CN105074967A - 用于制造较厚电极的多层电池电极设计 - Google Patents

用于制造较厚电极的多层电池电极设计 Download PDF

Info

Publication number
CN105074967A
CN105074967A CN201480010713.4A CN201480010713A CN105074967A CN 105074967 A CN105074967 A CN 105074967A CN 201480010713 A CN201480010713 A CN 201480010713A CN 105074967 A CN105074967 A CN 105074967A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathode
slurry mix
material layer
layer
active material
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.)
Granted
Application number
CN201480010713.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105074967B (zh
Inventor
戈弗雷·西卡
苏布拉曼亚·P·赫尔勒
康妮·P·王
王铮
曾冬利
飞·C·王
马亨德拉·C·奥廖拉
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 CN105074967A publication Critical patent/CN105074967A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105074967B publication Critical patent/CN105074967B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01M4/36—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
    • H01M4/04—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
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • 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
    • 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
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • 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
    • 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
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • 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
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • 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
    • H01M4/5825—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
    • H01M4/622—Binders being 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
    • H01M4/62—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
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明的实施例大体为涉及大容量蓄能装置及制造大容量蓄能装置的方法及设备。在一个实施例中，提供用于形成多层阴极结构的方法。所述方法包含以下步骤：提供导电基板；沉积包含阴极活性材料的第一浆料混合物以在导电基板之上形成第一阴极材料层；沉积包含阴极活性材料的第二浆料混合物以在第一阴极材料层之上形成第二阴极材料层，及压缩刚沉积的第一阴极材料层及第二阴极材料层以达到所需的孔隙率。

Description

用于制造较厚电极的多层电池电极设计
背景
领域
本发明的实施例大体涉及大容量蓄能装置及用于制造大容量蓄能装置的方法及设备。
现有技术的描述
诸如超级电容器及锂离子(Li-ion)电池的快速充电的大容量蓄能装置的应用数目不断增长，包括可携式电子装置、医疗、运输、并联大型蓄能、再生蓄能，及不断电电源(uninterruptiblepowersupply；UPS)。
同代、次代，及可充电的蓄能装置通常包括阳极电极、阴极电极、定位于阳极电极与阴极电极之间的隔板，及至少一个集电器。用于正集电器(阴极)的材料的实例通常包括铝(Al)、不锈钢(stainlesssteel；SST)，及镍(Ni)。用于负集电器(阳极)的材料的实例通常包括铜(Cu)，但亦可使用不锈钢(stainlesssteel；SST)及镍(Ni)。
锂离子电池的活性阴极材料通常选自范围广泛的锂过渡金属氧化物。实例包括尖晶石结构的氧化物(LiMn2O4(LMO))、LiNi0.5Mn1.5O4(LMNO)、层式结构(LiCoO2、锂镍锰钴氧化物(NMC))、锂镍钴铝氧化物(NCA)、橄榄石结构(例如LiFePO4)，及上述各者的组合。
活性阳极材料大体基于碳(石墨或硬质碳)，粒度约为5-15μm。基于硅(Si)及锡(Sn)的活性材料目前正作为下一代阳极材料而得以开发。所述两者所具有的容量显著高于基于碳的电极。Li15Si4的容量为约3580mAh/g，而石墨的容量则小于372mAh/g。基于Sn的阳极可达到高于900mAh/g的容量，此容量远高于大多数阴极材料能够达到的容量。由此，在平衡的锂离子单元中，预计阴极将继续重于阳极。
目前，活性材料仅占电池单元的总成分重量百分比的不到50％。制造含有更多活性材料的较厚电极的能力将通过降低非活性元素的所占百分比来显著增加电池能量密度及降低电池单元的生产成本。然而，电极厚度目前受目前所用材料的利用率及机械性质所限制。
由此，所属技术领域中需要更快充电、更大容量的蓄能装置，所述装置更小、更轻，及可以较高生产率进行更具成本效益的制造。
发明内容
本发明的实施例大体涉及大容量蓄能装置及制造大容量蓄能装置的方法及设备。在一个实施例中，提供用于形成多层阴极结构的方法。所述方法包含以下步骤：提供导电基板；沉积包含阴极活性材料的第一浆料混合物以在导电基板之上形成第一阴极材料层；沉积包含阴极活性材料的第二浆料混合物以在第一阴极材料层之上形成第二阴极材料层，及压缩刚沉积的第一阴极材料层及第二阴极材料层以达到所需的孔隙率。
附图简单说明
为使本发明的上述特征可被详细理解，可通过参考实施例对上文简要概括的本发明进行更为具体的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中进行图示。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施例，及因此将不被视作限制本发明的范围，因为本发明可认可其它同等有效的实施例。
图1A为具有双侧电极的部分电池单元的示意图，所述双侧电极具有根据本文中所述的实施例形成的一或多个电极结构；
图1B为具有单侧电极的部分电池单元的示意图，所述单侧电极具有根据本文中所述的实施例形成的一或多个电极结构；
图2A-2C为根据本文中所述的实施例形成的部分多层阴极电极结构的一个实施例的横剖面示意图；
图3为工艺流程图，所述图概述根据本文中所述的实施例用于形成多层阴极电极结构的方法的一个实施例；
图4A-4D为根据本文中所述的实施例形成的部分多层阴极电极结构的一个实施例的横剖面示意图；
图5为工艺流程图，所述图概述根据本文中所述的实施例用于形成部分多层阴极电极结构的方法的一个实施例；
图6A-6F为根据本文中所述的实施例形成的部分多层阴极电极结构的一个实施例的横剖面示意图；及
图7为工艺流程图，所述图概述根据本文中所述的实施例用于形成多层阴极电极结构的方法的一个实施例。
为促进理解，已在可能的情况下使用相同元件符号以指示所述图中共享的相同元件。设想一个实施例中公开的元件可有益地用于其它实施方式而无需赘述。
具体描述
本发明的实施例大体涉及大容量蓄能装置及用于制造大容量蓄能装置的方法及设备。用于高能量密度电池的一个典型阴极材料为Li(NixMnyCoz)O2(X+Y+Z＝1)，例如锂镍锰钴氧化物或“NMC”。阳极材料通常基于石墨。NMC及石墨电极都为多孔状，典型孔隙率范围在25％至35％之间。可用电解质填充多孔状空间。示例性电解质可含有溶剂及锂盐，诸如具有LiPF6盐的碳酸乙酯(ethylcarbonate；EC)/碳酸二乙酯(diethylcarbonate；DEC)溶剂。在放电过程期间，锂离子自锂化石墨颗粒中向外扩散。然后，锂离子扩散穿过石墨颗粒之间填充电解质的多孔状空间及穿过隔板以到达阴极。然后，锂离子扩散穿过阴极颗粒之间的电解质及最终插入阴极颗粒。
为增大电池单元能量密度，非常需要将更多材料“压实”至每一电池单元内以增大电极负载(mAh/cm2)。用于增大电极负载的一种方法是增加每一单位电极面积中的活性材料用量，亦即制造较厚电极及/或增大电极材料的密度。然而，用于生产较厚电极的目前生产工艺不仅繁复，而且所生产的电极遭受缺少黏附性、缺少内聚性，及循环疲劳的缺点。
在本文所述的某些实施例中，提供用于能实现较厚电极的制造的多层电池电极设计。在某些实施例中，并非仅提供较厚/较密集电极，而是亦提供用于在缩短生产时间的情况下生产较厚电极的工艺。在某些实施例中，多层电极中的每一层具有不同性质(例如孔隙率、表面积、电极组成)，或多层电极中每一层具有不同的活性材料化学性质。例如，多层电极的层在以下各个方面中的至少一个方面可相对于其它层有所不同：用以形成每一层的浆料组合物、每一层的孔隙率、用以形成每一层的活性材料、活性材料颗粒的粒度、每一层中颗粒的模态粒度分布，及活性材料的振实密度。
一般认为，本文中所述的这些多层电池电极设计与具有均匀性质的单层电极相比将导致(i)更高功率；(ii)更长的循环。
尽管在一些实施例中作为两层结构进行论述，但应理解，包含不同材料、粒度，及/或密度的任何数目的层可用以形成本文中所述的多孔状阴极结构。在形成双侧电极的某些实施例中，可使用双侧沉积工艺将每一多孔状层同时沉积在基板的相对侧上。
