CN102754247A - 用于高能量锂离子电池的分段电极技术 - Google Patents

用于高能量锂离子电池的分段电极技术 Download PDF

Info

Publication number
CN102754247A
CN102754247A CN2010800607071A CN201080060707A CN102754247A CN 102754247 A CN102754247 A CN 102754247A CN 2010800607071 A CN2010800607071 A CN 2010800607071A CN 201080060707 A CN201080060707 A CN 201080060707A CN 102754247 A CN102754247 A CN 102754247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathode
porosity
active material
layer
poroid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800607071A
Other languages
English (en)
Inventor
王品今
S·D·洛帕丁
R·Z·巴克拉克
G·锡克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN102754247A publication Critical patent/CN102754247A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0419—Methods of deposition of the material involving spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/582—Halogenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/742—Meshes or woven material; Expanded metal perforated material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/745—Expanded metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明所述实施例提供用于制造充电更快、容量更高的能量储存装置的方法与系统，该能量储存装置更小、更轻并可在高生产率下更具成本效益地加以制造。一实施例中，提供分段阴极结构。分段阴极结构包括导电基板；形成于导电基板上的第一孔状层，该第一孔状层包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料；形成于第一孔状层上的第二孔状层，该第二孔状层包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料。某些实施例中，第一孔隙度大于第二孔隙度。某些实施例中，第一孔隙度小于第二孔隙度。

Description

用于高能量锂离子电池的分段电极技术
发明背景
本发明实施例总体涉及锂离子电池单元部件，更具体地，涉及制造上述部件的方法与系统。
相关技术描述
高容量的能量储存装置(例如，锂离子(Li离子)电池)用于数目渐增的应用中，应用包括可携式电子产品、医疗装置、运输工具、并网型大能量储存器、可替换能量储存器及不间断电源(UPS)。当代次级与可充电的能量储存装置中，电极的电流收集部件通常由金属薄片所制成。正电流收集器(阴极)的材料的实例包括铝，但正电流收集器的材料亦可应用不锈钢与镍。负电流收集器(阳极)的材料的实例包括铜(Cu)，但负电流收集器的材料亦可应用不锈钢与镍(Ni)。
Li离子电池的活性正极阴极电极材料通常选自大范围的锂过渡金属氧化物。实例包括具有尖晶石结构的氧化物(LiMn2O4(LMO)、LiNi0.5Mn1.5O4(LMNO)等)、具有层状结构的氧化物(LiCoO2、镍-锰-钴(NMC)、镍-钴-铝(NCA)等)、具有橄榄石结构的氧化物(LiFePO4等)以及它们的组合。微粒与导电微粒(诸如，纳米碳(碳黑等)与石墨)及黏结剂混合。上述正极电极材料被视为锂嵌合化合物，其中导电材料的重量百分比的数量范围为0.1%至30%。正积极研究的下一代阴极材料的目标为提高容量，即每个氧化还原中心>1Li+，或较高的电压(>4.3V)。
当前，阳极材料通常为微粒尺寸约5-15um的碳基(石墨或硬碳)。目前正开发以硅(Si)与锡(Sn)-基活性材料作为下一代的阳极材料。两者的容量均明显比碳基电极高。Li15Si4的容量约3,580mAh/g，然而石墨的容量小于372mAh/g。Sn-基阳极可实现超过900mAh/g的容量，这远高于下一代阴极材料所能实现的容量。因此，预期阴极将持续厚于阳极。
当前，活性材料仅占电池单元的整体部件不到50%重量百分比。制造含有更多活性材料的较厚电极的能力将通过减少非活性组件的贡献百分比而明显降低电池单元的生产成本。然而，电极厚度目前受限于当前使用的材料的应用与机械性质。
因此，技术中需要充电更快、容量更高的能量储存装置，该能量储存装置更小、更轻并可在高生成率下更具成本效益地加以制造。
发明内容
本文所述的实施例提供制造充电/放电更快、容量更高的能量储存装置的方法与系统，该能量储存装置更小、更轻并可在高生产率下更具成本效益地加以制造。一实施例中，提供分段(graded)阴极结构。该分段阴极结构包括导电基板；形成于导电基板上的第一孔状层，该第一孔状层包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料；形成于第一孔状层上的第二孔状层，该第二孔状层包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料。某些实施例中，第一孔隙度大于第二孔隙度。某些实施例中，第一孔隙度小于第二孔隙度。
另一实施例中，提供形成分段阴极结构的方法。该方法包括提供导电基板；沉积第一孔状层于导电基板上，该第一孔状层包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料；以及沉积第二孔状层于导电基板上，该第二孔状层包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料。某些实施例中，第一孔隙度大于第二孔隙度。某些实施例中，第一孔隙度小于第二孔隙度。
又一实施例中，提供分段阴极结构。该分段阴极结构包括导电基板；形成于导电基板上的第一层，该第一层包括具有第一直径的阴极活性微粒；及形成于第一层上的第二层，该第二层包括具有第二直径的阴极活性微粒。某些实施例中，第二直径大于第一直径。某些实施例中，第二直径小于第一直径。某些实施例中，微粒是微米微粒。某些实施例中，微粒是纳米微粒。
又一实施例中，提供形成分段阴极结构的方法。该方法包括提供导电基板；沉积第一层于导电基板上，第一层包括具有第一直径的阴极活性微米微粒；及沉积第二层于第一层上，第二层包括具有第二直径的阴极活性微米微粒。某些实施例中，第二直径大于第一直径。某些实施例中，第二直径小于第一直径。
又一实施例中，第一层与第二层具有不同的黏结剂-导电添加剂-活性材料。又一实施例中，电流收集器包括Al或Ni网状物、金属线或三维Al。又一实施例中，利用贯穿(punch-through)处理、电化学蚀刻或转印微影处理形成三维Al。
又一实施例中，提供处理垂直方向挠性导电基板的基板处理系统。该基板处理系统包括第一喷涂腔室，该第一喷涂腔室被配置以沉积阴极活性微粒于垂直方向的挠性导电基板上；紧邻第一喷涂腔室而设置的干燥腔室，该干燥腔室被配置以暴露垂直方向的挠性导电基板至干燥处理；紧邻干燥腔室而设置的第二喷涂腔室，该第二喷涂腔室被配置以沉积阴极活性微粒于垂直方向的挠性导电基板上；紧邻第二喷涂腔室而设置的压缩腔室，该压缩腔室被配置以暴露垂直方向的挠性导电基板至压延处理以压缩沉积的微粒至所期望的净密度；及基板传送机构，该基板传送机构被配置以在腔室之间传送垂直方向的挠性导电基板，其中各个腔室包括处理空间，设置于处理空间外并且被配置保持垂直方向的挠性导电基板的一部分的送料滚轴，设置于处理空间外并且被配置保持垂直方向的挠性导电基板的一部分的回收滚轴，其中基板传送机构被配置以活化送料滚轴与回收滚轴，以移动垂直方向的挠性导电基板进出各个腔室，并固持一或多个挠性导电基板于各个腔室的处理空间中。某些实施例中，基板处理系统更包括三维Al形成模块，该三维Al形成模块用以在第一喷涂腔室之前将垂直方向的挠性导电基板塑形成三维垂直方向的导电基板。
另一实施例中，在电极上形成整合的隔离板以降低隔离板材料成本并简化制程。
附图简述
为了更详细地了解本发明的上述特征，可参照实施例(某些描绘于附图中)来理解本发明简短概述于上的更加具体的描述。然而，需注意附图仅描绘本发明的典型实施例而因此不被视为对本发明范围的限制因素，因为本发明可允许其它等效实施例。
图1A是根据本文所述实施例的与负载电耦合的Li离子电池的一个实施例的示意图；
图1B是根据本文所述实施例的与负载电电连接的Li离子电池单元双层的另一实施例的示意图；
图2A-2C是根据本文所述实施例形成的分段阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图；
图3是概述根据本文所述实施例形成的分段阴极电极结构的方法的一个实施例的处理流程图；
图4A是根据本文所述实施例在沉积阴极活性材料于孔状导电基板上以前孔状导电基板的一个实施例的立体图；
图4B是根据本文所述实施例形成的分段阴极电极的一个实施例的示意横截面图；
图5A-5C是根据本文所述实施例形成的分段阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图；
图6是概述根据本文所述实施例形成分段阴极电极结构的方法的一个实施例的处理流程图；
图7是根据本文所述实施例形成的分段阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图；
图8A-8C是根据本文所述实施例形成的阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图；
图9是概述根据本文所述实施例形成阴极电极结构的方法的一个实施例的处理流程图；
图10A-10H是根据本文所述实施例形成的阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图；
图11示意性描绘根据本文所述实施例的垂直处理系统的一个实施例；
图12A描绘电极厚度对电极利用率的影响的模拟论证图；
图12B描绘分段孔隙度对比能的影响的模拟论证图；及
图13描绘可根据本文所述实施例应用的不同阴极活性材料的理论能量密度图。
为了促进理解，尽可能应用相同的参考标号来标示图中相同的组件。能够预期一个实施例的组件和/或处理步骤可有利地并入其它实施例而不需特别详述。
详细说明
本文所述实施例专注于利用薄膜沉积处理和其它形成薄膜方法来形成电化学装置(诸如，电池或超级电容)以及电化学装置的部件的方法与相关设备。本文所述的某些实施例包括通过修改阴极电极的不同特性制造具有容量提高的活性材料的厚阴极电极。某些实施例中，阴极电极具有在整个阴极电极结构中变化的分段性质(诸如，孔隙度、传导性、微粒尺寸以及它们的组合)。某些实施例中，期望通过包含诸如导电添加剂和/或黏结剂的添加剂来修改阴极电极的性质。某些实施例中，可在制造处理过程中通过利用诸如压延、退火与不同干燥处理的技术来进一步修改阴极电极的分段性质。
某些实施例中，阴极电极具有分段孔隙度，以致孔隙度在整个阴极电极的结构中变化。某些实施例中，分段孔隙度在电流收集器附近提供较高的孔隙度并随着与电流收集器距离的增加而提供较低的孔隙度。电流收集器附近的较高孔隙度增加电极的活性表面积，这提供较高的功率性能但产生较低电压的电极，然而较低孔隙度提供具有较慢功率性能的较高电压的电极。某些实施例中，分段孔隙度在电流收集器附近提供较低的孔隙度并随着与电流收集器距离的增加而提供较高的孔隙度。
