池布置或棱柱形布置。

筒管电池布置

筒管电池布置可包括环形和杆形电极。例如，筒管电池布置可包括阴极材料中心环或杆和围绕的阳极材料环。在其它筒管布置中，也可存在附加阳极或阴极材料环或杆。筒管电池布置也可具有非圆形横截面形状。

图1A和1B显示两种类型的可用于筒管电池构造的圆柱形堆叠盘(或粒料)。所示的每个堆叠盘均包括阴极22、阳极24、以及在阴极22和阳极24之间的分隔体26。如图1B所示，阴极22可包括阴极22的活性阴极材料内的导电金属材料网络27。在一些具体实施中(未示出)，阳极24也可包括阳极24的活性阳极材料内的导电材料网络。

图1C描绘透视图，其显示圆柱形堆叠盘诸如上文所述并显示于图1A和1B中的那些的圆柱形堆叠。此类圆柱形堆叠盘的圆柱形堆叠可用来构造筒管电池构造。在所示的具体实施中，网格28定位在相邻的圆柱形堆叠盘之间。网格28可收集相邻的圆柱形堆叠盘之间的电流。任何开口金属结构均可用作网格28，例如冲孔的金属箔、织造或焊接的丝网或膨胀的(裂开和拉伸的)金属。用于此目的的膨胀金属网格可从例如DexmetCorporation(Naugatuck，CT)商购获得。通常，它们的厚度范围为1密耳至5密耳。将这种网格放置在堆叠的电极盘之间可提供通向外部电池外壳的高导电性通道，因此提供较低的内阻。在其它具体实施(未示出)中，可定位圆柱形堆叠盘而无需中间网格28。圆柱形堆叠可定位在电池外壳20内。在一些具体实施中，该电池可包括集流体32。取决于电池内的阴极材料和阳极材料的布置，集流体32可收集源自阳极24(例如如图所示)或源自阴极22的电流。

图2A至2B描绘各种其它圆柱形堆叠盘的具体实施。这些各种圆柱形堆叠盘的具体实施中的每个均可用来产生筒管电池布置。可选择一种布置来产生阳极24和阴极22之间的所需量的共用表面积。用于电池的电极的数目也可取决于所需的电池性能而有变化。

虽然筒管电池布置被显示为堆叠盘筒管电池布置，但其它筒管电池布置也是可能的。例如，电池可包括独立放置在电池外壳内的独立形成的阳极24部分和阴极22部分。

棱柱形布置

图3描绘堆叠层棱柱形构造。堆叠层棱柱形构造包括阴极22层和阳极24层。每个阴极22层或阳极24层均可为至少1mm厚。在一些具体实施中，每个阴极22层和/或阳极24层均可为至少1.5mm厚(例如，介于2mm和10mm之间厚)。在一些具体实施中，如图所示，棱柱形构造包括交替的阴极材料层和阳极材料层之间的分隔体26层。

在常规的锂离子棱柱形电池诸如NP-60设计的情形中，扁平的螺旋卷绕电极堆叠组合件可用如图3所示的简单的堆叠电极组合件来替换。堆叠电极22、24可包括活性电极材料，所述材料被压紧成粒料形式或浸渍入预成形的导电金属材料网络27中，或通过用金属粉末模制/压紧活性材料来产生以就地形成导电金属网络27。

电极结构

阴极22可包括锂离子活性阴极材料。例如，阴极可包括Li[Ni_0.33Co_0.33Mn_0.33]O₂、LiFePO₄、LiCoO₂、LiMn₂O₄或它们的组合作为活性阴极材料。在一些具体实施中，阴极可具有至少1mm的厚度(例如，至少1.5mm厚，或介于2mm和10mm之间)。在一些具体实施中，导电材料网络可包括铝。在一些具体实施中，阴极22可为二次电池的一部分。

如上所述，阳极24可包括活性阳极材料(例如，中间相碳微球或Li₄Ti₅O₁₂)和活性阳极材料内的导电材料阳极网络。阳极活性材料也可包括石墨、无定形碳、合金阳极、金属化合物(氧化物、硫属元素化物和其它化合物)、或它们的组合。在一些具体实施中，导电材料阳极网络可包括铜。在一些具体实施中，阳极24可为二次电池的一部分。

导电金属材料网络可用作嵌入在电极(阴极22和/或阳极24)中的集流体，因此提供良好的导电率。活性材料(阳极和/或阴极)和导电材料网络的复合材料可使用多种方法来制造，包括通过使用各种涂布和/或浸润规程将活性电极材料沉积进预成形的网络27(例如，金属泡沫)中。例如，可使用帘式涂布规程来形成该复合材料。