本文中所述的多层电极设计包括以下电极结构：(i)两个或更多个电极层，所述电极层中的每一层中包括不同浆料组成，从而导致层间有不同孔隙率；(ii)两个或更多个电极层，所述电极层中的每一层中包括不同活性材料；(iii)两个或更多个电极层，所述电极层中的每一层中包括相同活性材料的不同粒度，从而导致层间有不同表面积及/或不同孔隙率；(iv)两个或更多个电极层，所述电极层包括层间不同粒度分布(例如单模态、双模态、多模态)；(v)两个或更多个电极层，所述电极层中的每一层中包括不同电极组成(黏合剂、导电性添加剂、活性材料)；(vi)两个或更多个电极层，所述电极层具有振实密度不同的材料；及(i)至(vi)中任何的组合。不同工艺技术亦可用以形成(i)至(vi)中所列举的层。
图1A为具有双侧电极的部分电池单元100的示意图，所述双侧电极具有根据本文中所述的实施例形成的一或多个电极结构(阳极102a、102b及/或阴极103a、103b)。部分电池单元双层100可为锂离子电池单元双层。阴极结构103(103a及103b)可为本文中所述的多层电极结构中的任一个。图1B为部分电池单元120的示意图，所述部分电池单元具有根据本文中所述的实施例形成的一或多个电极结构。部分电池单元双层120可为锂离子电池单元双层。根据本文中所述的一个实施例，电池单元100、120电连接至负载101。电池单元双层100的主要功能部件包括阳极结构102a、102b、阴极结构103a、103b、隔板层104a、104b及115，集电器111及113，及安置在隔板层104a与隔板层104b之间的区域内的可选电解质(未图示)。电池单元120的主要功能部件包括阳极结构102b、阴极结构103b、隔板115、集电器111及113，及安置在集电器111与集电器113之间的区域内的可选电解质(未图示)。多种材料可用作电解质，例如，有机溶剂中的锂盐。可将电池单元100、120密封在适合的封装中，所述封装具有用于集电器111及113的导线。
可将阳极结构102a、102b、阴极结构103a、103b，及隔板层104a、104b及115浸没在隔板层104a与隔板层104b之间形成的区域中的电解质中。应理解，图显示部分示例性结构，及在某些实施例中，可将额外的阳极结构、阴极结构及集电器添加至结构。
阳极结构102b可包括金属阳极集电器111及根据本文中所述的实施例形成的活性材料。阳极结构可为多孔状。其它示例性活性材料包括石墨碳、锂、锡、硅、铝、锑、锡硼钴氧化物，及锂钴氮化物(例如Li3-2xCoxN(0.1≦x≦0.44))。同样，阴极结构103b可分别包括阴极集电器113及根据本文中所述的实施例形成的第二活性材料。集电器111及113由诸如金属的导电材料制成。在一个实施例中，阳极集电器111包含铜，且阴极集电器113包含铝。隔板115用以防止阳极结构102b与阴极结构103b中的部件之间的直接电接触。隔板115可为多孔状。
位于电池单元100、120的阴极侧或正电极上的活性材料可包含含锂金属氧化物，例如二氧化锂钴(LiCoO2)或二氧化锂锰(LiMnO2)、LiCoO2、LiNiO2、LiNixCoyO2(例如LiNi0.8Co0.2O2)、LiNixCoyAlzO2(例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)、LiMn2O4、LixMgyMnzO4(例如LiMg0.5Mn1.5O4)、LiNixMnyO2(例如LiNi0.5Mn1.5O4)、LiNixMnyCozO2(例如LiNiMnCoO2)(NMC)、锂铝锰氧化物(例如LiAlxMnyO4)，及LiFePO4。活性材料可由诸如锂钴氧化物的分层氧化物、诸如磷酸锂铁的橄榄石，或诸如锂锰氧化物的尖晶石制成。在非锂实施例中，示例性阴极可由TiS2(二硫化钛)制成。示例性含锂氧化物可为诸如锂钴氧化物(LiCoO2)的分层氧化物，或诸如LiNixCo1-2xMnxO2、LiNi0.5Mn1.5O4、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、LiMn2O4的混合金属氧化物。示例性磷酸盐可为铁橄榄石(LiFePO4)及铁橄榄石的变异体(诸如LiFe1-xMgxPO4)、LiMoPO4、LiCoPO4、LiNiPO4、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4、LiMP2O7，或LiFe1.5P2O7。示例性氟磷酸盐可为LiVPO4F、LiAlPO4F、Li5V(PO4)2F2、Li5Cr(PO4)2F2、Li2CoPO4F，或Li2NiPO4F。示例性硅酸盐可为Li2FeSiO4、Li2MnSiO4，或Li2VOSiO4。示例性非锂化合物为Na5V2(PO4)2F3。
位于电池单元100、120的阳极侧或负电极上的活性材料可由一些材料制成，所述材料例如石墨材料及/或多种细粉末，及例如具有微米尺度或纳米尺度的尺寸的粉末。此外，硅、锡，或钛酸锂(Li4Ti5O12)可与石墨材料一起使用或取代石墨材料以提供导电芯阳极材料。示例性阴极材料、阳极材料，及应用方法在申请于2010年7月19日、标题为“COMPRESSEDPOWDER3DBATTERYELECTRODEMANUFACTURING”的共同转让的美国专利申请公开案第US2011/0129732号及申请于2010年1月13日、标题为“GRADEDELECTRODETECHNOLOGIESFORHIGHENERGYLITHIUM-IONBATTERIES”的共同转让美国专利申请公开案第US2011/0168550号中进行进一步描述。
亦应理解，尽管图1A及图1B中绘示电池单元双层100，但本文中所述的实施例并非限定于锂离子电池单元双层结构。亦应理解，阳极及阴极结构可串联连接或并联连接。
如本文中所使用，术语“阴极材料”包括阴极活性材料、黏合剂、黏合前驱物，及导电材料中的至少一种。
图2A-2C为根据本文中所述的实施例形成的部分多层阴极电极结构103的一个实施例的横剖面示意图。图3为工艺流程图300，所述图概述根据本文中所述的实施例用于形成多层阴极电极结构的方法的一个实施例。将参考工艺流程图300论述图2A-2C的多层电极结构103。
在方块310中，提供导电基板。导电基板可类似于集电器113。如图2A中所绘示，示意性图示在集电器113上沉积多层阴极材料202之前的集电器113。在一个实施例中，集电器113为导电基板(例如金属箔、金属片，或金属板)。在一个实施例中，集电器113为柔性导电基板(例如金属箔)。在一个实施例中，集电器113为导电基板，所述导电基板上安置有绝缘涂层。在一个实施例中，集电器113可包括相对较薄的导电层，所述导电层安置在包含一或多个导电材料的主基板上，所述导电材料诸如金属、塑料、石墨、聚合物、含碳聚合物、复合物，或其它适合的材料。可组成集电器113的金属的实例包括铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)、锡(Sn)、锰(Mn)、镁(Mg)、上述各者的合金，及上述各者的组合。在一个实施例中，集电器113被穿孔。
或者，集电器113可包含非导电性主基板，诸如玻璃、硅，及塑料或聚合基板，所述基板上凭借所属技术领域中的已知手段形成有导电层，所述手段包括物理气相沉积(physicalvapordeposition；PVD)、电化学电镀、无电电镀，及类似手段。在一个实施例中，集电器113由柔性主基板形成。柔性主基板可为轻型及价格不贵的塑料材料，例如聚乙烯、聚丙烯，或其它适合的塑料或聚合材料，所述主基板上形成有导电层。在一个实施例中，导电层的厚度在约10微米与15微米之间以便将电阻损耗降至最低。适合用作所述种柔性基板的材料包括聚酰亚胺(例如由法国杜邦公司出售的KAPTONTM)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate；PET)、聚丙烯树脂、聚碳酸酯、聚硅氧、环氧树脂、聚硅氧功能化环氧树脂、聚酯(例如由法国杜邦公司出售的MYLARTM)、由Kanegaftigi化学工业公司制造的APICALAV、由日本UBE工业有限公司制造的UPILEX、由日本住友化学工业公司制造的聚醚砜(polyethersulfones；PES)、聚醚酰亚胺(例如由美国通用电气公司出售的ULTEM)，及聚乙烯奈(polyethylenenaphthalene；PEN)。或者，柔性基板可由相对较薄的玻璃构造而成，所述玻璃用聚合涂层强化。
在一个实施例中，在形成多层阴极材料202之前，先处理集电器113以提高电极到集电器113的接触电阻及附着力。
在方块320中，在集电器113上沉积包含阴极活性材料的第一浆料混合物，以在集电器113上形成第一阴极材料层210，如图2B中所示。在一个实施例中，第一阴极材料层210的厚度在约10μm至约150μm之间。在一个实施例中，第一阴极材料层210的厚度在约50μm至约100μm之间。在集电器113为多孔状结构的实施例中，第一阴极材料层210可沉积在集电器113的孔隙内。
第一浆料混合物可通过使用以下沉积技术中的任一技术沉积在基板上：喷涂沉积技术、滑动涂覆技术、帘幕式涂覆技术、狭缝涂覆技术、流体化床涂覆技术、包括图案化辊涂覆技术(例如线绕、滚纹，及凹版)的辊涂覆技术、浸渍涂覆、印刷技术(例如光刻及挤出印刷)，及刮刀涂布技术。喷涂沉积技术包括但不限于液压喷涂技术、气动喷涂技术、喷雾喷涂技术、电喷涂技术、静电喷涂技术、等离子体喷涂技术，及热或火焰喷涂技术。
第一浆料混合物可包含阴极活性材料，及黏合剂、导电材料及溶剂中的至少一种。
示例性阴极活性材料包括锂钴氧化物(LiCoO2)、二氧化锂锰(LiMnO2)、二硫化钛(TiS2)、LiNixCo1-2xMnxO2(“NMC”)、LiMn2O4、铁橄榄石(LiFePO4)及铁橄榄石的变异体(诸如LiFe1-xMgxPO4)、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、上述材料的复合物，及上述材料的组合。
第一浆料混合物可包含重量百分比在约30％与约96％之间的阴极活性材料。第一浆料混合物可包含重量百分比在约75％与约96％之间的阴极活性材料。第一浆料混合物可包含重量百分比在约85％与约92％之间的阴极活性材料。第一浆料混合物可包含重量百分比在约50％至80％之间的固体，其中重量百分比约75％至98％的固体为阴极活性材料。浆料混合物可包含重量百分比在约55％至65％之间的固体，其中重量百分比约85％至95％的固体为阴极活性材料。
在一个实施例中，阴极活性材料为颗粒形式。在一个实施例中，颗粒为纳米尺度颗粒。在一个实施例中，纳米尺度颗粒的直径在约1nm与约100nm之间。在一个实施例中，颗粒为微米尺度颗粒。在一个实施例中，颗粒包括聚集微米尺度颗粒。在一个实施例中，微米尺度颗粒的直径在约1μm与约20μm之间。在一个实施例中，微米尺度颗粒的直径在约2μm与约15μm之间。在某些实施例中，需要选择一粒度，所述粒度维持颗粒的压实密度，同时维持缩小的表面积，以便避免可能在较高电压下发生的不当的副反应。在某些实施例中，粒度可视所使用的阴极活性材料的类型而定。