某些实施例中，阴极电极在整个阴极电极结构中具有分段的微粒尺寸。一实施例中，位于电流收集器附近的较小微粒提供较高的功率性能但产生较低电压的电极，而与电流收集器相隔较大距离处的较大微粒提供较高电压的电极但降低的功率性能。
某些实施例中，阴极电极包括多层结构，其中数个包括阴极活性材料的层具有不同的性质。一实施例中，沉积于电流收集器上的活性材料提供较高的功率性能但较低电压的电极，而与电流收集器相隔一段距离沉积的活性材料提供较高的电压电极但较慢的功率性能。
虽然可执行本文所述实施例的特定设备并不受限，但特别有利于将实施例实行于Applied Materials,Inc.(Santa Clara,Calif)所卖的网状连续式的卷对卷(roll-to-roll)系统上。可执行本文所述实施例的示范性连续式的卷对卷与分隔基板系统描述于本文并进一步详细描述于共同受让的Lopatin等人的美国专利申请案12/620,788（代理机构档案号：APPM/012922/EES/AEP/ESONG），现公开为US 2010/0126849，名称为“APPARATUS AND METHOD FOR FORMING3D NANOSTRUCTURE ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL BATTERYAND CAPACITOR”；及共同受让的Bachrach等人于2010年7月19日申请的美国专利申请案12/839,051（代理机构档案号：APPM/014080/AEP/LES/ESONG），名称为“COMPRRESSED POWDER 3DBATTERY ELECTRODE MANUFACTURING”，这两篇申请的全部内容在此通过援引加入。
本申请还专注于不同类型基板的应用，在该基板上形成本文所述的材料。虽然特定基板（该基板上可执行本文所述某些实施例）并不受限，但在挠性导电基板上应用特定实施例特别有利，包括诸如网式基板、面板与分离板。基板的形状亦可为薄片、薄膜或薄板。在基板是垂直方向的基板的某些实施例中，垂直方向的基板可与垂直面相夹一角度。举例而言，某些实施例中，基板与垂直面间的偏斜在约1度至约20度之间。基板为水平方向基板的实施例中，水平方向基板可与水平面相夹一角度。举例而言，某些实施例中，基板与水平面间的偏斜在约1度至约20度之间。本文所用的词汇“垂直”界定与水平线垂直的挠性导电基板的主要表面或沉积表面。本文所用的词汇“水平”界定与水平线平行的挠性导电基板的主要表面或沉积表面。
图1A是根据本文所述实施例电连接至负载101的锂离子电池100的示意图。锂离子电池100的主要功能部件包括阳极结构102、阴极结构103、隔离物层104及配置于在相对的电流收集器111与113之间的区域中的电解质(未显示)。多种材料可用来作为电解质，诸如，有机溶剂中的锂盐。锂盐可包括诸如LiPF6、LiBF4或LiClO4，而有机溶剂可包括诸如乙醚与环氧乙烷(ethylene oxide)。当电池传导电流通过外部电路时，电解质传导锂离子，作为阳极结构102与阴极结构103间的载体。电解质包含于在电流收集器111与113之间形成的区域中的阳极结构102、阴极结构103与流体可穿透的隔离物层104中。
阳极结构102与阴极结构103各自作为锂离子电池100的半个单元，且共同形成锂离子电池100的完整运作单元。阳极结构102与阴极结构103包含锂离子可移动进出的材料。阳极结构102包括电流收集器111与作为保留锂离子的嵌合宿主材料的导电微结构110。相似地，阴极结构103包括电流收集器113与保留锂离子的嵌合宿主材料112(例如，金属氧化物)。隔离物层104可为避免阳极结构102与阴极结构103中的部件直接电接触的介电、孔状、流体可穿透层。本文描述形成Li离子电池100的方法以及构成阴极结构103的材料。
锂离子电池100的阴极侧(或正电极)上的含电解质孔状材料可包括含锂金属氧化物，含锂金属氧化物诸如锂钴二氧化物(LiCoO2)或锂锰二氧化物(LiMnO2)。含电解质孔状材料可由例如锂钴氧化物的层状氧化物、橄榄石(例如，锂铁磷酸盐)或尖晶石(例如，锂锰氧化物)所构成。非锂实施例中，示范性阴极可由TiS2(二硫化钛)所构成。示范性含锂氧化物可为层状(例如，锂钴氧化物(LiCoO2))或混合金属氧化物，诸如LiNixCo1-2xMnO2、LiNi0.5Mn1.5O4、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、LiMn2O4与LiNiO2。示范性磷酸盐可为铁橄榄石(LiFePO4)与其变体(例如，LiFe1-xMgPO4)、LiMoPO4、LiCoPO4、LiNiPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7或LiFe1.5P2O7。示范性氟磷酸盐可为LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、或Li2NiPO4F。示范性硅酸盐可为Li2FeSiO4、Li2MnSiO4或Li2VOSiO4。示范性非锂化合物为Na5V2(PO4)2F3。其它示范性含电解质孔状材料包括Li3FeF3、Li2MnO3·NMC以及图13显示的孔状材料。
Li-离子电池100的阳极侧(或负电极)上的含电解质孔状材料可由上述材料构成，上述材料诸如分散于聚合母体中的石墨颗粒和/或多种微细粉末，微细粉末诸如微米级或纳米级尺寸的粉末。此外，可搭配或取代石墨微珠使用硅、锡或钛酸锂(Li4Ti5O12)的微珠以提供导电核心阳极材料。可根据本文所述实施例制造Li离子电池100的阴极侧(或正极电极)上的含电解质孔状材料。
图1B根据本文所述一实施例的单侧锂离子电池单元双层120的示意图，单侧锂离子电池单元双层120具有电连接至负载121的阳极结构122a、122b。单侧Li离子电池单元双层120功能相似于图1A所示的Li离子电池100。锂离子电池单元双层120的主要功能部件包括阳极结构122a、122b、阴极结构123a、123b、隔离物层124a、124b及配置于电流收集器131a、131b、133a与133b之间的区域中的电解质(未显示)。在适当包装中以电解质密封锂离子电池单元120，且具有电流收集器131a、131b、133a与133b的电线。将阳极结构122a、122b、阴极结构123a、123b以及流体可穿透隔离物层124a、124b浸入在电流收集器131a与133a之间形成的区域中的电解质中以及在电流收集器131b与133b之间形成的区域中的电解质中。绝缘体层135可配置于电流收集器133a与电流收集器133b之间。
阳极结构122a、122b与阴极结构123a、123b各自作为锂离子电池单元120的半单元，且阳极结构122a、122b与阴极结构123a、123b共同形成锂离子电池120的完整运作双层单元。阳极结构122a、122b各自包括金属电流收集器131a、131b与第一含电解质材料134a、134b。相似地，阴极结构123a、123b分别包括电流收集器133a、133b与保留锂离子的第二含电解质材料132a、132b(例如，金属氧化物)。电流收集器131a、131b、133a与133b由导电材料(例如，金属与金属合金)所制成。某些实施例中，绝缘、孔状、流体可穿透层的隔离物层124a、124b(例如介电层)用来避免阳极结构122a、122b与阴极结构123a、123b中的部件直接电接触。还应当理解本文所述的实施例并不限于图1A与图1B所示的Li离子电池结构。还应当理解可以串联或并联连接阳极与阴极结构。
图2A-2C是根据本文所述实施例形成的阴极电极结构103的一实施例的示意横截面图。图2A中，在电流收集器113上沉积分段孔状结构202之前示意性描绘电流收集器113。一实施例中，电流收集器113是导电基板(诸如，金属薄片、片或板)。一实施例中，电流收集器113具有绝缘涂层配置于导电基板上的导电基板。一实施例中，电流收集器113可包括配置于宿主基板上的相当薄的导电层，宿主基板包括一或多个导电材料，导电材料诸如金属、塑料、石墨、聚合物、含碳聚合物、复合物或其它适当材料。可构成电流收集器113的金属实例包括铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)、锡(Sn)、硅(Si)、锰(Mn)、镁(Mg)、上述金属的合金以及上述金属及合金的各组合。一实施例中，电流收集器113具有穿孔。
或者，电流收集器113可包括非导电的宿主基板(诸如，玻璃、硅、塑料或聚合物基板)，该宿主基板具有通过本领域公知手段形成的在该宿主基板上的导电层，上述手段包物理气相沉积(PVD)、电化学电镀、无电镀覆等等。一实施例中，电流收集器113由挠性宿主基板形成。挠性宿主基板可为具有导电层形成于该挠性宿主基板上的重量轻且便宜的塑料材料，塑料材料诸如聚乙烯、聚丙烯或其它适当塑料或聚合物材料。一实施例中，导电层厚度在约10与15微米之间以最小化阻抗损失。适合作为挠性基板的材料包括聚亚酰胺(例如，DuPont Corporation的KAPTONTM)、聚对苯二甲酸二乙酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、硅氧树脂、环氧树脂、硅氧树脂-官能基化环氧树脂、聚酯类(例如，E.I.du Pont de Nemours & Co.的MYLARTM)、Kanegaftigi Chemical IndustryCompany制造的APICAL AV、UBE Industries,Ltd.制造的UPILEX；Sumitomo制造的聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(例如，General Electric Company的ULTEM)及聚对萘二甲酸乙酯(PEN)。或者，可由以聚合涂层强化的非常薄的玻璃建构挠性基板。
一实施例中，在形成分段孔状结构202之前处理电流收集器113以改善接触电阻以及电极对电流收集器113的附着。
如图2B所示，在电流收集器113的表面201上形成第一孔状层210，第一孔状层210包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料212。一实施例中，第一孔状层210的厚度在约10μm至约150μm之间。一实施例中，第一孔状层210的厚度在约50μm至约100μm之间。在电流收集器113为孔状结构的实施例中，第一孔状层210可沉积于电流收集器113的孔中。
一实施例中，第一阴极活性材料212呈微粒形状。一实施例中，微粒为纳米级微粒。一实施例中，纳米级微粒的直径在约1nm与约100nm之间。一实施例中，微粒为微米级微粒。一实施例中，粉末的微粒包括聚集的微米级微粒。一实施例中，微米级微粒的直径在约2μm与约15μm之间。某些实施例中，期望选择这样一种微粒尺寸，这样的微粒尺寸维持微粒的充填密度且同时维持减少的表面积以避免于较高电压时发生不期望的副反应。某些实施例中，微粒尺寸可取决于所用的阴极活性材料类型。一实施例中，阴极活性材料212选自包括下列的群组：锂钴二氧化物(LiCoO2)、锂锰二氧化物(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFe1-xMgPO4、LiMoPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7、LiFe1.5P2O7、LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、Li2NiPO4F、Na5V2(PO4)2F3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2VOSiO4、LiNiO2以及它们的组合。
某些实施例中，第一孔状层210更包括导电添加剂214，该导电添加剂214用于在第一阴极活性材料212的高阻抗微粒之间提供导电路径。一实施例中，导电添加剂214可选自包括下列的群组：石墨、石墨烯硬碳、碳黑、碳涂覆的硅、锡微粒、氧化锡、碳化硅、硅(非晶或结晶)、硅合金、掺杂硅、钛酸锂、它们的复合物与上述物质的组合。