在一些具体实施中，导电材料网络可包括开孔金属泡沫。在沉积活性电极材料之前或之后，可将开孔金属泡沫加工或成形为某种形状，以产生例如用于电池设计诸如筒管电池的环形电极。例如，可在沉积活性电极材料之前处理泡沫以移除氧化物，和/或将其涂覆上引物材料以改善导电性和粘附性。

可使用带有不同粘合剂和/或溶剂的多种浆料制剂来将泡沫或其它导电金属材料网络浸润上活性电极材料。在一些具体实施中，可将水基粘合剂(例如，胶乳粘合剂加流变改性剂)用于将活性材料涂布在泡沫上。

泡沫基体与常规的“果冻卷”布置例如电池中的布置相比可提供更好的热耗散，所述电池以可导致热产生的速率充电或放电。电极(阴极或阳极)可包括两种或更多种泡沫，所述泡沫具有不同的金属含量(即，不同的相对密度)或夹置在一起的不同的孔径(在浸润或涂布活性材料之前或之后)。

作为另外一种选择，导电金属材料网络可包括金属填料。金属填料可包括粉末、薄片、纤丝、纤维、或它们的组合。可将金属填料压紧或烧结在适当位置以形成贯穿活性材料的连续网络。

在一些具体实施中，导电材料网络可包括在充电或放电时会膨胀或收缩的金属合金。在一些具体实施中，活性阴极材料和/或活性阳极材料在充电或放电时可膨胀或收缩。通过匹配膨胀特性，可选择活性电极材料和网络材料的组合以防止电池中的电极在使用期间分离或分层。

在一些情况下，可将两种不同类型的活性材料涂布在网络27的相对两侧上以用于具体应用，例如用于活性材料按所需顺序进行的受控放电/充电。例如，阴极22的直接面对阳极24的一侧可具有可更好地帮助控制过充电的活性阴极材料涂层诸如LiFePO₄涂层，并且网络27的另一侧可涂覆上对过充电具有低容限的高容量材料诸如LiCoO₂。

在一些具体实施中，电极可为高度多孔的。例如，导电材料泡沫网络27的使用可在活性电极材料(阴极22或阳极24)内提供高水平的孔隙率，因而导致活性金属的较高放电/充电效率。例如，可将造孔添加剂掺入到涂层和/或浸润浆料中，以有助于活性电极材料内的所需的多孔结构的生成。造孔剂可包括任何材料，所述材料可后续地从制备的电极中移除以留下空隙。此类材料可用若干方法来移除，包括加热(这可在真空下进行)和用溶剂洗涤，在所述溶剂中电极组分不溶解但造孔剂可溶解。可用作造孔剂的实例材料包括环丁砜和碳酸乙二酯。各种锂盐也可用作造孔剂-它们可为可溶解的并且与电解质相容。在电极中引入孔隙率有益于改善电极的动力学性能，并且因此改善电池的额定容量。

在一些具体实施中，该电池可为使用金属锂箔或粉末作为阳极的一次锂电池。在这种一次锂电池中，活性阴极材料可包括诸如MnO₂、FeS₂、NiS₂、MnS₂、CuS、CuO、V₂O₅、以及/或AgV₄O₁₁之类的材料。在一些具体实施中，可将这些按筒管电池构造制成的一次锂电池串联连接以提供与常规的锂离子电池相当的电压，例如，可串联连接两个NiS₂电池以提供3.6V的电池。

分隔体

在一些具体实施中，该电池可包括阴极22和阳极24之间的分隔体26。分隔体26可如图1A和1B所示地定位在圆柱形堆叠盘内，在另一种筒管电池布置(未示出)中可定位在独立的阳极和阴极之间，或可如图3所示地定位在呈棱柱形构造的阴极材料层和阳极材料层之间。

在一些具体实施中，分隔体可包括多孔聚烯烃。在一些具体实施中，分隔体可包括陶瓷或玻璃。在一些具体实施中，可将绝缘多孔涂层沉积在电极上以用作分隔体。

在一些具体实施中，导电金属材料网络可包括具有不含活性材料的孔的表面。例如，这可通过选择性地涂布和/或浸润预成形的网络27诸如金属泡沫来获得。具有不含活性材料的孔的表面可为被氧化的，并且可足够厚以用作阴极22和阳极24之间的分隔体。此规程可用来以如下方式产生阳极和阴极之间的分隔体：在阳极或阴极的表面上产生分隔体。