第一浆料混合物可进一步包含固态黏合剂或前驱物以用于形成固态黏合剂。黏合剂促进阴极活性材料与基板及与阴极活性材料的其它颗粒的黏结。黏合剂通常为聚合物。黏合剂可溶于溶剂。黏合剂可为水溶性黏合剂。黏合剂可溶于有机溶剂。示例性黏合剂包括苯乙烯丁二烯橡胶(styrenebutadienerubber；SBR)、羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose；CMC)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride；PVDF)，及上述材料的组合。在集电器113上进行沉积之前，可混合固态黏合剂与阴极活性材料。在沉积阴极活性材料之前或之后，可在集电器上沉积固态黏合剂。固态黏合剂可包含诸如聚合物这样的黏合剂以将阴极活性材料保持在集电器113的表面上。黏合剂大体将具有一些导电性或离子传导性以避免减弱沉积层的性能，然而，大多数黏合剂通常为电绝缘的，及一些材料不允许锂离子通过。在某些实施例中，黏合剂为分子量较低的含碳聚合物。低分子量聚合物可具有低于约10000的平均分子量数以促进阴极活性材料对集电器113的附着力。
第一浆料混合物可包含重量百分比在约0.5％与约15％之间的黏合剂。浆料混合物可包含重量百分比在约1％与约4％之间的黏合剂。第一浆料混合物可包含重量百分比在约50％至80％之间的固体，所述固体包含重量百分比为约1％至10％的黏合剂。浆料混合物可包含重量百分比在约55％至65％之间的固体，所述固体包含重量百分比为约1％至4％的黏合剂。
第一浆料混合物可进一步包含导电材料以用于在阴极活性材料的高电阻颗粒之间提供导电路径。在一个实施例中，导电材料可选自由以下材料组成的群组：石墨、石墨烯硬质碳、乙炔墨(acetyleneblack；AB)、碳黑(carbonblack；CB)、具有碳涂层的硅、锡颗粒、氧化锡、碳化硅、硅(非晶或晶态)、硅合金、掺杂硅、钛酸锂、上述材料的复合物，及上述材料的组合。
第一浆料混合物可包含重量百分比在约2％与约10％之间的导电材料。浆料混合物可包含重量百分比在约4％与约8％之间的导电材料。第一浆料混合物可包含重量百分比在约50％至80％之间的固体，所述固体包含重量百分比自约1％至20％的导电材料。浆料混合物可包含重量百分比在约55％至65％之间的固体，所述固体包含重量百分比自约2％至10％的导电材料。
示例性溶剂包括N-甲基吡咯啶酮(N-methylpyrrolidone；NMP)及水。
第一浆料混合物可包含重量百分比在约50％至80％之间的固体及重量百分比在约20％至50％之间的溶剂。第一浆料混合物可包含重量百分比在约55％至65％之间的固体及重量百分比在约35％至45％之间的溶剂。
在某些实施例中，第一浆料混合物具有较高的材料固体含量。以第一浆料混合物的总重量百分比计，第一浆料混合物可具有重量百分比高于30％、重量百分比高于40％、重量百分比高于50％、重量百分比高于60％、重量百分比高于70％、重量百分比高于80％，或重量百分比高于90％的较高固体含量。以第一浆料混合物的总重量百分比计，第一浆料混合物可具有重量百分比范围为30％至95％的较高固体含量。以第一浆料混合物的总重量百分比计，第一浆料混合物可具有重量百分比范围为40％至85％的较高固体含量。以第一浆料混合物的总重量百分比计，第一浆料混合物可具有重量百分比范围为50％至70％的较高固体含量。以第一浆料混合物的总重量百分比计，第一浆料混合物可具有重量百分比范围为65％至70％的较高固体含量。
视情况，在方块320之后或期间，可将第一浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除存在于浆料混合物中的液体，例如溶剂。可将第一浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除在沉积工艺中残留的任何溶剂。可选干燥工艺可包含但不限于诸如空气干燥工艺这样的干燥工艺，例如，将浆料混合物暴露于加热气体(例如加热的氮气)、真空干燥工艺、红外线干燥工艺，及加热沉积有浆料混合物的集电器。
在某些实施例中，可在材料沉积期间将第一浆料混合物暴露于可选干燥工艺。例如，在第一浆料混合物沉积在基板之上的同时，可加热导电基板/集电器113。材料的同时加热及沉积的实例在申请于2012年2月22日、标题为“LITHIUMIONCELLDESIGNAPPRATUSANDMETHOD”、共同转让于Bolandi等人的美国专利申请案第2012/0219841号中进行公开。基板可经加热至自约80℃至约180℃的温度。
在方块330中，将包含阴极活性材料的第二浆料混合物沉积在第一阴极材料层210上以形成第二阴极材料层220。第二浆料混合物可类似于如本文中所述的第一浆料混合物。如上文中参考第一浆料混合物所描述，第二浆料混合物可包含阴极活性材料，及黏合剂、导电材料，及溶剂中的至少一种。
在某些实施例中，第二浆料混合物及第一浆料混合物在液体/固体含量(例如溶剂/阴极材料)方面不同。在浆料混合物具有不同液体含量的某些实施例中，液体蒸发导致第一阴极材料层210与第二阴极材料层220之间的孔隙率差异。例如，第一浆料混合物的液固比(以质量计)可在约1-0.25与约0.33-0.25之间，及第二浆料混合物的液固比可在约1-0.25与约1-0.33之间。例如，第一浆料混合物的液固比(以质量计)可在约1:0.25与约0.33:0.25之间，及第二浆料混合物的液固比可在约1:0.25与约1:0.33之间。
在某些实施例中，第一阴极材料层210的固体含量的重量百分比可大于60％，及第二阴极材料层220的固体含量的重量百分比可在约50％至60％之间。在某些实施例中，第二阴极材料层220的固体含量的重量百分比可大于60％，及第一阴极材料层210的固体含量的重量百分比可在约50％至60％之间。
第二浆料混合物可包含重量百分比在约50％与约80％之间的固体。第二浆料混合物可包含重量百分比在约55％与约65％之间的固体。第二浆料混合物中的固体可包含重量百分比在约75％与约98％之间的阴极活性材料。第二浆料混合物中的固体可包含重量百分比在约85％与约95％之间的阴极活性材料。第二浆料混合物中的固体可包含重量百分比在约1％与约10％之间的黏合剂。第二浆料混合物中的固体可包含重量百分比在约1％与约4％之间的黏合剂。第二浆料混合物中的固体可包含重量百分比在约1％与约20％之间的导电材料。第二浆料混合物中的固体可包含重量百分比在约2％与约10％之间的导电材料。第二浆料混合物可包含重量百分比在约20％与约50％之间的溶剂。第二浆料混合物可包含重量百分比在约35％与约45％之间的溶剂。
视情况，在方块330之后，可将第二浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除存在于浆料混合物中的液体，例如，溶剂。可将第二浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除在沉积工艺中残留的任何溶剂。可选干燥工艺可包含但不限定于诸如空气干燥工艺这样的干燥工艺，例如，将浆料混合物暴露于加热气体(例如加热的氮气)、真空干燥工艺、红外线干燥工艺中的至少一种，及加热沉积有浆料混合物的集电器。在某些实施例中，第一浆料混合物及第二浆可经同时干燥。
在某些实施例中，可在材料沉积期间将第二浆料混合物暴露于可选干燥工艺。例如，在第二浆料混合物沉积在基板之上的同时，可加热导电基板/集电器113及所沉积的第一浆料混合物或第一阴极材料层210。基板可经加热至自约80℃至约180℃的温度。
在干燥之后，第一阴极材料层210的孔隙率可在约40％与约75％之间。在某些实施例中，第一阴极材料层210的孔隙率大于第二阴极材料层220的孔隙率。在某些实施例中，第一阴极材料层210的孔隙率为至少40％或45％。在某些实施例中，第一阴极材料层210的孔隙率最高为45％或50％。在一个实施例中，与由相同材料形成的固态薄膜比较，第一阴极材料层210的孔隙率在约40％与约50％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层220的孔隙率在约30％与约35％之间。
在方块340中，刚沉积的第一阴极材料层210及第二阴极材料层220经压缩以达到所需的孔隙率。在一些实施例中，在压缩工艺期间，将自约2000psi至7000psi的压力施加至阴极材料层。沉积在导电基板之上的阴极材料层可使用例如压延工艺的压缩技术得以压缩，以在使层表面平坦化的同时达到所需的压紧颗粒净密度。
在某些实施例中，第一阴极材料层210在压缩之后的孔隙率大于第二阴极材料层220的孔隙率。在某些实施例中，第一阴极材料层210的孔隙率至少为15％。在某些实施例中，第一阴极材料层210的孔隙率最高达35％。在某些实施例中，与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层210的孔隙率在约15％与约35％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层220的孔隙率在约30％与约55％之间。在某些实施例中，与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层210的孔隙率在约18％与约27％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层220的孔隙率在约37％与约50％之间。
在某些实施例中，第一阴极材料层210的孔隙率小于第二阴极材料层220的孔隙率。在某些实施例中，与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层220的孔隙率在约15％与约35％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层210的孔隙率在约30％与约55％之间。在某些实施例中，与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层220的孔隙率在约18％与约27％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层210的孔隙率在约37％与约50％之间。
在某些实施例中，第一阴极材料层210的阴极活性材料与第二阴极材料层220的阴极活性材料为相同材料。在某些实施例中，第一阴极材料层210的阴极活性材料与第二阴极材料层220的阴极活性材料为经选择以改变每一层的性质的不同材料。在将不同阴极活性材料用于每一层的某些实施例中，阴极活性材料具有不同粒度，从而容许通过使用单个压缩工艺更易于进行颗粒压实以在各个层中达到所需密度/孔隙率。
在某些实施例中，第一层210的阴极活性材料的平均粒度与第二层220的阴极活性材料的平均粒度类似。在某些实施例中，第一层210的阴极活性材料的平均粒度与第二层220的阴极活性材料的平均粒度不同。在某些实施例中，第一阴极材料层210的阴极活性材料与第二阴极材料层220的阴极活性材料包含具有不同粒度的相同材料。平均粒度的差异导致每一层具有不同表面积及/或不同孔隙率。