某些实施例中，第一孔状层210还包括黏结剂216。某些实施例中，黏结剂216涂覆第一阴极活性材料212的微粒的表面。一实施例中，黏结剂216是具有低分子量的含碳聚合物，提供的比例为每个微粒少于约100个聚合物分子。低分子量聚合物的平均分子量小于约10,000，以促进微粒对基板的附着。一实施例中，黏结剂216选自包括下列的群组：聚偏二氟乙烯(PVDF)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、水溶性黏结剂以及它们的组合。一实施例中，N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)用作黏结剂的载体。
如第2C图所示，在第一孔状层210上形成第二孔状层220，第二孔状层220包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料222。一实施例中，第二孔状层220的厚度在约10μm至约150μm之间。一实施例中，第二孔状层220的厚度在约50μm至约100μm之间。
一实施例中，第二阴极活性材料222呈微粒的形状。一实施例中，微粒为纳米级微粒。一实施例中，纳米级微粒的直径在约1nm与约100nm之间。一实施例中，微粒为微米级微粒。一实施例中，粉末的微粒包括聚集的微米级微粒。一实施例中，微米级微粒的直径在约2μm与约15μm之间。一实施例中，第二阴极活性材料222选自包括下列的群组：锂钴二氧化物(LiCoO2)、锂锰二氧化物(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFe1-xMgPO4、LiMoPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7、LiFe1.5P2O7、LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、Li2NiPO4F、Na5V2(PO4)2F3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2VOSiO4、LiNiO2以及它们的组合。一实施例中，第一阴极活性材料212与第二阴极活性材料222为相同的材料。一实施例中，第一阴极活性材料212与第二阴极活性材料222为不同的材料，该不同的材料被选择以改变各个层的性质。
某些实施例中，第一孔状层210的第一孔隙度大于第二孔状层220的第二孔隙度。某些实施例中，第一层的孔隙度或“第一孔隙度”为由该相同材料形成的固体薄膜的至少40%、45%、50%、55%、60%或65%。某些实施例中，第一层的第一孔隙度高达由该相同材料形成的固体薄膜的45%、50%、55%、60%、65%或70%。某些实施例中，第二层的孔隙度或“第二孔隙度”为由该相同材料形成的固体薄膜的至少20%、25%、30%或35%。某些实施例中，第二层的孔隙度高达由该相同材料形成的固体薄膜的25%、30%、35%或40%。一实施例中，第一孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约40%与约70%之间，而第二孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约20%与约40%之间。
某些实施例中，第一孔状层210的第一孔隙度小于第二孔状层220的第二孔隙度。某些实施例中，第一层的孔隙度或“第一孔隙度”为由该相同材料形成的固体薄膜的至少20%、25%、30%或35%。某些实施例中，第一层的第一孔隙度高达由该相同材料形成的固体薄膜的25%、30%、35%或40%。某些实施例中，第二层的孔隙度或“第二孔隙度”为由该相同材料形成的固体薄膜的至少40%、45%、50%、55%、60%或65%。某些实施例中，第二层的第二孔隙度高达由该相同材料形成的固体薄膜的45%、50%、55%、60%、65%或70%。一实施例中，第二孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约40%与约70%之间，而第一孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约20%与约40%之间。一实施例中，第二孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约40%与约70%之间，而第一孔隙度由该相同材料形成的固体薄膜的约20%与约35%之间。
某些实施例中，第一孔状层210与第二孔状层220至少之一暴露于压缩处理(例如，压延处理)，以提高第一孔状层210和/或第二孔状层220的密度并减少第一孔状层210和/或第二孔状层220的孔隙度。虽然描述为两层结构，但应当理解可应用包括不同材料、微粒尺寸和/或密度的任何数目层来形成本文所述的孔状阴极结构。举例而言，某些实施例中，分段阴极结构包括三或更多层，随着分段阴极结构自电流收集器延伸向隔离板，各个层的孔隙度相对于先前沉积的层提高。某些实施例中，分段阴极结构包括三或更多层，随着分段阴极结构自电流收集器延伸向隔离板，各个层的孔隙度相对于先前沉积的层降低。形成双侧电极的某些实施例中，可利用双侧沉积处理在基板的相对侧上同时沉积各个孔状层。
图3是概述根据本文所述实施例的方法300的一实施例的处理流程图，方法300用于形成相似于图1A、图1B与图2A-2C所示的阴极结构103的分段阴极结构。块310中，提供基本相似于图1中的电流收集器113的基板。如上文所详述的，基板可为导电基板(例如，金属薄片)或具有导电层形成于非导电基板上的非导电基板(诸如，具有金属涂层的挠性聚合物或塑料)。
块320中，将与具有第一孔隙度的第一孔状层210相似的第一孔状层沉积于导电基板上。可如本文所述那样沉积第一阴极活性材料的微粒来形成第一孔状层。某些实施例中，期望与第一阴极活性材料一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。某些实施例中，第一阴极活性材料可在沉积于导电基板之前预先与导电添加剂和/或黏结剂的微粒混合。某些实施例中，黏结剂涂覆第一阴极活性材料的微粒。某些实施例中，第一阴极活性材料可与不同来源的导电添加剂和/或黏结剂微粒一起同时沉积于导电基板上。
一实施例中，可通过微粒敷用技术涂敷微粒，微粒敷用技术包括但不限于筛洒技术、静电喷洒技术、热或火焰喷镀技术、流体化床涂覆技术、辊式涂布技术、狭缝涂覆技术以及上述技术的组合，所有这些技术均为本领域技术人员所习知。一示范性处理为两次通过沉积处理，其中第一次通过利用喷镀涂层方法沉积微粒于导电基板上，接着第二次通过基板上以通过狭缝涂覆处理沉积额外的微粒。另一示范性两次通过沉积处理包括利用狭缝涂覆处理沉积微粒于导电基板上，接着通过静电喷镀处理以进一步密化结构。
某些实施例中，静电喷镀方法用来沉积微粒或粉末于导电基板上。静电喷镀对粉末微粒充电并接着喷镀粉末微粒朝向带有相反且相吸电荷的即将涂覆区域，即将涂覆区域例如导电基板。由于喷镀流中的充电粉末被吸引向即将涂覆的区域，静电处理有助于使过度喷镀与浪费达到最小。
某些实施例中，流体化床涂覆方法可用以将阴极活性微粒嵌于导电基板上和/或内部。流体化床系统中，向上吹动空气通过孔状床或筛以悬浮粉末从而形成流体化床。将即将涂覆的对象插入流体化床中好让微粒黏附于暴露表面上。流体化床中的涂层微粒亦可充电以供应用于更厚的涂层。
某些实施例中，热、等离子或火焰喷镀技术可用以沉积阴极活性微粒于导电基板上。热喷镀技术是这样一种涂覆处理，其中熔化的(或加热的)材料被喷镀于表面上。通过电手段(诸如，等离子或电弧)或化学手段(例如，燃烧火焰)加热“原料”(涂层前驱物)。热喷镀可用的涂层材料包括金属、合金、陶质、塑料与复合物。涂层材料被以粉末形式供给，加热至熔化或半熔化状态并以微米尺寸微粒形式向基板加速。燃烧或电弧放电通常用作热喷镀的能量源。示范性热喷镀技术与设备描述于Shang等人于2009年8月24日申请的共同受让的美国专利申请案12/862,265，代理机构档案号：APPM/014344.02/AEP/LES/ESONG，名称为“IN-SITU DEPOSITION OFBATTERY ACTIVE LITHIUM MATERIALS BY THERMAL SPRAYING”，该文的全部内容在此通过援引加入。示范性等离子喷镀技术与设备描述于Shang等人于2010年8月24日申请的共同受让的美国专利申请案12/862,244，代理机构档案号：APPM/014344/AEP/LES/ESONG，名称为“IN-SITU DEPOSITIONOF BATTERY ACTIVE LITHIUM MATERIALS BY PLASMA SPRAYING”，该文的全部内容在此通过援引加入。
某些实施例中，辊式涂布技术可用来沉积阴极活性微粒于导电基板上。一实施例中，通过在溶剂(例如，N-甲基吡咯啶酮(NMP))中形成阴极活性材料的浆状物来制造涂层。一实施例中，涂层更包括黏结剂与导电添加剂。施加涂层后，可利用本文公开的干燥技术移除溶剂。某些实施例中，干燥处理可用来促进微粒的紧密沉淀。
在形成双侧电极的某些实施例中，可利用双侧沉积处理在基板的相对侧上同时沉积第一孔状层。举例而言，双侧静电喷镀处理利用相对的喷镀施加器以在基板的相对侧上沉积阴极活性材料。在形成双侧电极的某些实施例中，可利用两次通过处理形成第一层，其中在第一次通过过程中将第一层沉积于电流收集器的第一侧上，并在第二次通过过程中将第一层沉积于基板的相对侧上。
块330中，可将第一孔状层暴露于可选择的压缩处理。在将微粒沉积于导电基板上后，可利用压缩技术(例如，压延处理)压缩微粒以达成压缩微粒的所欲净密度同时平坦化层的表面。某些实施例中，期望在第一孔状层的沉积之后执行压延处理以提高第一孔状层的净密度。
可将第一孔状层暴露于可选择的干燥处理，以自沉积处理移除任何残余溶剂。可选择的干燥处理包括但不限于例如空气干燥处理的干燥处理(例如，暴露孔状层至加热氮气)、红外线干燥处理、马兰各尼效应干燥处理与退火处理(例如，快速热退火处理)。
块340中，将与具有第二孔隙度的第二孔状层220相似的第二孔状层沉积于第一孔状层210上。可如本文所述那样沉积第二阴极活性材料的微粒来形成第二孔状层。某些实施例中，期望与第二阴极活性材料一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。某些实施例中，第二阴极活性材料可在沉积于第一孔状层之前预先与导电添加剂和/或黏结剂的微粒混合。某些实施例中，第二阴极活性材料可与不同来源的导电添加剂和/或黏结剂微粒一起同时沉积于导电基板上。某些实施例中，可利用参照块320所述的沉积技术沉积微粒。
在形成双侧电极的某些实施例中，可利用如参照块320所述的双侧沉积处理在基板的相对侧上同时沉积第二孔状层。
一实施例中，第一阴极活性材料与第二阴极活性材料相同。一实施例中，第一阴极活性材料与第二阴极活性材料是不同的材料。
一实施例中，第一阴极活性材料的微粒与第二阴极活性材料的微粒尺寸不同。一实施例中，第一阴极活性材料与第二阴极活性材料的微粒尺寸大致相同。
块350中，可将第二孔状层暴露于可选择的压缩处理。在将微粒沉积于导电基板上后，可利用压缩技术(例如，压延处理)压缩微粒以达到压缩微粒的期望净密度同时平坦化层的表面。某些实施例中，期望在第二孔状层的沉积以后执行压延处理以相对于第一孔状层提高第二孔状层的净密度。某些实施例中，执行相似于块330的处理的干燥处理。
图4A是根据本文所述实施例在沉积阴极活性材料于孔状导电基板中与上方之前的孔状导电基板413的一个实施例的立体图。图4B是根据本文所述实施例形成的分段阴极电极400的一实施例的示意横截面图。分段阴极电极400相似于阴极电极103，除了分段阴极电极400是利用孔状导电电流收集器413形成的，第一阴极活性材料412沉积于孔状导电电流收集器的孔中，且分段阴极电极400具有共有三维孔状电流收集器413的两侧阴极电极。应当理解虽然将分段阴极电极400绘示成两侧电极，但分段阴极电极400亦可为单侧电极。
可利用与图3所示处理相似的处理来形成分段阴极电极400，除了利用双侧沉积处理将相似于孔状层210的第一孔状层410沉积于孔状导电基板413的孔中，并利用双侧沉积处理(例如，两侧喷涂处理)在孔状导电电流收集器413的相对侧上形成第二孔状层420a、420b。
基板或电流收集器413相似于电流收集器113。一实施例中，基板或电流收集器413是铝基板或铝合金基板。一实施例中，电流收集器413具有穿孔或具有复数个孔415的孔状三维结构。一实施例中，可利用诸如转印微影处理或图案化击穿处理来形成三维结构。一实施例中，三维结构包括金属线网状结构，金属线网状结构包括选自铝与铝合金的材料。一实施例中，金属线网状结构的金属线直径在约0.050微米与约10微米之间。一实施例中，金属线网状结构的孔洞在约10微米与约100微米之间(例如，约90微米)。某些实施例中，乐于利用金属线网状结构作为三维阴极结构，因为其不需压印或蚀刻。