电解质

在一些具体实施中，电池可包括电解质。在Li离子技术中，电解质在充电和放电期间不消耗。电池中的电解质的量可基于电池内的孔隙体积。

实施例1：用于厚电极的网络的制造

开孔铝泡沫购自Goodfellow Corporation(Devon，PA)。该泡沫包括铝6101并且具有下列特性：

厚度：3.2mm和6.4mm

体积密度：0.2g/cm³

孔数/厘米：16个

孔隙率：93％

作为参考，铝6101的典型组成如下：

Al 余量

B 0.06最大

Cr 0.03最大

Cu 0.1最大

Fe 0.5最大

Mg 0.35-0.7

Mn 0.03最大

Si 0.3-0.7

Zn 0.1

铝6101为高导电率铝合金，其也具有良好的机械(强度)特性。其导电率为铜的56％，并且该合金的密度为2.685g/cm³。在制造电极之前，将原样收到的3.2mm和6.4mm泡沫反复用珠宝商轧机辊轧以制备较薄的泡沫。厚度的减小对材料孔隙率的影响显示于图4A和4B中。图4A显示对从3.2mm轧制的泡沫的孔隙率的影响。图4B显示对从6.4mm轧制的泡沫的孔隙率的影响。

实施例2：1mm的Li[Ni _0.33 Co _0.33 Mn _0.33 ]O ₂ 阴极的制造

将初始的3.2mm的泡沫切割成5cm宽的条，并且反复用珠宝商的轧机轧制以产生厚度为约1mm的材料。将该1mm的泡沫切割成7cm×13.5cm的矩形块。将长边中的一个在边缘(2mm)上用胶带掩蔽。将泡沫放置在硅氧烷涂覆的防粘衬垫上，并且将N-甲基吡咯烷酮阴极浆料浇注并展布在泡沫上。将此过程重复两次以完全浸润泡沫。阴极浆料的组成为(以重量％计)：

88％Li[Ni_0.33Co_0.33Mn_0.33]O₂

2％KS-6石墨

4％SAB炭黑

6％Atofina 761A PVDF

在浸润之后，将泡沫在80℃下干燥，并且使其穿过珠宝商的轧机上的1mm的设定辊隙。将该材料进一步在80℃和真空下干燥并且切割以产生一块4.7cm×3.5cm的电极，在电极的顶部带有0.2cm的未涂布区域(活性面积＝15.75cm²并且总面积＝16.45cm²)，其中电极加载量为135mg/cm²。这等同于1350mg/cm³。此加载量类似于涂布到铝箔上的常规电极。在135mAh/g时，此电极具有约253mAh的理论容量。在1cm³的这种电极中，泡沫铝集流体将构成总体积的～24％。

作为比较，将相同的浆料涂布在0.7密耳铝箔的双侧上至22.2mg/cm²的加载量。在被压光至6.5密耳的总厚度之后，电极加载量为1345mg/cm³。在1cm³的这种电极中，箔铝集流体将构成总体积的～10.8％。

将镍插片点焊到泡沫的掩蔽区域上，并且使用Celgard^TM 2325分隔体、EC/DMC电解质中的1M LiPF₆和3.5密耳的锂箔制成袋状电池。将该电池以如下增加速率在4.2V和2.8V之间进行循环：25mA，100mA，250mA。该袋状电池的性能显示于图5中。

这些数据也表列于下表I中：

速率	mA/cm²	mAh(第1次循环)	mAh(第2次循环)
速率	mA/cm²	mAh(第1次循环)	mAh(第2次循环)	25mA	1.6	258	256
100mA	6.3	154	140	25mA	1.6	258	256
100mA	6.3	154	140	250mA	15.9	28	28

表I

这些结果显示，可接受的额定容量可由使用铝泡沫支撑件/集流体的1mm的阴极来获得。例如，全理论容量可以1.6mA/cm²的速率来获得。相比之下，利用薄得多的电极(约0.18mm，阴极表面积为～503cm²)的商业高能量锂离子可充电电池(1.8Ah 18650电池)的额定容量在C/2速率时为～1.8mA/cm²。

实施例3：1mm的LiFePO ₄ 阴极的制造

如实施例1所述，由初始的3.2mm泡沫制备1mm泡沫，将其切割成5cm宽的条，并且反复用珠宝商的轧机轧制以产生厚度为1mm的材料。将泡沫(5cm×2cm，带有1cm×2cm的掩蔽区域)蘸入N-甲基吡咯烷酮阴极浆料中，并且移除多余的材料。将此过程重复两次以完全浸润泡沫。