在某些实施例中，可对每一层活性材料使用相对于所存在的其它层活性材料的不同模态粒度分布(例如单模态、双模态，及多模态)。在每一层中利用不同模态粒度分布容许通过使用单个压缩工艺更易于进行颗粒压实以在各个层中达到所需密度/孔隙率。例如，在某些实施例中，第一阴极材料层210具有单模态粒度分布，及第二阴极材料层220具有双模态粒度分布。在某些实施例中，第一阴极材料层210具有双模态或多模态粒度分布，及第二阴极材料层220具有单模态粒度分布。单模态及双模态粒度的示例性平均颗粒直径包括3微米、6微米，及10微米。
在某些实施例中，通过使用相同沉积技术来沉积第一浆料混合物及第二浆料混合物。例如，可通过使用刮刀技术或电喷涂技术来沉积第一浆料混合物及第二浆料混合物。在某些实施例中，可通过使用不同沉积技术来沉积第一浆料混合物及第二浆料混合物。例如，可通过使用刮刀涂布技术来沉积第一浆料混合物，及可通过使用电喷涂技术来沉积第二浆料混合物。
在某些实施例中，多层阴极电极中的每一层所包含的阴极活性材料的振实密度不同于其它层的阴极活性材料的振实密度。在某些实施例中，第一阴极材料层210包含振实密度在约2g/cm3与约3g/cm3之间的阴极活性材料。在某些实施例中，第二阴极材料层220包含振实密度在约2g/cm3与约3g/cm3之间的材料。在某些实施例中，第一阴极材料层210包含平均粒度为约3μm及振实密度为约2.5g/cm3的阴极活性材料，及第二阴极材料层220包含平均粒度为约10μm及振实密度为约2.8g/cm3的阴极活性材料。在某些实施例中，第一阴极材料层210包含平均粒度为约10μm及振实密度为约2.8g/cm3的阴极活性材料，及第二阴极材料层220包含平均粒度为约3微米及振实密度为约2.5g/cm3的阴极活性材料。通常情况下，较小颗粒在每克材料中具有较大表面积，及因此预期具有较高孔隙率。一般认为，更高的振实密度可能使孔隙率降低。
示例性结构：
(A)在一个实施例中，阴极结构103的第一阴极材料层210为“能量层”，所述能量层具有较高压实密度以达到超低电极孔隙率(例如15％至20％的孔隙率)。第一阴极材料层210包含平均粒度自约8微米至约25微米的LiCoO2。第一阴极材料层210的平均厚度可自约1微米至80微米。第二阴极材料层220为“功率层”，及所述第二阴极材料层的孔隙率自约30％至约60％。第二阴极材料层220可包含粒度自约1微米至约6微米的NMC、LiFePO4，或LiMn2O4。第二阴极材料层220的厚度可自约10微米至80微米。在一些实施例中，第一阴极材料层210与第二阴极材料层220的厚度比在约5:1至1:5之间。
(B)在一个实施例中，提供类似于(A)的多层电极结构，所述结构所含的阴极材料层数在两个与二十个之间。多层电极结构所含层数在两个与二十个之间，及所述多层电极结构的总电极厚度自约50微米至200微米。多层电极结构可具有分级孔隙率。例如，在一个实施例中，多层电极结构的层可经沉积以使得阴极材料的密度在与集电器113相邻之处(例如第一阴极材料层210)最大，及阴极材料的密度随着所沉积的每一层而降低。在一些实施例中，多层电极结构的层可经沉积以使得阴极材料的密度在与集电器113相邻之处(例如第一阴极材料层210)最小，及阴极材料的密度随着所沉积的每一层而增大。
(C)在某些实施例中，部分(A)中的多层电极结构可以以下方式沉积：可通过使用电喷涂工艺及随后的压延工艺来沉积第一阴极材料层210，及可通过使用缝模(slotdie)工艺来沉积第二阴极材料层220。在一些实施例中，第二阴极材料层220亦可经压延。
图4A-4D为根据本文中所述的实施例形成的部分多层阴极电极结构403的另一实施例的横剖面示意图。图5为工艺流程图500，所述图概述根据本文中所述的实施例用于形成多层阴极电极结构的方法的一个实施例。将参考工艺流程图500来论述图4A-4D的多层电极结构103。
在方块510中，提供导电基板。导电基板可类似于集电器113，如上文中参考流程图300中的方块310所描述。如图4A中所绘示，示意性图示在集电器113上沉积多层阴极材料402之前的集电器113。
在方块520中，第一富黏合剂层410形成于导电基板之上。第一富黏合剂层410协助将第一阴极材料层附着于集电器113。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第一富黏合剂层410。用于形成第一富黏合剂层410的浆料混合物可类似于本文中所述的用于沉积上文所述的第一阴极材料层210与第二阴极材料层220的浆料混合物。用于形成第一富黏合剂层410的浆料混合物可包含阴极活性材料、黏合剂，及导电材料与溶剂中的至少一种。第一富黏合剂层410通常包含重量百分比大于4.2％的黏合剂。
在一个实施例中，第一富黏合剂层410的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第一富黏合剂层410的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一富黏合剂层410的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一富黏合剂层410的孔隙率可在约18％与约27％之间。
在方块530中，包含阴极活性材料的浆料混合物沉积在富黏合剂层410之上以形成第一阴极材料层420。第一阴极材料层420可类似于上述第一阴极材料层210或第二阴极材料层220中的任一个。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第一阴极材料层420。用于形成第一阴极材料层420的浆料混合物可类似于本文中所述的用于沉积上述第一阴极材料层210与第二阴极材料层220的浆料混合物。
在某些实施例中，第一富黏合剂层410及第一阴极材料层420可由同一沉积层形成。例如，可通过使用浆料混合物在集电器113上沉积单个层，及容许黏合剂下沉至刚沉积的单个层的底部以在单个层的底部处形成富黏合剂部分。
在一个实施例中，第一阴极材料层420的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第一阴极材料层420的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层420的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层420的孔隙率可在约18％与约27％之间。
在方块540中，第二富黏合剂层430形成于第一阴极材料层420之上。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第二富黏合剂层430。用于形成第二富黏合剂层430的浆料混合物可类似于本文中所述用于沉积上述第一层210与第二层220的浆料混合物。类似于用于形成第一富黏合剂层410的浆料混合物，用于形成第二富黏合剂层430的浆料混合物可包含阴极活性材料、黏合剂，及导电材料与溶剂中的至少一种。用于形成第一富黏合剂层420的浆料混合物通常包含重量百分比大于4.2％的黏合剂。
在一个实施例中，第二富黏合剂层430的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第二富黏合剂层430的厚度在约60μm至约80μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第二富黏合剂层430的孔隙率可在约30％与约55％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第二富黏合剂层430的孔隙率可在约35％与约50％之间。
视情况，在方块520、530，及540中任一方块之后，可将浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除存在于浆料混合物中的液体，例如溶剂。可将第二浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除在沉积工艺中残留的任何溶剂。可选干燥工艺可包含但不限定于诸如空气干燥工艺这样的干燥工艺，例如，将浆料混合物暴露于加热气体(例如加热的氮气)、真空干燥工艺、红外线干燥工艺中的至少一种，及加热沉积有浆料混合物的集电器。在某些实施例中，浆料混合物可经同时干燥。
在方块550中，刚沉积的第一富黏合剂层410、阴极材料层420，及第二富黏合剂层430经压缩以达到所需的孔隙率。在颗粒沉积至导电基板之上之后，可通过使用压缩技术(例如压延工艺)来压缩颗粒以在使层表面平坦化的同时达到所需的压紧颗粒净密度。在一些实施例中，在压缩工艺期间将自约2000psi至7000psi的压力施加至阴极材料层。
在某些实施例中，第一阴极材料层420在压缩之后的孔隙率至少为15％。在某些实施例中，第一阴极材料层420的孔隙率最高达35％。在某些实施例中，与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层420的孔隙率在约15％与约35％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第二层的孔隙率在约30％与约55％之间。在某些实施例中，与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层420的孔隙率在约18％与约27％之间，及与由相同材料形成的固态膜比较，第二层的孔隙率在约37％与约50％之间。
图6A-6F为根据本文中所述的实施例形成的部分多层阴极电极结构603的一个实施例的横剖面示意图。图7为工艺流程图700，所述图概述根据本文中所述的实施例用于形成多层阴极电极结构的方法的一个实施例。将参考工艺流程图700论述图6A-6F中的多层电极结构103。
在方块710中，提供导电基板。导电基板可类似于集电器113，如上文参考流程图300中的方块310所描述。如图6A中所绘示，示意性图示在集电器113上沉积多层阴极材料604之前的集电器113。
在方块720中，第一富黏合剂层610形成于导电基板之上。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第一富黏合剂层610。用于形成第一富黏合剂层610的浆料混合物可类似于本文中所述用于沉积上述第一富黏合剂层410、第一阴极材料层210，及第二阴极材料层220的浆料混合物。用于形成第一富黏合剂层610的浆料混合物可包含阴极活性材料、黏合剂，及导电材料与溶剂中的至少一种。用于形成第一富黏合剂层610的浆料混合物通常包含重量百分比大于4.2％的黏合剂。
在一个实施例中，第一富黏合剂层610的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第一富黏合剂层610的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一富黏合剂层610的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一富黏合剂层610的孔隙率可在约18％与约27％之间。