一实施例中，孔状电流收集器413是具有孔隙度约50%至约90%的三维结构。一实施例中，电流收集器413具有孔隙度约70%至约85%(例如，约81%)的三维结构。
如图4B所示，将包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料412的第一孔状层410形成于孔状电流收集器413的孔415中。一实施例中，利用单一或多步骤沉积处理将第一阴极活性材料412垂直喷镀进入孔状电流收集器413的孔中。一实施例中，第一孔状层410的厚度在约50μm至约200μm之间，例如约100μm。某些实施例中，第一孔状层410的孔隙度大于第二孔状层420a、420b的孔隙度。某些实施例中，第一孔状层410的孔隙度小于第二孔状层420a、420b的孔隙度。
如图4B所示，将包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料422的第二孔状层420a、420b形成于第一孔状层410上。一实施例中，第二孔状层420a、420b的厚度在约50μm至约100μm之间。一实施例中，第二孔状层420a、420b的孔隙度小于第一孔状层410的孔隙度。一实施例中，第二孔状层420a、420b的孔隙度大于第一孔状层410的孔隙度。一实施例中，刚沉积时，第一孔状层410与第二孔状层420a及420b的孔隙度基本相同，然而，在将第二孔状层暴露于块350中所述的可选择的压缩处理后，第二孔状层420a、420b的孔隙度相对于第一孔状层410的孔隙度减少。在可选择的压缩处理是压延处理的实施例中，过载部分(例如，第二孔状层420a、420b)被更有效地被密化，而三维结构中的第一孔状层410因为复合结构的典型机械性质被较少密化。在第一孔状层410的密度大于第二孔状层420a、420b的某些实施例中，可将第一孔状层暴露于和块330中所述的压缩处理相似的可选择的压缩处理。某些实施例中，第二孔状层420a、420b的孔隙度为由相同材料形成的固体薄膜的约40%与约50%之间，而第一孔状层410的孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约30%与约35%之间。
图5A-5C根据本文所述实施例形成具有微粒尺寸梯度的分段阴极电极结构103的一实施例的示意横截面图。第5A图中，在分段微粒结构502沉积于电流收集器113上之前示意性描绘电流收集器113。
如图5B所示，将第一层510形成于电流收集器113的表面201上，第一层510具有有第一直径的第一阴极活性微粒512。一实施例中，第一层510的厚度在约10μm至约150μm之间。一实施例中，第一层510的厚度在约50μm至约100μm之间。一实施例中，微粒是纳米级微粒。一实施例中，纳米级微粒的直径在约1nm与约100nm之间。一实施例中，微粒是微米级微粒。一实施例中，粉末的微粒包括聚集的微米级微粒。一实施例中，微米级微粒的直径在约2μm与约15μm之间。一实施例中，第一直径小于10μm。一实施例中，第一直径为约5μm。
如本文所述，某些实施例中，期望与第一阴极活性微粒一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。
如图5C所示，将第二层520形成于第一层510上，第二层520具有有第二直径的第二阴极活性微粒522。一实施例中，第二层520的厚度在约10μm至约150μm之间。一实施例中，第二层520的厚度在约50μm至约100μm之间。一实施例中，第二阴极活性微粒522的第二直径大于第一层微粒的微粒尺寸的五倍。一实施例中，微粒是纳米级微粒。一实施例中，纳米级微粒的直径在约1nm与约100nm之间。一实施例中，微粒是微米级微粒。一实施例中，粉末的微粒包括聚集的微米级微粒。一实施例中，微米级微粒的直径在约2μm与约75μm之间。一实施例中，第二直径在约5μm与约50μm之间。一实施例中，第二直径约15μm。某些实施例中，阴极活性微粒522的第二直径大于阴极活性微粒512的第一直径。某些实施例中，阴极活性微粒522的第二直径小于阴极活性微粒512的第一直径。
在微粒是微米尺寸微粒(例如，层状氧化物与尖晶石)的某些实施例中，第二阴极活性微粒的微粒直径大于第一层微粒的微粒尺寸的五倍，因此固态扩散时间显著地不同。在阴极材料是纳米尺寸(诸如，LiFePO4、Li2MnSiO4)的其它实施例中，第二层的阴极活性微粒可大于第一层微粒的微粒尺寸的五倍。额外的扩散提高可来自表面处理。
一实施例中，第一层510的孔隙度大于第二层520的第二孔隙度。一实施例中，第一孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约40%与约50%之间，而第二孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约30%与约40%之间。某些实施例中，第一层510的孔隙度小于第二层520的孔隙度。某些实施例中，第一孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约30%与约35%之间，而第二孔隙度为由该相同材料形成的固体薄膜的约40%与约50%之间。
某些实施例中，第二层520暴露于压缩处理(例如，压延处理)以修改微粒的形状并提高第二层中的微粒的装填密度。在第一层510的密度高于第二层520的某些实施例中，第一层可暴露于和本文所述的压缩处理相似的可选择的压缩处理。
图6是概述根据本文所述实施例的方法600的一个实施例的处理流程图，方法600用于形成与图1与图5A-5C所述的阴极结构103相似的具有微粒尺寸梯度的分段阴极结构。块610中，提供与图1中的电流收集器113基本相似的基板。如上详述的，基板可为导电基板(例如，金属薄片)或具有导电层形成于非-导电基板上的非-导电基板(诸如，具有金属涂层的挠性聚合物或塑料)。
块620中，将与包括具有第一直径的第一阴极活性微粒的第一层510相似的第一层沉积于导电基板上。可如本文所述那样沉积阴极活性材料的微粒来形成第一层。某些实施例中，期望与阴极活性材料一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。
块630中，可将第一层暴露于可选择的压缩处理。在将微粒沉积于导电基板上以后，可利用压缩技术(例如，压延处理)压缩微粒以达到压缩微粒期望的净密度同时平坦化第一层的表面。
可将第一层暴露于可选择的干燥处理，以自沉积处理移除任何残余溶剂。干燥处理可经修改以调整第一层的厚度。可选择的干燥处理包括但不限于例如空气干燥处理的干燥处理(例如，暴露孔状层至加热氮气)、红外线干燥处理、马兰各尼效应干燥处理与退火处理(例如，快速热退火处理)。
块640中，将与包括具有第二直径的第二阴极活性微粒的第二层520相似的第二层沉积于第一层上。可如本文所述那样沉积阴极活性材料的微粒来形成第二层。某些实施例中，期望与本文公开的阴极活性材料一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。
块650中，可将第二层暴露于可选择的压缩处理。在将微粒沉积于导电基板上后，可利用压缩技术(例如，压延处理)压缩微粒以达到压缩微粒期望的净密度同时平坦化第二层的表面。某些实施例中，期望在第二孔状层的沉积以后执行压延处理以相对于第一层的微粒提高第二层的微粒的装填密度。
一实施例中，第一阴极活性材料与第二阴极活性材料相同。一实施例中，第一阴极活性材料与第二阴极活性材料是不同的材料。
一实施例中，将第二层暴露于与描述用于第一层的可选择的干燥处理相似的干燥处理。
某些实施例中，活性材料喷镀包括下列至少之一：在喷镀过程中同时干燥，超声波喷镀高黏性浆状物与水基，低溶剂或无溶剂浆状物。
图7是根据本文所述实施例形成的分段阴极电极700的一实施例的示意横截面图。分段阴极电极700与图5C所示的阴极电极103相似，除了分段阴极电极700是利用具有复数个孔715的孔状导电电流收集器713形成的，具有第一直径的阴极活性微粒712沉积于孔状导电电流收集器713的孔715中，且分段阴极电极700是具有共享三维孔状电流收集器713的两侧阴极电极。应当理解虽然将分段阴极电极700绘示成两侧电极，但分段阴极电极700亦可为单侧电极。
可利用与图6所示方法600相似处理来形成分段阴极电极700，除了利用双侧沉积处理将具有有第一直径的第一阴极活性微粒712的第一层710沉积于孔状导电基板713的孔中，并利用双侧沉积处理(例如，两侧喷镀处理)在孔状导电电流收集器713的相对侧上于第一层710上形成具有第二直径的第二阴极活性微粒722的第二层720a、720b。
基板或电流收集器713相似于电流收集器413与113。一实施例中，基板或电流收集器713是铝基板或铝合金基板。一实施例中，电流收集器713是具有穿孔或具有多个孔715的孔状结构。
一实施例中，孔状电流收集器713是孔隙度为约50%至约90%的三维结构。一实施例中，电流收集器713是孔隙度为约70%至约85%(例如，约81%)的三维结构。
如图7所示，将具有有第一直径的第一阴极活性微粒712的第一层710形成于孔状电流收集器713的孔715中。一实施例中，第一层710的厚度在约50μm至约200μm之间，例如约100μm。一实施例中，微粒是纳米级微粒。一实施例中，纳米级微粒的直径在约1nm与约100nm之间。一实施例中，微粒是微米级微粒。一实施例中，粉末的微粒包括聚集的微米级微粒。一实施例中，微米级微粒的直径在约2μm与约15μm之间。一实施例中，第一直径为约5μm。
如图7所示，将具有有第二直径的第二阴极活性微粒722的第二层720a、720b形成于第一层710上。一实施例中，第二层720a、720b的厚度在约50μm至约100μm之间。一实施例中，微粒是纳米级微粒。一实施例中，纳米级微粒的直径在约1nm与约100nm之间。一实施例中，微粒是微米级微粒。一实施例中，粉末的微粒包括聚集的微米级微粒。一实施例中，微米级微粒的直径在约2μm与约20μm之间。一实施例中，第二直径为约15μm。某些实施例中，阴极活性微粒722的第二直径大于阴极活性微粒712的第一直径。一实施例中，第二直径为约15μm而第一直径为约5μm。另一实施例中，第二直径为约5μm而第一直径为约15μm。
图8A-8C是根据本文所述实施例形成的阴极电极结构103的一个实施例的示意横截面图。图9是概述根据本文所述实施例形成阴极电极结构103的方法900的一个实施例的处理流程图。
块910中，提供例如电流收集器113的导电基板。如图8A所示，在沉积双层阴极结构802于电流收集器113的表面201上之前示意性描绘电流收集器113。
块920中，将包括第一阴极活性材料的第一层810沉积于电流收集器113上。一实施例中，第一层810的厚度在约10μm至约150μm间，例如约50μm至约100μm之间。
一实施例中，第一阴极活性材料选自包括下列的群组：锂钴二氧化物(LiCoO2)、锂锰二氧化物(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFe1-xMgPO4、LiMoPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7、LiFe1.5P2O7、LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、Li2NiPO4F、Na5V2(PO4)2F3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2VOSiO4、LiNiO2以及它们的组合。一实施例中，第一阴极活性材料包括LiFePO4。如本文所述，某些实施例中，期望与阴极活性材料一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。
块925中，可将第一层暴露于本文所述的可选择的压缩处理，以达到压缩微粒的期望的净密度同时平坦化层的表面。