阴极浆料的组成为(重量％)：

86％就地碳涂布的LiFePO₄

2.7％KS-6石墨

5.3％SAB炭黑

6％Atofina 761A PVDF

使用这种制剂和铝泡沫基底，可容易地制备电极。相比之下，尝试将此制剂涂布在常规铝箔上至任何合理的加载量均导致了电极的严重断裂和粘附性损耗。

在浸润之后，将泡沫在80℃下干燥，并且使其再次穿过珠宝商的轧机上的1mm的设定辊隙。将该材料进一步在80℃和真空下干燥，并且修剪以产生带有4cm×2cm活性面积的电极和106mg/cm²的电极加载量。

将镍插片点焊到泡沫的掩蔽区域上，并且使用Celgard^TM 2325分隔体、EC/DMC电解质中的1M LiPF₆和3.5密耳的锂箔制成袋状电池。将该电池以如下增加速率在4.2V和2.8V之间进行循环。该袋状电池的性能按活性LiFePO₄的mAh/g数显示于下图6中。良好的速率性能可见于2mA/cm²处。

实施例4：2mm的LiFePO ₄ 阴极的制造

以与实施例2所述的类似的方式，使用2mm的Al泡沫制备了2mm的LiFePO₄阴极，所述泡沫由初始的6.4mm铝泡沫轧制而成。该袋状电池中的电极的性能显示于下图7中。如图7所示，由该2mm的电极，电极的理论容量的大约80％可以～C/10的速率递送，这指示由这种厚阴极可获得足够的性能。

实施例5：厚中间相碳微球(MCMB)阳极的制造

以与实施例1至4所述的类似的方式，可使用铜泡沫基底制备厚碳基阳极。开孔铜泡沫得自EFoam(Circuit Foil Luxembourg Trading)。

该泡沫具有下列特性：

厚度：2.0mm

体积密度：0.2g/cm³

孔数/厘米：18

孔隙率：98％

将初始的2mm的泡沫切割成5cm宽的条，并且用珠宝商轧机反复轧制以产生厚度为1mm的材料。对表观密度的测量指示，该1mm的泡沫具有～95％的孔隙率。将该1mm的泡沫切割成7cm×13.5cm的矩形块。将长边中的一个在边缘(5mm)上用胶带掩蔽。将泡沫放置在硅氧烷涂覆的防粘衬垫上，并且将N-甲基吡咯烷酮阳极浆料浇注并展布在泡沫上。将此过程重复两次以完全浸润泡沫。阳极浆料的组成为(重量％)：

88％MCMB 28-10

6％SAB炭黑

6％Atofina 761A PVDF

该浆料也包含少量的草酸：3×10^-3g的草酸/g的MCMB。

在浸润之后，将泡沫在80℃下干燥，并且使其穿过珠宝商轧机上的1mm的设定辊隙。将该材料进一步在80℃和真空下干燥并且切割以产生一块5cm ×3.5cm的电极，在电极的顶部带有0.5cm的未涂布区域(活性面积＝15.75cm²并且总面积＝17.5cm²)，其中电极加载量为43mg/cm²。在300mAh/g时，此电极具有～179mAh的理论容量。将镍插片点焊到泡沫的掩蔽区域上，并且使用Celgard^TM2325分隔体、EC/DMC电解质中的1MLiPF₆、以及3.5密耳的锂箔制成袋状电池。该Cu泡沫基MCMB阳极在箔袋测试中性能良好，并且图8所示的结果指示了该厚泡沫基阳极的可接受的额定容量和性能。

已描述了若干具体实施。然而应当理解，在不脱离权利要求书的实质和范围的条件下可作出各种修改形式。

Claims

1.一种电池，所述电池包括：

外壳；

在所述外壳内的阴极，所述阴极包括锂离子活性阴极材料和所述活性阴极材料内的导电金属材料网络，其中所述阴极具有至少1mm的厚度；和

在所述外壳内的阳极。

2.如权利要求1所述的电池，其中所述导电金属材料网络包括开孔金属泡沫、铝、金属填料、或在充电或放电时会膨胀或收缩的金属合金。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述阳极包括活性阳极材料和在所述活性阳极材料内的导电材料阳极网络。

4.如权利要求3所述的电池，其中所述活性阳极材料包括中间相碳微球、Li₄Ti₅O₁₂、或它们的组合。

5.如权利要求3所述的电池，其中所述导电材料阳极网络包括开孔金属泡沫、铜或金属填料。

6.如权利要求1所述的电池，所述电池还包括介于所述阴极和所述阳极之间的分隔体。

7.如权利要求1所述的电池，其中所述导电金属材料网络包括不含活性阴极材料的孔的表面层。

8.如权利要求1所述的电池，其中所述电池为二次电池。

9.如权利要求1所述的电池，其中所述电池包括堆叠层棱柱形构造。

10.如权利要求1所述的电池，其中所述电池包括多个堆叠盘，每个堆叠盘均包括至少一个阴极区和至少一个阳极区。