在方块730中，包含阴极活性材料的第一浆料混合物沉积在第一富黏合剂层610之上以在第一富黏合剂层610上形成第一阴极材料层620。第一阴极材料层620可类似于上述第一阴极材料层210或第二阴极材料层220中的任一个。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第一阴极材料层620。用于形成第一阴极材料层620的浆料混合物可类似于本文中所述的用于沉积上述第一阴极材料层210与第二阴极材料层220的浆料混合物。
如上文中参考富黏合剂层410及第一阴极材料层420所描述，第一富黏合剂层610及第一阴极材料层620可由相同沉积层形成。
在一个实施例中，第一阴极材料层620的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第一阴极材料层620的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层620的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第一阴极材料层620的孔隙率可在约18％与约27％之间。
在方块740中，第二富黏合剂层630形成于第一阴极材料层620之上。第二富黏合剂层630在第一阴极材料层620与第二阴极材料层640之间提供稳定性及协助防止所述两层之间发生分层。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第二富黏合剂层630。用于形成第二富黏合剂层630的浆料混合物可类似于本文中所述的用于沉积上述第一阴极材料层210及第二阴极材料层220的浆料混合物。类似于用于形成第一富黏合剂层610的浆料混合物，用于形成第二富黏合剂层630的浆料混合物可包含阴极活性材料、黏合剂，及导电材料与溶剂中的至少一种。第二富黏合剂层630通常包含重量百分比大于4.2％的黏合剂。
在一个实施例中，第二富黏合剂层630的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第二富黏合剂层630的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第二富黏合剂层630的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第二富黏合剂层630的孔隙率可在约18％与约27％之间。
在方块750中，第二浆料混合物沉积在第二富黏合剂层630之上以在第二富黏合剂层630之上形成第二阴极材料层640。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第二阴极材料层640。第二浆料混合物可类似于上述第一浆料混合物。如上文中参考第一浆料混合物所描述，第二浆料混合物可包含阴极活性材料，及黏合剂、导电材料与溶剂中的至少一种。
在一个实施例中，第二阴极材料层640的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第二阴极材料层640的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层640的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第二阴极材料层640的孔隙率可在约18％与约27％之间。
在某些实施例中，第一阴极材料层210可在以下任何方面不同于第二阴极材料层220：每一层中的不同浆料组成导致层间有不同孔隙率；每一层中的不同活性材料；每一层中相同活性材料的不同粒度导致层间有不同表面积及/或不同孔隙率；层间的不同粒度分布(例如单模态、双模态、多模态)；每一层中的不同电极组成(黏合剂、导电添加剂、活性材料)；及不同振实密度。
在方块760中，第三富黏合剂层650形成于第二阴极材料层640之上。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第三富黏合剂层650。用于形成第三富黏合剂层650的浆料混合物可类似于本文中所述用于沉积上述第一阴极材料层210及第二阴极材料层220的浆料混合物。类似于用于形成第一富黏合剂层610的浆料混合物，用于形成第三富黏合剂层650的浆料混合物可包含阴极活性材料、黏合剂，及导电材料与溶剂中的至少一种。用于形成第三富黏合剂层650的浆料混合物通常包含重量百分比大于4.2％的黏合剂。
在一个实施例中，第三富黏合剂层650的厚度在约30μm至约100μm之间。在一个实施例中，第三富黏合剂层650的厚度在约40μm至约65μm之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第三富黏合剂层650的孔隙率可在约15％与约35％之间。与由相同材料形成的固态膜比较，第三富黏合剂层650的孔隙率可在约18％与约27％之间。
视情况，在方块720、730、740、750、760，及770中的任一方块之后，可将浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除存在于浆料混合物中的液体，例如溶剂。可将第二浆料混合物暴露于可选干燥工艺以移除在沉积工艺中残留的任何溶剂。可选干燥工艺可包含但不限定于诸如空气干燥工艺这样的干燥工艺，例如，将浆料混合物暴露于加热气体(例如加热的氮气)、真空干燥工艺、红外线干燥工艺中的至少一种，及加热沉积有浆料混合物的集电器。在某些实施例中，可同时干燥这两种浆料混合物。
在方块770中，第一富黏合剂层610、第一阴极材料层620、第二富黏合剂层630、第二阴极材料层640，及第三富黏合剂层650经压缩以达到所需的孔隙率。在颗粒沉积在导电基板之上之后，可通过使用压缩技术(例如压延工艺)来压缩颗粒以在使层表面平坦化的同时达到所需的压紧颗粒净密度。在一些实施例中，在压缩工艺期间将自约2000psi至7000psi的压力施加至阴极材料层。
在某些实施例中，第一阴极材料层620在压缩之后的孔隙率大于第二阴极材料层640的孔隙率。在某些实施例中，在压缩之后，第一阴极材料层620的孔隙率小于第二阴极材料层640的孔隙率。
实例
提供以下非限制性实例以进一步说明本文中所述的实施例。然而，所述实例并非旨在涵盖全部内容，及并非旨在限制本文中所述的实施例的范围。
第一及第二浆料组成具有重量百分比为65％的固体含量，及包含重量百分比为4％的PVDF、3.2％的碳黑(carbonblack；CB)，及92.8％的锂镍锰钴氧化物(lithiumnickel-manganese-cobaltoxide；NMC)，所述第一及第二浆料组成用于以下实例。标记为MX-3的NMC的平均粒度为3微米且标记为MX-10的NMC的平均粒度为10微米。这两种浆料组成含有NMC以用作阴极活性材料。
实例B0507-1至B0507-3：
对于实例B0507-1至B0507-3，通过使用刮刀工艺将具有MX-10的第一浆料混合物沉积在厚度为18.5微米的铝箔集电器之上。将铝箔集电器及第一浆料混合物加热至80℃以使溶剂蒸发及形成第一阴极材料层。将具有MX-3的第二浆料混合物沉积在第一阴极材料层之上。将铝箔集电器、第一阴极材料层，及第二浆料混合物加热至80℃以使溶剂蒸发及形成第二阴极材料层。在2000psi与7000psi之间的压力下将第一阴极材料层及第二阴极材料层暴露于单个压延工艺。第一阴极材料层的最终厚度为65.8微米及最终孔隙率为36％。第二阴极材料层的最终厚度为97.6微米及最终孔隙率为42％。
实例B0508-1至B0508-3：
对于实例B0508-1至B05087-3，通过使用刮刀工艺将具有MX-3的第一浆料混合物沉积在厚度为18.8微米的铝箔集电器之上。将铝箔集电器及第一浆料混合物加热至80℃以使溶剂蒸发及形成第一阴极材料层。将具有MX-10的第二浆料混合物沉积在第一阴极材料层之上。将铝箔集电器、第一阴极材料层，及第二浆料混合物加热至80℃以使溶剂蒸发及形成第二阴极材料层。在2000psi与7000psi之间的压力下将第一阴极材料层及第二阴极材料层暴露于单个压延工艺。第一阴极材料层的最终厚度为64.6微米及最终孔隙率为38％。第二阴极材料层的最终厚度为110微米及最终孔隙率为34％。
结果：
表I
尽管前述内容为针对本发明的实施例，但亦可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其它及进一步实施例，及本发明的范围由以下权利要求书所决定。

Claims (15)

1.一种用于形成多层阴极结构的方法，所述方法包含以下步骤：
提供导电基板；
沉积包含阴极活性材料的第一浆料混合物以在所述导电基板之上形成第一阴极材料层；
沉积包含阴极活性材料的第二浆料混合物以在所述第一阴极材料层之上形成第二阴极材料层；及
压缩刚沉积的所述第一阴极材料层及所述第二阴极材料层以达到所需的孔隙率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一浆料混合物及所述第二浆料混合物中的每一个单独包含：
阴极活性材料；及
黏合剂、黏合前驱物、导电材料及溶剂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的固体含量不同于所述第二浆料混合物的固体含量。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料的振实密度不同于所述第二浆料混合物的阴极活性材料的振实密度。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料不同于所述第二浆料混合物的阴极活性材料。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物中的黏合剂重量百分比(％)不同于所述第二浆料混合物中的黏合剂重量百分比(％)。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的粒度分布不同于所述第二浆料混合物的粒度分布。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的粒度分布及所述第二浆料混合物的粒度分布中的每一个单独选自单模态粒度分布、双模态粒度分布及多模态粒度分布。
9.如权利要求4所述的方法，其中，压缩刚沉积的所述第一阴极材料层及所述第二阴极材料层以达到所需的孔隙率的步骤包含压延刚沉积的层。
10.如权利要求4所述的方法，其中，所述导电基板包含铝。
11.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料及所述第二浆料混合物的阴极活性材料中的每一个单独选自由以下材料组成的群组：二氧化锂钴(LiCoO2)、二氧化锂锰(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，及上述材料的组合。