块930中，将包括不同于第一阴极活性材料的第二阴极活性材料的第二层820沉积于第一层810上。一实施例中，第二阴极活性材料选自包括下列的群组：锂钴二氧化物(LiCoO2)、锂锰二氧化物(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFe1-xMgPO4、LiMoPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7、LiFe1.5P2O7、LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、Li2NiPO4F、Na5V2(PO4)2F3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2VOSiO4、LiNiO2以及它们的组合。一实施例中，第二阴极活性材料包括LiNixCo1-2xMnO2。如本文所述，某些实施例中，期望与阴极活性材料一起沉积导电添加剂和/或黏结剂。
一实施例中，第一层810包括提供较高的功率性能与较低电压的电极的材料，而第二层820包括提供较高电压的电极与较慢功率性能的材料。一实施例中，第一层810包括LiFePO4而第二层820包括LiNixCo1-2xMnO2。
块940中，可将第二层820暴露于可选择的压缩处理。在将第二阴极活性材料沉积于导电基板上后，可利用压缩技术(例如，压延处理)压缩材料以达到压缩微粒的期望净密度同时平坦化第二层820的表面。
第一层810与第二层820亦可暴露于本文所述的可选择的干燥处理。
某些实施例中，利用层压处理形成阴极电极结构103。举例而言，利用本文所述实施例将第一层形成于导电基板上，并将包括阴极活性材料、黏结剂与导电添加剂的第二层形成于不同基板(例如，玻璃基板)上。利用压缩处理和/或加热将玻璃基板层压至第一层的顶表面以形成阴极电极结构。
图10A-10H是根据本文所述实施例形成的阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图。图10A是利用转印微影处理将光阻剂1020沉积于导电基板1013上的导电基板1013的示意图。图10B是在湿蚀刻处理以形成复数个孔1024后的导电基板1013的示意图。图10C是在移除光阻剂1020后导电基板1013的示意图。虽然图10A-10C显示单侧转印与蚀刻处理，但应当理解可执行两侧转印与蚀刻处理以形成图10D-10H所示的孔状导电基板或电流收集器1050。导电基板1050与图4B与图7所示的导电基板相似，然而图4A与图4B所示的复数个孔415是横贯电流收集器413宽度的通孔，但复数个孔1054并无横贯导电基板1050宽度，从而形成图10G所示的具有导电基板1050部分配至于其间的两个分隔的第一层1060a、1060b。在如图10E与图10F所示的一个实施例中，可利用个别的沉积处理(例如，个别的静电喷镀处理)沉积形成第一层1060a、1060b的第一阴极活性材料1012以及形成第二层1070a、1070b的第二阴极活性材料1022。一实施例中，形成第一层1060a、1060b的第一阴极活性材料1012以及形成第二层1070a、1070b的第二阴极活性材料1022是相同的阴极活性材料，该阴极活性材料具有利用压缩处理而使第一层1060a、1060b与第二层1070a、1070b的密度相对彼此被修改。
图10G是阴极电极结构的一个实施例的示意横截面图。可利用与图3所示的处理相似的处理来形成分段阴极电极结构，除了利用双侧沉积处理将与孔状层210与410相似的第一孔状层1060a、1060b沉积于孔状导电基板1050的孔中，并利用双侧沉积处理(例如，两侧喷镀处理)将与图4B的层420a、420b相似的第二孔状层1070a、1070b形成于孔状导电电流收集器1050的相对侧上。接着将导电电流收集器1050暴露于双侧压缩处理以如本文所述相对于第一孔状层1060a、1060b的孔隙度修改第二孔状层1070a、1070b的孔隙度。
可利用与参照图6所述的那些处理相似的处理形成相似于图7所示的分段阴极结构700的图10H所示的分段阴极电极，除了利用双侧沉积处理将具有有第一直径的第一阴极活性微粒1082的分离的第一层1060a、1060b沉积于孔状导电基板1050的孔中，并利用双侧沉积处理(例如，两侧喷镀处理)将具有有第二直径的第二阴极活性微粒1084的第二层1070a、1070b形成于孔状导电电流收集器1050的相对侧上的第一层1060a、1060b上。
图11示意性描绘根据本文所述实施例的垂直处理系统1100的一个实施例。处理系统1100通常包括复数个排列成一直线的处理腔室1112-1134，各处理腔室被配置以对垂直放置的挠性导电基板1110执行一个处理步骤。一实施例中，处理腔室1112-1134是独立模块处理腔室，其中各个模块处理腔室在结构上与其它模块处理腔室分隔。因此，可在不影响彼此的情况下个别地配置、重新配置、替换或维护各个独立模块处理腔室。一实施例中，处理腔室1112-1134被配置以执行同时两侧处理，以同时处理垂直放置的挠性导电基板1110的各个侧边。
一实施例中，处理系统1100包括转印腔室1112，该转印腔室1112被配置以执行三维基板形成处理，三维基板形成处理例如在挠性导电基板1110的至少一部分上进行的转印处理或贯穿处理以形成孔状挠性导电基板。
一实施例中，处理系统1100还包括第一清洗腔室1114，该第一清洗腔室1114被配置通过冲洗流体(例如，去离子水)自垂直方向的导电挠性基板1110的上述部分冲洗并移除任何残余微粒与处理溶液。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻第一冲洗腔室1114而设置的湿蚀刻腔室1116。一实施例中，湿蚀刻腔室1116被配置执行蚀刻处理于挠性导电基板1110的至少一部分上，以提高孔状挠性导电基板的孔隙度。一实施例中，腔室1112与腔室1116可包括选自转印腔室、湿蚀刻腔室、电化学蚀刻腔室、图案贯穿腔室以及它们的组合的腔室。
一实施例中，处理系统1100更包括第二冲洗腔室1118，该第二冲洗腔室1118被配置以在已经执行湿蚀刻处理后用冲洗流体(例如，去离子水)自垂直方向的导电挠性基板1110的上述部分冲洗并移除任何残余蚀刻溶液。一实施例中，包括气刀的腔室1120紧邻第二冲洗腔室1118而设。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻气刀1120设置的第一干燥腔室1122，该第一干燥腔室1122被配置以暴露垂直方向的导电基板1110至干燥处理。一实施例中，第一干燥腔室1122被配置以暴露垂直方向的导电基板1110至诸如空气干燥处理的干燥处理(例如，暴露导电基板1110至加热氮气)、红外线干燥处理、马兰各尼效应干燥处理与退火处理(例如，快速热退火处理)。
一实施例中，处理系统1100还包括第一喷涂腔室1124，该第一喷涂腔室1124被配置以沉积阴极活性微粒于垂直方向的孔状导电基板1110上和/或内部。虽然论述为喷涂腔室，但第一喷涂腔室1124可被配置以执行任何上述的沉积处理。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻第一喷涂腔室1124而设的干燥腔室1126，该干燥腔室1126被配置以暴露垂直方向的导电基板1110至干燥处理，例如退火处理。一实施例中，干燥腔室1126被配置以执行干燥处理，例如快速热退火处理。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻干燥腔室1126而设的第二喷涂腔室1128。虽然论述为喷涂腔室，但第二喷涂腔室1128可被配置以执行任何上述的沉积处理。一实施例中，第二喷涂腔室1128被配置以沉积第二阴极活性微粒于垂直方向的孔状导电基板1110上。一实施例中，第二喷涂腔室1128被配置以沉积添加剂材料(例如，黏结剂)于垂直方向的导电基板1110上。在应用两次通过喷涂处理的实施例中，第一喷涂腔室1124可被配置以在第一次通过过程中利用例如静电喷镀处理沉积阴极活性微粒于垂直方向的导电基板1110上，而第二喷涂腔室1128可被配置以在第二次通过过程中利用例如狭缝涂覆处理沉积阴极活性微粒于垂直方向的导电基板1110上。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻第一干燥腔室1122而设的压缩腔室1130，该压缩腔室1130被配置以暴露垂直方向导电基板1110至压延处理以压缩刚沉积的阴极活性微粒成为导电微结构。一实施例中，压缩处理可用以修改刚沉积的阴极活性微粒的孔隙度至期望的净密度。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻压缩腔室1130而设的第三干燥腔室1132，该第三干燥腔室1132被配置暴露垂直方向的导电基板1110至干燥处理。一实施例中，第三干燥腔室1132被配置暴露垂直方向的导电基板1110至诸如空气干燥处理的干燥处理(例如，暴露导电基板1110至加热氮气)、红外线干燥处理、马兰各尼效应干燥处理与退火处理(例如，快速热退火处理)。
一实施例中，处理系统1100还包括紧邻干燥腔室1132而设的第三喷涂腔室1134。虽然论述为喷涂腔室，但第三喷涂腔室1134可被配置以执行任何上述的沉积处理。一实施例中，第三喷涂腔室1134被配置沉积隔离物层于垂直方向的导电基板上。
某些实施例中，处理系统1100还包括额外的处理腔室。额外的模块处理腔室可包括一或多个选自包括下列处理腔室的群组的处理腔室：电化学镀覆腔室、无电镀覆沉积腔室、化学气相沉积腔室、等离子增强化学气相沉积腔室、原子层沉积腔室、冲洗腔室、退火腔室、干燥腔室、喷涂腔室以及它们的组合。应当理解可在在线(in-line)处理系统中包括额外的腔室或更少的腔室。
通常将处理腔室1112-1134沿着一直线排列，以致可通过送料滚轴1140与回收滚轴1142将垂直方向的导电基板1100的部分流水线式地通过各个腔室。一实施例中，当垂直方向的基板1110离开回收滚轴1142时，基板1110经进一步处理以形成棱柱组件1150。
图12A是显示NMC/Li电池的电极厚度对电极利用率的影响的模拟证明图1200。y轴显示电池电压(伏特)而x轴显示电极利用率。呈现75微米、100微米、125微米、150微米、175微米与200微米的电极厚度。如图1200所示，厚度为75微米的电极具有0.9的利用率，这表示自电极放出90%的锂。图1200还显示虽然厚度为200微米的电极可保持更多的锂，但随着电极厚度增大(例如，由75微米至200微米)，电极利用率由75微米电极的0.9减少至200微米电极的0.4。
图12B是描绘NMC/Li电池中厚度为200微米的电极(从利用率来说是图12A中最差的例子)分段孔隙度对比能的影响的模拟证明图1210。y轴显示电池电压(伏特)而x轴显示比能(Wh/kg)。该模拟示出C放电速率下利用200微米厚NMC电极的四个不同例子的比能。第一电极的孔隙度等于平均孔隙度(ε=εave)。第二电极是本文所述的双层电极，该双层电极具有孔隙度比εave小10%的第一层以及孔隙度比εave大10%的第二层(ε=εave±0.1εave)。第三电极是本文所述的双层电极，该双层电极具有孔隙度比εave小20%的第一层以及孔隙度比εave大20%的第二层(ε=εave±0.2εave)。第四电极是本文所述的双层电极，该双层电极具有孔隙度比εave小30%的第一层以及孔隙度比εave大30%的第二层(ε=εave±0.3εave)。该图示出比起具有均匀孔隙度(ε=εave)的200微米电极，具有分段孔隙度(ε=εave±0.3εave)的200微米厚电极的比能具有12%改善。
图13是描绘可根据本文所述实施例使用的各种阴极活性材料的理论能量密度的图1300。
虽然上述内容是针对本发明的实施例，但可在不悖离本发明基本范围下设计出本发明的其它及更多实施例，而本发明的范围由下列的权利要求来界定。

Claims (15)

1.一种分段阴极结构，包括：
导电基板；
形成于所述导电基板上的第一孔状层，所述第一孔状层包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料；以及
形成于所述第一孔状层上的第二孔状层，所述第二孔状层包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料，其中所述第一孔隙度小于所述第二孔隙度。