12.如权利要求4所述的方法，其中，所述黏合剂选自由以下材料组成的群组：聚偏二氟乙烯(PVDF)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)，及上述材料的组合。
13.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料包含具有第一平均直径的颗粒，及所述第二浆料混合物的阴极活性材料包含具有第二平均直径的颗粒，其中所述第二平均直径大于所述第一平均直径。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一平均直径在约2μm与约15μm之间，及所述第二平均直径在约5μm与约15μm之间。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述第二平均直径在约2μm与约15μm之间，及所述第一平均直径在约5μm与约15μm之间。
CN201480010713.4A 2013-03-15 2014-03-05 用于制造较厚电极的多层电池电极设计 Expired - Fee Related CN105074967B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361790684P 2013-03-15 2013-03-15
US61/790,684 2013-03-15
PCT/US2014/020788 WO2014149766A1 (en) 2013-03-15 2014-03-05 Multi-layer battery electrode design for enabling thicker electrode fabrication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105074967A true CN105074967A (zh) 2015-11-18
CN105074967B CN105074967B (zh) 2018-07-10

Family

ID=51580652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480010713.4A Expired - Fee Related CN105074967B (zh) 2013-03-15 2014-03-05 用于制造较厚电极的多层电池电极设计

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160013480A1 (zh)
JP (1) JP2016510941A (zh)
KR (1) KR20150132463A (zh)
CN (1) CN105074967B (zh)
TW (1) TWI616017B (zh)
WO (1) WO2014149766A1 (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109004170A (zh) * 2018-02-26 2018-12-14 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
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
CN109937499A (zh) * 2016-11-04 2019-06-25 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的正电极和包括其的锂二次电池
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
CN110380110A (zh) * 2018-04-12 2019-10-25 三星Sdi株式会社 电极组件和包括该电极组件的可再充电的电池
CN110474019A (zh) * 2019-07-08 2019-11-19 广州中国科学院工业技术研究院 一种高比能量电池正极极片及其制备方法
CN111211325A (zh) * 2020-03-09 2020-05-29 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
CN112243539A (zh) * 2019-04-04 2021-01-19 株式会社Lg化学 锂二次电池用电极
CN112467075A (zh) * 2020-11-05 2021-03-09 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种极片、电芯及二次电池
CN112652734A (zh) * 2019-10-11 2021-04-13 广州汽车集团股份有限公司 厚负极极片及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
WO2021189481A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 宁德新能源科技有限公司 一种正极极片和包含所述正极极片的电化学装置及电子装置
CN113519074A (zh) * 2019-11-21 2021-10-19 大众汽车股份公司 干式电极制造
CN113675366A (zh) * 2018-11-05 2021-11-19 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN114335418A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种正极极片及其制备方法和应用
WO2023124645A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、制备正极材料的方法、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
TWI821118B (zh) * 2023-02-14 2023-11-01 台灣立凱電能科技股份有限公司 高電壓複合式正極材料及其製造方法

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6032160B2 (ja) * 2013-09-02 2016-11-24 トヨタ自動車株式会社 Ｅｓｄ法による二次電池の電極製造方法
EP3138144B1 (en) 2014-05-01 2018-07-25 Basf Se Electrode fabrication methods and associated articles
JP2016181487A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 株式会社東芝 非水電解質電池用電極、非水電解質次電池および電池パック
KR101810185B1 (ko) * 2015-04-29 2017-12-19 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전극 및 상기 전극을 제조하는 방법
CN105098193A (zh) 2015-09-24 2015-11-25 宁德时代新能源科技有限公司 正极片以及包括该正极片的锂离子电池
WO2017077055A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Basf Se Layer composite and electrode having a smooth surface
IL260398B (en) * 2016-01-22 2022-08-01 Univ California high voltage devices
KR102133383B1 (ko) * 2016-03-03 2020-07-14 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 양극 제조 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 리튬 이차전지용 양극
US10873105B2 (en) * 2016-06-14 2020-12-22 Lg Chem, Ltd. Electrode for secondary battery and lithium secondary battery including same
KR101919048B1 (ko) * 2016-06-27 2019-02-08 주식회사 네패스 리튬이차전지용 음극의 제조 방법
KR20180001518A (ko) * 2016-06-27 2018-01-04 주식회사 네패스 리튬이차전지 음극용 조성물, 이를 이용한 리튬이차전지 음극 제조 방법, 이로부터 제조된 리튬이차전지 음극 및 리튬이차전지
DE102016215542A1 (de) 2016-08-18 2018-02-22 Robert Bosch Gmbh Elektrode für eine Batteriezelle, Verfahren zur Herstellung einer Elektrode und Batteriezelle
US10847780B2 (en) * 2016-09-16 2020-11-24 Pacesetter, Inc. Battery electrode and methods of making
TWI617073B (zh) 2016-11-25 2018-03-01 財團法人工業技術研究院 電池電極結構及其製作方法
US20180261827A1 (en) * 2017-03-08 2018-09-13 Ricoh Company, Ltd. Electrode, electrode element, nonaqueous electrolytic power storage device
JP7065451B2 (ja) * 2017-05-30 2022-05-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 二次電池用正極、及び二次電池
US10038193B1 (en) 2017-07-28 2018-07-31 EnPower, Inc. Electrode having an interphase structure
KR102264736B1 (ko) 2017-11-06 2021-06-15 주식회사 엘지에너지솔루션 스피넬 구조의 리튬 망간계 양극 활물질, 이를 포함하는 양극 및 리튬 이차전지
US20190198934A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 GM Global Technology Operations LLC Method of generating silicon thick electrodes with improved life performance
CN109004175B (zh) * 2018-02-26 2020-09-18 宁德新能源科技有限公司 正极极片和锂离子电池
KR102536633B1 (ko) * 2018-03-14 2023-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 양극의 제조 방법
US20190296335A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 EnPower, Inc. Electrochemical cells having improved ionic conductivity
JP7079411B2 (ja) * 2018-04-24 2022-06-02 トヨタ自動車株式会社 電極とこれを用いた電池
CN110660961B (zh) * 2018-06-28 2021-09-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极片及锂离子电池
CN113764616A (zh) * 2018-08-28 2021-12-07 宁德新能源科技有限公司 极片和电化学装置
US20200083542A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-12 Sila Nanotechnologies, Inc. Electrode with conductive interlayer and method thereof
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
US20200161628A1 (en) * 2018-11-15 2020-05-21 EnPower, Inc. Layered electrode with high rate top layer
KR102304738B1 (ko) 2018-11-30 2021-09-24 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 양극 활물질 전구체의 제조 방법
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
CN114788042B (zh) * 2019-12-20 2024-03-01 株式会社Lg新能源 锂二次电池用正极和包含所述正极的锂二次电池
CN113258031B (zh) * 2020-02-11 2022-11-18 宁德新能源科技有限公司 电池
CN111342029B (zh) * 2020-03-20 2021-10-22 浙江中金格派锂电产业股份有限公司 一种锂离子电池复合正极的制备方法
KR20220054954A (ko) * 2020-10-26 2022-05-03 에스케이온 주식회사 이차전지용 다층 전극 및 이의 제조 방법
JP7273869B2 (ja) * 2021-01-21 2023-05-15 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解質二次電池
JP2023528771A (ja) * 2021-01-29 2023-07-06 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 正極およびこれを含むリチウム二次電池
JP7416734B2 (ja) * 2021-02-05 2024-01-17 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解質二次電池
EP3998654A1 (en) * 2021-02-19 2022-05-18 Lilium eAircraft GmbH Hybrid electrode
WO2022270799A1 (ko) * 2021-06-24 2022-12-29 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 구비하는 양극 및 리튬 이차 전지
US11594784B2 (en) 2021-07-28 2023-02-28 EnPower, Inc. Integrated fibrous separator
CN115911247B (zh) * 2021-09-30 2024-03-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极极片、二次电池、电池模组、电池包及用电装置
KR20230159947A (ko) * 2022-05-16 2023-11-23 에스케이온 주식회사 이차전지용 전극, 이의 제조방법 및 리튬 이차전지
WO2024091625A1 (en) * 2022-10-26 2024-05-02 Texpower, Inc. Low-cobalt or cobalt-free cathode materials with bimodal particle size distribution for lithium batteries
CN116344818A (zh) * 2023-03-31 2023-06-27 宁德新能源科技有限公司 二次电池及电子装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010116533A1 (ja) * 2009-04-10 2010-10-14 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池およびその利用
CN102324493A (zh) * 2011-08-26 2012-01-18 东莞新能源科技有限公司 具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法
US20120219841A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Applied Materials, Inc. Lithium ion cell design apparatus and method
CN102754247A (zh) * 2010-01-13 2012-10-24 应用材料公司 用于高能量锂离子电池的分段电极技术
CN102856579A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 株式会社日立制作所 锂离子二次电池用电极及其制造方法、以及锂离子二次电池及其制造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1184918B1 (en) * 2000-08-28 2009-10-14 Nissan Motor Co., Ltd. Rechargeable lithium ion battery
EP1978587B1 (en) * 2007-03-27 2011-06-22 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Lithium secondary battery
JP2009004289A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Panasonic Corp 非水電解質二次電池
US20120328942A1 (en) * 2010-03-05 2012-12-27 A123 Systems, Inc. Design and fabrication of electrodes with gradients
EP2586084A2 (en) * 2010-06-22 2013-05-01 K2 Energy Solutions, Inc. Lithium ion battery
CN102792491A (zh) * 2010-09-30 2012-11-21 株式会社Lg化学 用于锂二次电池的阴极和包含所述阴极的锂二次电池
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 (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010116533A1 (ja) * 2009-04-10 2010-10-14 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池およびその利用
CN102754247A (zh) * 2010-01-13 2012-10-24 应用材料公司 用于高能量锂离子电池的分段电极技术
US20120219841A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Applied Materials, Inc. Lithium ion cell design apparatus and method
CN102856579A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 株式会社日立制作所 锂离子二次电池用电极及其制造方法、以及锂离子二次电池及其制造方法
CN102324493A (zh) * 2011-08-26 2012-01-18 东莞新能源科技有限公司 具有良好电化学性能的厚电极及其制备方法

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109937499A (zh) * 2016-11-04 2019-06-25 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的正电极和包括其的锂二次电池
US11296323B2 (en) 2016-11-04 2022-04-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
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
CN113299875A (zh) * 2018-02-26 2021-08-24 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
CN113594409A (zh) * 2018-02-26 2021-11-02 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
US11322774B2 (en) 2018-02-26 2022-05-03 Ningde Amperex Technology Limited Electrode electrochemical device and electronic device