2.如权利要求1所述的分段阴极结构，其中所述导电基板包括铝。
3.如权利要求1所述的分段阴极结构，其中所述第一阴极活性材料与所述第二阴极活性材料各自选自包括下列的群组：锂钴二氧化物(LiCoO2)、锂锰二氧化物(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFe1-xMgPO4、LiMoPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7、LiFe1.5P2O7、LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、Li2NiPO4F、Na5V2(PO4)2F3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2VOSiO4、LiNiO2以及它们的组合。
4.如权利要求3所述的分段阴极结构，其中所述第一阴极活性材料的微粒尺寸比所述第二阴极活性材料的微粒尺寸小。
5.如权利要求4所述的分段阴极结构，其中所述第一阴极活性材料的微粒尺寸的直径在约2μm与约15μm之间，而所述第二阴极活性材料的微粒尺寸的直径在约2μm与约15μm之间。
6.如权利要求4所述的分段阴极结构，其中所述第一阴极活性材料的微粒尺寸的直径在约1nm与约100nm之间，而所述第二阴极活性材料的微粒尺寸的直径在约1nm与约100nm之间。
7.如权利要求1所述的分段阴极结构，其中所述第一孔隙度为由相同材料形成的固体薄膜的约20%与约35%之间，而所述第二孔隙度为由所述相同材料形成的固体薄膜的约40%与约70%之间。
8.一种形成分段阴极结构的方法，包括：
提供导电基板；
沉积第一孔状层于所述导电基板上，所述第一孔状层包括具有第一孔隙度的第一阴极活性材料；以及
沉积第二孔状层于所述导电基板上，所述第二孔状层包括具有第二孔隙度的第二阴极活性材料，其中所述第二孔隙度大于所述第一孔隙度。
9.如权利要求8所述的方法，还包括压延所述第一孔状层以减少所述第一孔隙度至第三孔隙度。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述导电基板包括铝。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述第一阴极活性材料与所述第二阴极活性材料各自选自包括下列的群组：锂钴二氧化物(LiCoO2)、锂锰二氧化物(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiFe1-xMgPO4、LiMoPO4、LiCoPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7、LiFe1.5P2O7、LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F、Li2NiPO4F、Na5V2(PO4)2F3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2VOSiO4、LiNiO2以及它们的组合。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述第一孔隙度为由所述相同材料形成的固体薄膜的约20%与约35%之间，而所述第二孔隙度为由所述相同材料形成的固体薄膜的约40%与约70%之间。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述第一孔隙度为由所述相同材料形成的固体薄膜的约40%与约50%之间，而所述第二孔隙度为由所述相同材料形成的固体薄膜的约40%与约50%之间，而所述第三孔隙度系为由所述相同材料形成的固体薄膜的约30%与约35%之间。
14.如权利要求8所述的方法，其中沉积第一孔状层的步骤包括执行静电喷镀处理，而沉积第二孔状层的步骤包括执行狭缝涂覆处理。
15.如权利要求8所述的方法，其中所述第一阴极活性材料包括数个具有第一直径的微粒，而所述第二阴极活性材料包括数个具有第二直径的微粒，其中所述第一直径在约2μm与约15μm之间而所述第二直径在约5μm与约15μm之间，其中所述第二直径大于所述第一直径。
CN2010800607071A 2010-01-13 2010-11-29 用于高能量锂离子电池的分段电极技术 Pending CN102754247A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29462810P 2010-01-13 2010-01-13
US61/294,628 2010-01-13
US12/953,143 US20110168550A1 (en) 2010-01-13 2010-11-23 Graded electrode technologies for high energy lithium-ion batteries
US12/953,143 2010-11-23
PCT/US2010/058215 WO2011087588A2 (en) 2010-01-13 2010-11-29 Graded electrode technologies for high energy lithium-ion batteries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102754247A true CN102754247A (zh) 2012-10-24

Family

ID=44257685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800607071A Pending CN102754247A (zh) 2010-01-13 2010-11-29 用于高能量锂离子电池的分段电极技术

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110168550A1 (zh)
JP (1) JP2013519187A (zh)
KR (1) KR20120114354A (zh)
CN (1) CN102754247A (zh)
TW (1) TWI518972B (zh)
WO (1) WO2011087588A2 (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103872374A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 三菱自动车工业株式会社 二次电池
CN104137322A (zh) * 2011-12-28 2014-11-05 通用电气公司 用于控制能量储存装置的方法和系统
CN105074967A (zh) * 2013-03-15 2015-11-18 应用材料公司 用于制造较厚电极的多层电池电极设计
CN105308781A (zh) * 2013-06-27 2016-02-03 罗伯特·博世有限公司 用于电化学储能器的电极
CN105826513A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 株式会社Lg化学 电极用双重涂布法
CN106463698A (zh) * 2014-04-11 2017-02-22 Nec 能源元器件株式会社 二次电池和用于制造其的方法
CN107534125A (zh) * 2015-04-29 2018-01-02 株式会社Lg化学 用于电化学装置的电极和制造电极的方法
CN109301160A (zh) * 2018-09-05 2019-02-01 上海奥威科技开发有限公司 一种电极及其制备方法和锂离子电容电池
CN109560249A (zh) * 2018-11-30 2019-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种双层结构正极极片、及其制备方法和用途
CN109830690A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 深圳鸿鹏新能源科技有限公司 集流体以及具有该集流体的极片和锂电池
CN110010900A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种高倍率厚电极及其制备方法与应用
CN110943202A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 本田技研工业株式会社 锂离子二次电池用负极、锂离子二次电池及电池组
CN112166511A (zh) * 2018-05-24 2021-01-01 24M技术公司 高能量密度组成渐变的电极及其制备方法
CN114122307A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 通用汽车环球科技运作有限责任公司 在电池电极内产生可变密度的方法和系统
CN115050921A (zh) * 2021-03-08 2022-09-13 三星Sdi株式会社 电极、包括该电极的锂电池及制造该电极的方法
CN116264266A (zh) * 2021-12-14 2023-06-16 比亚迪股份有限公司 电极和电池

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10476100B2 (en) * 2010-10-04 2019-11-12 Ford Global Technologies, Llc Lithium-containing electrode material for electrochemical cell systems
US8927068B2 (en) 2011-07-12 2015-01-06 Applied Materials, Inc. Methods to fabricate variations in porosity of lithium ion battery electrode films
JP5734790B2 (ja) * 2011-08-23 2015-06-17 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 電池用電極の製造方法
KR101401770B1 (ko) 2011-10-21 2014-07-01 한국생산기술연구원 리튬이차전지용 고용량 망간계 산화물 합성공정 및 이를 이용한 전지 제조방법
JP6133878B2 (ja) 2011-10-21 2017-05-24 コリア インスティテュート オブ インダストリアル テクノロジー 電気自動車用リチウム二次電池用の高エネルギー密度の正極複合素材合成及び電極製造技術
FR2992778A1 (fr) 2012-06-29 2014-01-03 Commissariat Energie Atomique Batterie de type lithium-ion avec une cathode a porosite variable et procede correspondant
FR2994026B1 (fr) * 2012-07-30 2014-12-26 Renault Sa Cellule composite de stockage de l'energie electrique et batterie contenant une telle cellule
US8962191B2 (en) 2012-07-31 2015-02-24 General Electric Company Electrochemical cells having a electrode current collector extending into a positive electrode composition, and related methods
US9806336B2 (en) * 2012-09-21 2017-10-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
DE102012023554A1 (de) * 2012-12-01 2014-06-05 Eisenmann Ag Abscheideeinheit zur Verwendung in einer Abscheidevorrichtung für Overspray
JP6084841B2 (ja) * 2012-12-21 2017-02-22 東京エレクトロン株式会社 リチウムイオンキャパシタ用電極の製造装置及び製造方法
PL2797142T3 (pl) 2013-01-25 2019-07-31 Lg Chem, Ltd. Anoda do litowej baterii akumulatorowej i litowa bateria akumulatorowa ją obejmująca
KR20200098737A (ko) 2013-03-15 2020-08-20 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 프로세싱 챔버에서 튜닝 전극을 사용하여 플라즈마 프로파일을 튜닝하기 위한 장치 및 방법
DE102013204671A1 (de) * 2013-03-18 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Elektrode für einen elektrochemischen Energiespeicher
US10906017B2 (en) * 2013-06-11 2021-02-02 University Of Florida Research Foundation, Inc. Solar thermochemical reactor and methods of manufacture and use thereof
JP5643996B1 (ja) * 2013-08-22 2014-12-24 株式会社豊田自動織機 正極活物質層上に熱暴走抑制層を具備する正極を有するリチウムイオン二次電池
US9905854B2 (en) * 2013-09-03 2018-02-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
JP2015170464A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 旭化成株式会社 非水電解質二次電池
US10141566B2 (en) 2014-08-15 2018-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Lithium secondary battery including a coated cathode material and solid electrolyte, and method of preparing the same
DE102014221279A1 (de) * 2014-10-21 2016-04-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kompositelektrode und diese umfassende Lithiumionenbatterie sowie Verwendung der Lithiumionenbatterie in einem Kraftfahrzeug
KR102008594B1 (ko) * 2014-12-03 2019-08-07 케이2 에너지 솔루션스, 인코포레이티드 고출력 애플리케이션을 위한 장수명 각형 배터리 셀
KR102557725B1 (ko) * 2015-09-25 2023-07-24 삼성에스디아이 주식회사 복합 음극 활물질, 상기 복합 음극 활물질을 포함하는 음극 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지
US10476080B2 (en) 2016-01-19 2019-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrode containing both anion-absorbing and cation-absorbing active materials
BR112018014805A2 (pt) * 2016-01-20 2018-12-18 Univ Cornell bateria de lítio, e, processo para produzir um eletrodo
US10629896B2 (en) * 2016-02-25 2020-04-21 Tdk Corporation Positive electrode and lithium ion secondary battery
KR101919048B1 (ko) * 2016-06-27 2019-02-08 주식회사 네패스 리튬이차전지용 음극의 제조 방법
JP6443421B2 (ja) * 2016-10-12 2018-12-26 トヨタ自動車株式会社 電極の製造方法
US10343552B2 (en) 2017-02-08 2019-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Heterogeneous electrical energy storage system
US10038193B1 (en) 2017-07-28 2018-07-31 EnPower, Inc. Electrode having an interphase structure
DE102018105115A1 (de) * 2018-03-06 2019-09-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Elektrode, Zelleneinheit und Elektrolyseur
CN111902959A (zh) * 2018-03-20 2020-11-06 印度太空研究组织 气密的锂离子电池及其制造方法
US20190296332A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 EnPower, Inc. Electrochemical cells having one or more multilayer electrodes
US20190296335A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 EnPower, Inc. Electrochemical cells having improved ionic conductivity
KR102664556B1 (ko) * 2018-09-13 2024-05-10 에스케이온 주식회사 다층 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN116632369A (zh) * 2018-11-13 2023-08-22 日本汽车能源株式会社 锂离子二次电池的制造方法
WO2020110666A1 (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 株式会社村田製作所 固体電池
CN113330600B (zh) * 2019-03-01 2023-11-14 日本汽车能源株式会社 锂二次电池用电极和锂二次电池
US11569550B2 (en) 2019-04-05 2023-01-31 EnPower, Inc. Electrode with integrated ceramic separator
US10998553B1 (en) 2019-10-31 2021-05-04 EnPower, Inc. Electrochemical cell with integrated ceramic separator
CN110854387B (zh) * 2019-11-04 2021-03-05 宁德新能源科技有限公司 正极及包含其的电化学装置和电子装置
KR20210067735A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 주식회사 엘지에너지솔루션 인편상 흑연을 포함하는 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지
TWI724715B (zh) 2019-12-27 2021-04-11 財團法人工業技術研究院 導離子材料、包含其之核殼結構以及所形成的電極與金屬離子電池
CN113258031B (zh) * 2020-02-11 2022-11-18 宁德新能源科技有限公司 电池
CN111211325B (zh) * 2020-03-09 2021-09-17 广东工业大学 一种锂离子电池负极材料及其制备方法与应用
US11955624B2 (en) 2020-10-29 2024-04-09 Saft America Blended cathode materials for secondary batteries
KR20220116943A (ko) * 2021-02-16 2022-08-23 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지
US11594784B2 (en) 2021-07-28 2023-02-28 EnPower, Inc. Integrated fibrous separator
CN115706202A (zh) * 2021-08-06 2023-02-17 比亚迪股份有限公司 电极、电极的制备方法和电池
KR20240052159A (ko) * 2022-10-13 2024-04-23 주식회사 엘지에너지솔루션 음극 및 이차전지
FR3141561A1 (fr) 2022-10-27 2024-05-03 Saft Electrode multicouches
US12051805B2 (en) 2022-10-27 2024-07-30 Saft America Cathode having multi-layer cathode coating
US11888155B1 (en) * 2022-12-15 2024-01-30 Sk On Co., Ltd. Cathode for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
US12009510B1 (en) * 2023-06-30 2024-06-11 Rivian Ip Holdings, Llc Fast-charge lithium metal phosphate materials

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020028380A1 (en) * 2000-08-28 2002-03-07 Yuuji Tanjo Rechargeable lithium battery
JP2007214038A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Toyota Motor Corp 非水系二次電池、電極、非水系二次電池の製造方法、及び、電極の製造方法
US20090280412A1 (en) * 2006-09-12 2009-11-12 Sumitomo Chemical Company, Limited Lithium composite metal oxide and nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0215563A (ja) * 1988-07-04 1990-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解液電池
CA2096386A1 (en) * 1992-05-18 1993-11-19 Masahiro Kamauchi Lithium secondary battery
JPH1125955A (ja) * 1997-07-07 1999-01-29 Fuji Photo Film Co Ltd 電極シートとこれを用いた非水電解質二次電池
JP3933342B2 (ja) * 1999-04-05 2007-06-20 東洋アルミニウム株式会社 二次電池の集電体用金属箔および二次電池用集電体
JP4626105B2 (ja) * 2000-08-28 2011-02-02 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
US7662265B2 (en) * 2000-10-20 2010-02-16 Massachusetts Institute Of Technology Electrophoretic assembly of electrochemical devices
KR100912754B1 (ko) * 2000-10-20 2009-08-18 매사츄세츠 인스티튜트 오브 테크놀러지 2극 장치
US6780543B2 (en) * 2001-02-14 2004-08-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Aluminum or aluminum alloy-based lithium secondary battery
EP1251573B1 (en) * 2001-04-20 2017-05-31 Sony Corporation Non-aqueous electrolyte secondary cell
CA2455819C (en) * 2001-07-27 2013-07-23 Massachusetts Institute Of Technology Battery structures, self-organizing structures and related methods
US7303594B2 (en) * 2001-12-27 2007-12-04 The Gillette Company Battery electrode and method of making the same
DE102004034885A1 (de) * 2004-07-19 2006-02-16 Uhde Gmbh Silber-Gasdiffusionselektrode für den Einsatz in CO2-haltiger Luft
JP5222555B2 (ja) * 2005-06-23 2013-06-26 三洋電機株式会社 非水電解液二次電池及び非水電解液
JP4813152B2 (ja) * 2005-11-14 2011-11-09 富士重工業株式会社 リチウムイオンキャパシタ
WO2007147167A2 (en) * 2006-06-16 2007-12-21 Porous Power Technologies, Llc Optimized microporous structure of electrochemical cells
JP2008300239A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Panasonic Corp 非水電解質二次電池用電極、リチウムイオン二次電池、および非水電解質二次電池用電極の製造方法
JP2009252683A (ja) * 2008-04-10 2009-10-29 Sumitomo Chemical Co Ltd 非水電解質二次電池用正極体の製造方法
JP2009259601A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Sumitomo Chemical Co Ltd ナトリウムイオン二次電池用電極活物質およびその製造方法
KR101041932B1 (ko) * 2008-10-15 2011-06-16 한국과학기술연구원 이차전지용 전극 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 이차전지
JP5333184B2 (ja) * 2009-03-16 2013-11-06 トヨタ自動車株式会社 全固体二次電池
US8927068B2 (en) * 2011-07-12 2015-01-06 Applied Materials, Inc. Methods to fabricate variations in porosity of lithium ion battery electrode films

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020028380A1 (en) * 2000-08-28 2002-03-07 Yuuji Tanjo Rechargeable lithium battery
JP2007214038A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Toyota Motor Corp 非水系二次電池、電極、非水系二次電池の製造方法、及び、電極の製造方法
US20090280412A1 (en) * 2006-09-12 2009-11-12 Sumitomo Chemical Company, Limited Lithium composite metal oxide and nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104137322A (zh) * 2011-12-28 2014-11-05 通用电气公司 用于控制能量储存装置的方法和系统
CN104137322B (zh) * 2011-12-28 2017-03-08 通用电气公司 用于控制能量储存装置的方法和系统
CN103872374B (zh) * 2012-12-18 2017-04-05 三菱自动车工业株式会社 二次电池
CN103872374A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 三菱自动车工业株式会社 二次电池
CN105074967A (zh) * 2013-03-15 2015-11-18 应用材料公司 用于制造较厚电极的多层电池电极设计
CN105074967B (zh) * 2013-03-15 2018-07-10 应用材料公司 用于制造较厚电极的多层电池电极设计
CN105308781A (zh) * 2013-06-27 2016-02-03 罗伯特·博世有限公司 用于电化学储能器的电极
CN106463698A (zh) * 2014-04-11 2017-02-22 Nec 能源元器件株式会社 二次电池和用于制造其的方法
CN106463698B (zh) * 2014-04-11 2020-11-20 远景Aesc能源元器件有限公司 二次电池和用于制造其的方法
CN105826513B (zh) * 2015-01-28 2018-05-29 株式会社Lg化学 电极用双重涂布法
CN105826513A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 株式会社Lg化学 电极用双重涂布法
CN107534125B (zh) * 2015-04-29 2021-05-25 株式会社Lg化学 用于电化学装置的电极和制造电极的方法
CN107534125A (zh) * 2015-04-29 2018-01-02 株式会社Lg化学 用于电化学装置的电极和制造电极的方法
CN110010900A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种高倍率厚电极及其制备方法与应用
CN112166511A (zh) * 2018-05-24 2021-01-01 24M技术公司 高能量密度组成渐变的电极及其制备方法
CN109301160A (zh) * 2018-09-05 2019-02-01 上海奥威科技开发有限公司 一种电极及其制备方法和锂离子电容电池
CN110943202A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 本田技研工业株式会社 锂离子二次电池用负极、锂离子二次电池及电池组
CN109560249A (zh) * 2018-11-30 2019-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种双层结构正极极片、及其制备方法和用途
CN109830690A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 深圳鸿鹏新能源科技有限公司 集流体以及具有该集流体的极片和锂电池
CN114122307A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 通用汽车环球科技运作有限责任公司 在电池电极内产生可变密度的方法和系统
CN115050921A (zh) * 2021-03-08 2022-09-13 三星Sdi株式会社 电极、包括该电极的锂电池及制造该电极的方法
CN115050921B (zh) * 2021-03-08 2024-10-01 三星Sdi株式会社 电极、包括该电极的锂电池及制造该电极的方法
CN116264266A (zh) * 2021-12-14 2023-06-16 比亚迪股份有限公司 电极和电池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011087588A3 (en) 2011-10-06
TW201125192A (en) 2011-07-16
US20110168550A1 (en) 2011-07-14
TWI518972B (zh) 2016-01-21
JP2013519187A (ja) 2013-05-23
KR20120114354A (ko) 2012-10-16
WO2011087588A2 (en) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102754247A (zh) 用于高能量锂离子电池的分段电极技术
TWI616017B (zh) 用於製造較厚電極之多層電池電極設計
JP6367390B2 (ja) 大容量プリズムリチウムイオン合金アノードの製造
US9871240B2 (en) Electrospinning for integrated separator for lithium-ion batteries
KR101728875B1 (ko) 압축된 파우더 3차원 배터리 전극 제조
CN103650214B (zh) 制造锂离子电池电极膜的孔隙度变化的方法
TWI520416B (zh) 供鋰離子電池所用之整合複合隔離物
US9590236B2 (en) Rechargeable alkaline metal and alkaline earth electrodes having controlled dendritic growth and methods for making and using the same
CN105103339B (zh) 用于锂离子电池的喷涂涂覆工艺的电极表面粗糙度控制
US20130189577A1 (en) Apparatus and method for hot coating electrodes of lithium-ion batteries
KR20140012100A (ko) 리튬 이온 셀 설계 장치 및 방법
KR102081770B1 (ko) 다층 구조의 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조방법
KR20140000910A (ko) 전극의 제조방법, 이로부터 형성된 전극 및 이를 구비한 전기화학 소자

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121024