CN113594409B (zh) * 2018-02-26 2022-09-20 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
US12015118B2 (en) 2018-02-26 2024-06-18 Ningde Amperex Technology Limited Electrode electrochemical device and electronic device
CN109004170A (zh) * 2018-02-26 2018-12-14 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
CN113299876B (zh) * 2018-02-26 2023-03-10 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
CN113299876A (zh) * 2018-02-26 2021-08-24 宁德新能源科技有限公司 极片和锂离子电池
US11664528B2 (en) 2018-02-26 2023-05-30 Ningde Amperex Technology Limited Electrode electrochemical device and electronic device
CN110380110A (zh) * 2018-04-12 2019-10-25 三星Sdi株式会社 电极组件和包括该电极组件的可再充电的电池
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
CN113675367B (zh) * 2018-11-05 2023-08-25 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN113675366A (zh) * 2018-11-05 2021-11-19 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN113675367A (zh) * 2018-11-05 2021-11-19 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
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
CN112243539A (zh) * 2019-04-04 2021-01-19 株式会社Lg化学 锂二次电池用电极
US12074316B2 (en) 2019-04-04 2024-08-27 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode for lithium secondary battery
CN110474019B (zh) * 2019-07-08 2020-10-30 广州中国科学院工业技术研究院 一种高比能量电池正极极片及其制备方法
CN110474019A (zh) * 2019-07-08 2019-11-19 广州中国科学院工业技术研究院 一种高比能量电池正极极片及其制备方法
CN112652734A (zh) * 2019-10-11 2021-04-13 广州汽车集团股份有限公司 厚负极极片及其制备方法、锂离子电芯、锂离子电池包及其应用
CN113519074A (zh) * 2019-11-21 2021-10-19 大众汽车股份公司 干式电极制造
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
CN111211325A (zh) * 2020-03-09 2020-05-29 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
CN113892199A (zh) * 2020-03-27 2022-01-04 宁德新能源科技有限公司 一种正极极片和包含所述正极极片的电化学装置及电子装置
WO2021189481A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 宁德新能源科技有限公司 一种正极极片和包含所述正极极片的电化学装置及电子装置
CN112467075A (zh) * 2020-11-05 2021-03-09 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种极片、电芯及二次电池
CN112467075B (zh) * 2020-11-05 2022-01-04 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种极片、电芯及二次电池
CN114335418A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种正极极片及其制备方法和应用
CN114335418B (zh) * 2021-12-23 2024-04-02 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种正极极片及其制备方法和应用
WO2023124645A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、制备正极材料的方法、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置
TWI821118B (zh) * 2023-02-14 2023-11-01 台灣立凱電能科技股份有限公司 高電壓複合式正極材料及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014149766A1 (en) 2014-09-25
TW201442324A (zh) 2014-11-01
CN105074967B (zh) 2018-07-10
KR20150132463A (ko) 2015-11-25
US20160013480A1 (en) 2016-01-14
JP2016510941A (ja) 2016-04-11
TWI616017B (zh) 2018-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105074967B (zh) 用于制造较厚电极的多层电池电极设计
TWI518972B (zh) 用於高能量鋰離子電池的分段電極技術
EP2976798B1 (en) Ion-conducting batteries with solid state electrolyte materials
JP5070680B2 (ja) 非水電解液二次電池用電極板、その製造方法、および非水電解液二次電池
CN103746089B (zh) 一种具有梯度结构的全固态锂电池及其制备方法
US20110217585A1 (en) Integrated composite separator for lithium-ion batteries
US11271196B2 (en) Electrochemical cells having improved ionic conductivity
KR102138258B1 (ko) 리튬이온 이차전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬이온 이차전지
KR102081770B1 (ko) 다층 구조의 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조방법
US20160006018A1 (en) Electrode surface roughness control for spray coating process for lithium ion battery
CN112928277A (zh) 无阳极全固态电池
JP2007258086A (ja) 非水電解液二次電池用電極板及びその製造方法並びに非水電解液二次電池
WO2022031829A1 (en) Method for production of laminated solid electrolyte-based components and electrochemical cells using same
US12062782B2 (en) Electrochemical cells having improved ionic conductivity
CN111386616A (zh) 制造二次电池用电极的方法和制造二次电池的方法
US20170222220A1 (en) Carbon Nanotube-Based Lithium Ion Battery
Wang et al. Battery-on-Separator: A platform technology for arbitrary-shaped lithium ion batteries for high energy density storage
US20220320504A1 (en) Anodes Comprising an Electrically Conductive Layer Between an Anode-Active Material and a Current Collector, and Electrochemical Devices Incorporating Such Anodes
US10790505B2 (en) Electrochemical cells having improved ionic conductivity
US11271212B1 (en) Anode fabrication by pattern lamination, anodes made thereby, and electrochemical devices incorporating such anodes
WO2023144729A1 (en) Anodes comprising an electrically conductive layer between an anode-active material and a current collector, and electrochemical devices incorporating such anodes
CN114420941A (zh) 集流体、极片、电化学装置及电子装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180710

Termination date: 20200305

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee