CN109803920A - 电化学电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及具有注射成型或3D打印的组件例如阴极、阳极和/或电解质的电化学电池，以及用于制造这样的电化学电池的方法。阴极、阳极和/或电解质可以由粘结剂树脂以及各种导电材料和活性材料(他们的混合物在热和压力下被注射至模具中以形成电化学电池的组件)形成。阴极可以包含导电金属粉末、金属薄片、金属带、金属纤维、金属线和/或金属纳米管。此外，电化学阵列可以由具有注射成型或3D打印的组件的多个电化学电池形成。

Description

电化学电池及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月21日提交的美国专利申请系列号15/437,722的优先权并且还要求于2016年9月19日提交的美国临时申请系列号62/396,648的优先权，其公开内容在这样的公开内容与本公开内容不冲突的程度上通过引用并入本文
技术领域
本公开内容总体上涉及制造电化学电池的方法，并且更特别地，涉及形成具有成型的电极和/或电解质的电化学电池的方法。
背景技术
常规的蓄电池、电容器和燃料电池通常使用不具有特定物理共性的多种不同形式(粉末、液体、固体)的多种不同材料类型利用冲压金属嵌件成型连接器和/或分层工艺来形成。因此，常规的蓄电池由于在蓄电池的壳体内阳极和阴极与电解质分离而可能形成降低的充电容量。
当常规的固态蓄电池充电和放电时，阳极和阴极可能开始与电解质分离，在电极与电解质的界面之间产生空隙。空气可能进入这些空隙，导致电极与电解质分离。这种分离可能降低蓄电池的效率和/或输出。
随着蓄电池、电容器和燃料电池用于电力装置增加，需要具有增加的电荷密度和/或增加的充电寿命的更可靠且更稳健的蓄电池、电容器和燃料电池。此外，常规的蓄电池可以受益于改进的制造方法，其产生更大的结构完整性以抵抗振动和冲击。
发明内容
本公开内容包括用于形成电化学电池的方法，所述方法包括：在热和压力下通过注射成型将粘结剂树脂、阴极导电材料和阴极活性材料的混合物注射至模具的第一腔中以形成第一阴极；在热和压力下通过注射成型将粘结剂树脂和第一导电材料的混合物注射至第一阴极内的腔中以形成阴极集电器和阴极总线；在热和压力下通过注射成型将粘结剂树脂和阳极导电材料的混合物注射至模具的第二腔中以形成第一阳极；在热和压力下通过注射成型将粘结剂树脂和第二导电材料的混合物注射至第一阳极内的腔中以形成阳极集电器和阳极总线；在热和压力下通过注射成型在第一阳极与第一阴极之间注射粘结剂树脂和电解材料的混合物以形成第一电解质；以及形成包围第一阴极的至少一部分、第一阳极的至少一部分和第一电解质的至少一部分的壳体。阴极材料和阳极材料可以包含苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一者。阴极导电材料可以包含金属粉末、金属薄片、金属带、金属纤维、金属线和金属纳米管中的至少一者，并且可以构成约50体积％至70体积％。此外，阴极导电材料可以包含钴、锰、镍-钴-锰和磷酸盐中的至少一者和锂的组合。阳极导电材料可以包含石墨粉、石墨纤维和碳纳米管中的至少一者，并且可以构成第一阳极的约75体积％至85体积％。电解质可以包含LiBF4、LiBF6、LSPS、LiCoO2、LiOHH2O、Li2CO3和LiOH中的至少一者。壳体可以包含非导电热塑性材料。
本公开内容还包括电化学电池，所述电化学电池包括：第一阴极，所述第一阴极包含热塑性阴极材料，所述热塑性阴极材料具有悬浮在热塑性阴极材料内的阴极导电材料和阴极活性材料，其中阴极导电材料构成第一阴极的50体积％至70体积％；第一阳极，所述第一阳极包含热塑性阳极材料和悬浮在热塑性阳极材料内的阳极导电材料，其中阳极导电材料构成第一阳极的75体积％至85体积％；第一电解质，所述第一电解质位于第一阴极与第一阳极之间并且包含热塑性电解质材料和电解材料；以及壳体，所述壳体包围第一阴极的至少一部分、第一阳极的至少一部分和电解质的至少一部分。阴极材料和阳极材料可以包含苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一者。阴极导电材料可以包含金属粉末、金属薄片、金属带、金属纤维、金属线和金属纳米管中的至少一者。此外，阴极导电材料可以包含钴、锰、镍-钴-锰和磷酸盐中的至少一者和锂的组合。阳极导电材料可以包含石墨粉、石墨纤维和碳纳米管中的至少一者。电解质可以包含LiBF4、LiBF6、LSPS、LiCoO2、LiOHH2O、Li2CO3和LiOH中的至少一者。壳体可以包含非导电热塑性材料。
本公开内容包括用于形成电化学电池的方法，所述方法包括：通过3D打印由包含粘结剂树脂、阴极导电材料和阴极活性材料的混合物的阴极细丝打印第一阴极；通过3D打印由包含粘结剂树脂和阳极导电材料的混合物的阳极细丝打印第一阳极；通过3D打印由包含粘结剂树脂和电解材料的混合物的电解质细丝打印第一电解质，其中第一电解质被打印在第一阳极与第一阴极之间；通过3D打印由包含粘结剂树脂和导电添加剂的混合物的细丝在第一阴极内打印阴极总线和阴极集电器；通过3D打印由包含粘结剂树脂和导电添加剂的混合物的细丝在第一阳极内打印阳极总线和阳极集电器；以及形成包围第一阴极的至少一部分、第一阳极的至少一部分和第一电解质的至少一部分的壳体。阴极导电材料可以包含LiCoO2。粘结剂树脂可以包含聚环氧乙烷。阳极导电材料可以包含直径为约10-9米且平均长度为约1.5微米的碳纳米管。导电添加剂可以包含铜，以及电解材料可以包含LiBF4。
附图说明
根据下面结合附图陈述的详细描述，本公开内容的特征和优点将变得更明显，其中：
图1示出了根据本公开内容的电化学电池的透视图；
图2示出了根据本公开内容的形成电化学电池的方法；
图3A示出了根据本公开内容的部分形成的电化学电池的截面图；
图3B示出了根据本公开内容的图3A的部分形成的电化学电池的另一截面图；
图3C示出了根据本公开内容的图3A和3B的另一个部分形成的电化学电池的另一截面图；
图4示出了根据本公开内容的电化学阵列的截面图；
图5示出了根据本公开内容的另一个电化学电池的截面图；
图6A示出了根据本公开内容的电化学电池阵列的截面图；
图6B示出了根据本公开内容的另一电化学电池阵列的截面图；
图6C示出了根据本公开内容的又一电化学电池阵列的截面图；
图7A示出了根据本公开内容的电化学电池的电极的透视图；
图7B示出了根据本公开内容的图7A的电极的透视图；
图8示出了根据本公开内容的电化学电池的电极的透视图；
图9A示出了根据本公开内容的电化学电池阵列的截面图；以及
图9B示出了根据本公开内容的图9A的电化学阵列的截面图。
具体实施方式
本领域技术人员将容易理解，本公开内容的各个方面可以通过配置成执行预期功能的任何数量的方法和制品来实现。换句话说，可以在本文中并入其他方法和制品以执行预期功能。还应注意，本文中提及的附图并非全部按比例绘制，而是可以放大以示出本公开内容的各个方面，并且就此而言，附图不应被理解为限制性的。最后，虽然可以结合各种原理和观点描述本公开内容，但是本公开内容不应受理论约束。
在整个说明书中和在权利要求中，术语电化学电池是指能够接收、储存和输送电能的装置，并且包括蓄电池、电容器和电燃料电池。
在整个说明书中和在权利要求中，术语融合(fuse)和融合(fusing)是指两种材料的物理接合。例如，融合可以是指聚合物材料通过施加热和/或压力接合。
在多个实施方案中，用于形成电化学电池的方法包括将至少一个阳极、至少一个阴极和至少一个电解质注射至模具内的相应腔中。例如，根据本公开内容的电化学电池可以通过以多步骤注射过程在热和压力下将阳极、阴极和电解质注射至模具内他们相应的腔中来形成。此外，这样的方法可以用于形成电化学电池的阵列以生产蓄电池或电容器“组”或组合件。在这样的实施方案中，将多个阳极、阴极和电解质注射至单个模具内的多个相应腔中。这样的配置可以提供彼此电耦接并且共用单个外壳或器壁的多个单独的电化学电池，从而消除与常规蓄电池或电容器组相关联的双器壁。此外，这样的电化学阵列可以替代用电线连接在一起以提供期望的电流和电压的单个蓄电池的集合。例如，根据本公开内容的电化学阵列可以替代可再充电蓄电池组例如消费电子设备(例如，膝上型计算机、平板计算机和蜂窝电话)、“无线”工具(例如，钻机、各种锯、高功率手电筒)和不间断电源等应用所使用的那些。
例如，首先参照图1，电化学电池100(也称为密封蓄电池100)包括容纳在壳体116内的阳极104、阴极102和电解质118。在多个实施方案中，电化学电池100的多个组件(包括阳极104、阴极102、电解质118和壳体116(其中，将进一步详细描述)中的一者或更多者)可以包含相同的聚合物材料。在这样的实施方案中，各个组件的聚合物材料融合在一起，从而减少或消除各组件之间的界限或界面。电化学电池100可以表现出特别的益处，包括结构刚度、结构完整性增加和/或对振动和力的抵抗性改善等益处。
首先参照图2，示出了用于制造电化学电池(例如图1的电化学电池100)的方法200。在多个实施方案中，方法200包括形成电极的步骤201。例如，首先参照图3A，在步骤201中可以形成阴极102和/或阳极104。
在多个实施方案中，可以将阴极102注射至模具内的阴极腔中。阴极102可以包含例如包含在阴极材料内的阴极导电材料。例如，阴极102可以包含均匀或不均匀地混合在阴极材料内的阴极导电材料。在多个实施方案中，阴极102包含阴极导电材料在固体阴极材料内的悬浮体。此外，在多个实施方案中，阴极102可以包含阴极活性材料。例如，阴极活性材料也可以分布在整个阴极材料中(类似于阴极导电材料)。与包括单个金属导电元件或构件的常规阴极不同，阴极102包含分布在整个阴极材料中的阴极导电材料和阴极活性材料。
在多个实施方案中，阴极102的阴极材料可以包含非导电材料。例如，非导电材料可以包含聚合物材料，例如热塑性聚合物或热固性聚合物。例如，阴极材料可以包含以下中的一者或更多者：苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等聚合物材料。在多个实施方案中，阴极材料(也称为“粘结剂”或“粘结剂树脂”)可以为粉末或颗粒形式。例如，粉末或颗粒形式可以允许阴极材料在被包含在电化学电池100内之前与其他材料例如合适的阴极导电材料和/或阴极活性材料混合。在另一些实施方案中，阴极材料可以包含在其中阴极导电材料和/或阴极活性材料在注射至模具中之前可以混合的液体。
可以使用各种阴极导电材料来形成阴极102。在多个实施方案中，合适的阴极导电材料包含一种或更多种导电颗粒或粉末，例如金属粉末、金属薄片、金属带、金属纤维、金属线和金属纳米管。例如，阴极导电材料可以包含厚度为约0.0001英寸至约0.01英寸的片状物，并且可以包含尺寸为约0.01英寸至0.5英寸的矩形形状物。此外，阴极导电材料可以包含长度为约0.01英寸至约0.15英寸且第二尺寸为约0.001英寸至0.2英寸的线状物、纤维或带状物。例如，第二尺寸可以对应于非圆柱形阴极导电材料(例如带状物)的直径(对于大致圆柱形阴极导电材料，例如线状物和纤维)或宽度或厚度(较大者)。在一个示例性实施方案中，第二尺寸垂直于长度尺寸。这样的线状物、纤维或带状物可以具有曲线、弯曲、螺旋或其他非直线的构造。在多个实施方案中，非直线的线状物、纤维和/或带状物在粘结剂树脂内交织、缠绕、交错和/或缠结在一起。
阴极导电材料可以包含例如消费前或消费后回收材料。例如，阴极导电材料可以包含回收的金属材料，其被机械地减小至期望的尺寸和几何形状。在另一些实施方案中，阴极导电材料可以包含“新的”或非回收的材料。导电材料的粉末或颗粒可以与阴极材料的粉末或颗粒混合以形成阴极102的材料(在将阴极102注射至模具的阴极腔中之前，以及在将阴极102注射至模具的阴极腔中的准备中)。在多个实施方案中，阴极导电材料悬浮在阴极材料内，形成阴极102。
在多个实施方案中，阴极导电材料可以包含例如钴、锰、镍-钴-锰和磷酸盐中的至少一者和锂。使用任何合适的阴极导电材料都在本公开内容的范围内。例如，另外的合适的阴极导电材料包括铁、铜、铝、镍、银、锌、金和钯。在多个实施方案中，阴极导电材料可以构成阴极102的约50体积％至约70体积％。
阴极102的阴极活性材料可以包含例如石墨。在多个实施方案中，阴极活性材料包含阴极102的10体积％至30体积％(进一步地，15体积％至25体积％)的石墨。
步骤201可以包括例如通过注射成型将阴极102注射至模具内的阴极腔中。在多个实施方案中，将合适的阴极材料、阴极导电材料和阴极活性材料混合在一起。然后在热和压力下通过注射成型将材料的混合物注射至模具的阴极腔中。例如，可以在约700psi至约45000psi(进一步地，约5000psi至23000psi)和约300°F至约650°F下注射阴极材料、阴极导电材料和阴极活性材料。然而，用于将阴极102注射至模具中的任何合适条件都在本公开内容的范围内。
在多个实施方案中，步骤201还包括形成阳极104。例如，类似于阴极102，阳极可以包含在阳极材料内包含的阳极导电材料。例如，阳极104可以包含均匀或不均匀地混合在阳极材料内的导电材料。在多个实施方案中，阳极104包含固体阳极导电材料在固体阳极材料内的悬浮体，该悬浮体被注射至模具内的阳极腔中。
在多个实施方案中，阳极104的阳极材料可以包含非导电材料。例如，阳极材料可以包含聚合物，例如热塑性聚合物或热固性聚合物。类似于阴极材料，阳极材料可以包含以下中的一者或更多者：苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等聚合物材料。在多个实施方案中，阳极材料(也称为“粘结剂”或“粘结剂树脂”)可以为粉末或颗粒形式。在一个实例中，粉末或颗粒形式可以允许阳极材料与其他材料例如阳极导电材料混合。另外的合适的阳极材料或阴极材料可以包括环氧树脂、尼龙、乙酰、聚碳酸酯和丙烯酸类材料。
在多个实施方案中，阳极导电材料可以包含石墨粉、石墨薄片、石墨纤维和碳纳米管中的一者或更多者。例如，阳极导电材料可以包含厚度为约0.0001英寸至约0.01英寸的片状物，并且可以包含尺寸为约0.01英寸至0.5英寸的矩形形状物。此外，阳极导电材料可以包含直径为约0.001英寸至0.2英寸且长度为约0.01英寸至约0.15英寸的线状物、纤维或带状物。在多个实施方案中，阳极导电材料可以包含直径为约10-9米且平均长度为约1.5微米的碳纳米管。虽然参照特定的基于碳的导电材料和特定的几何形状进行了描述，但是使用任何合适的阳极导电材料都在本公开内容的范围内。
虽然参照特定的阴极导电材料和阳极导电材料进行了描述，但是具有非零电化学电势的阴极导电材料与阳极导电材料的任何合适配对都在本公开内容的范围内。换句话说，本公开内容的电化学电池可以包含任何合适的化学物质，并且不限于锂离子蓄电池。例如，阴极导电材料可以包括高铁酸盐、氧化铁、氧化亚铜、碘酸盐、金属氧化物(一价铜的、二价铜的、二价汞的、三价钴的、二氧化锰、二氧化铅、银、二氧化镍、过氧化银)、氧、高锰酸盐和溴酸盐。这些阴极导电材料可以与阳极导电材料(例如锂、锰、铝、锌、铬、铁、镍、锡、铅、氢、铜、银、钯、汞、铂和金)一起使用。
在多个实施方案中，阳极导电材料可以构成阳极104的约50体积％至约90体积％，进一步地，阳极104的约75体积％至85体积％。
阴极102和/或阳极104可以包括纹理化界面。例如，阴极102和/或阳极104可以形成为使得电极与电解质118之间的界面是非平滑的、粗糙的、锯齿状的等，这可以使得电极与电解质118之间的表面界面增加。在多个实施方案中，阴极102和/或阳极104包括通过控制注射电极期间的热而形成的纹理化表面。例如，减少在注射阴极102和/或阳极104期间(例如，在方法200的步骤201期间)供应的热可以使阴极导电材料和/或阳极导电材料的颗粒朝向阴极102和/或阳极104的一个表面移动，产生纹理化表面。在另一些实施方案中，可以通过模具本身在阴极102和/或阳极104的表面上赋予纹理。这样的纹理可以例如通过对模具的一个或更多个表面进行点刻、喷砂或其他物理处理(这进而赋予阴极102和/或阳极104的相应表面以纹理)来形成。
在多个实施方案中，方法200还包括形成集电器和电流总线的步骤203。参照图2和3A，步骤203可以包括例如形成阴极集电器106和阴极总线110。在多个实施方案中。阴极集电器106和阴极总线110由混入非导电材料(例如粘结剂或树脂)中的导电材料制成。例如，阴极集电器106和阴极总线110可以包含混合有非导电材料的铜、铝和其他金属材料中的一者或更多者。阴极集电器106可以包括在阴极102内的通道，该通道包含混合有非导电材料的导电材料(例如导电粉末、薄片、箔和纤维)。非导电材料可以包含一种或更多种树脂，例如PVC、PE、PEO和丙烯酸类树脂。在多个实施方案中，非导电材料包含与阳极材料、阴极材料和电解质材料中的至少一者相同的材料。此外，导电材料可以包含与阴极102的阴极导电材料相同的材料。
可以将阴极集电极106和阴极总线110注射至模具内的相应腔中。在一个实施方案中，将阴极集电极106和阴极总线110与阴极102、阳极104和/或电解质118同时注射至模具中。在另一些实施方案中，将阴极集电极106和/或阴极总线110在阴极102、阳极104和/或电解质118之前或之后注射至模具中。
此外，步骤203可以包括形成阳极集电器108和阳极总线112。在多个实施方案中，阳极集电器108和阳极总线112由混入粘结剂中的导电材料制成。例如，阳极集电器108和阳极总线112可以包含石墨薄片、粉末、纤维和碳纳米管中的一者或更多者。在一个实施方案中，将阳极集电器108和阳极总线112与阴极集电器106和/或阴极总线110同时注射至模具中。在另一些实施方案中，将阳极集电器108和/或阳极总线112在阴极102、阳极104和/或电解质118之前或之后注射至模具中。形成电化学电池100的组件的任何合适顺序都在本公开内容的范围内。
类似于阴极102和阳极104，阴极集电器106和/或阳极集电器108可以包括一个或更多个纹理化表面。如前所述，纹理化表面可以通过控制在注射过程期间所供应的热来产生，和/或由模具本身赋予。
在多个实施方案中，方法200包括形成隔离件的步骤205。例如，步骤205可以包括形成一个或更多个隔离件114。参照图2和3B，隔离件114可以包围阴极102的至少一部分、阳极104的至少一部分或电解质118的至少一部分并提供阴极102的至少一部分、阳极104的至少一部分或电解质118的至少一部分的绝缘和/或电隔离。隔离件114可以完全包围阴极102和阳极104以形成密封的电化学电池100。此外，隔离件114可以由任何合适的非导电材料(例如塑料或者涂覆的或绝缘的金属)形成。在多个实施方案中，隔离件114通过将聚合物材料注射至模具内的相应腔中来形成。隔离件114的聚合物材料可以包含例如与阳极材料、阴极材料和电解质材料中的至少一者相同的材料。此外，隔离件114可以包含绝缘添加剂。例如，可以将玻璃、陶瓷、有机硅或其他绝缘材料添加至隔离件114的聚合物材料中以改善电绝缘。此外，隔离件114可以包括一个或更多个开口222。开口222可以提供与电解质腔的流体连通。
方法200可以包括例如形成电解质的步骤207。在多个实施方案中，步骤207包括将电解质118注射至模具内的一个或更多个电解质腔中。例如，可以电解质118注射通过开口222并进入电解质腔中。在注射电解质118之后，可以密封开口222。
在多个实施方案中，方法200的多个步骤可以同时执行。例如，一个或更多个电极(即，阴极102和/或阳极104)可以与其相应的集电器和总线(即，分别是阴极集电器106和阴极总线110，和/或阳极集电器108和阳极总线112)同时形成。换句话说，步骤201的至少一部分可以与步骤203的至少一部分同时执行。
此外，如将更详细描述的(例如，关于图6A和6B)，可以同时形成多个电化学电池组件。例如，通过同时注射多个电化学电池，可以将单个模具用于电化学电池100的阵列。因此，可以同时形成多个阴极、阳极和/或电解质，从而在单次注射成型操作中生产多个电化学电池100(其可以彼此独立，或者可以组合成电化学电池阵列)。在多个实施方案中，可以通过多叠层注射成型(multi-stack injection molding)或旋转立方体注射成型(rotarycube injection molding)实现形成多个电化学电池100(包括在阵列构造中)。然而，同时模制多个电化学电池100的任何方式都在本公开内容的范围内。
虽然具体参照方法200进行了描述，但是电化学电池100的组件可以以各种不同的顺序形成。例如，可以以各种不同的顺序将阴极102、阳极104和电解质118注射至模具的腔中。在多个实施方案中，可以将阴极102和阳极104同时注射至他们各自的腔中，然后将电解质118注射至电解质腔中(如方法200中所示)。在另一些实施方案中，可以首先将电解质118注射至电解质腔中，然后将阴极102和/或阳极104注射至他们各自的腔中。然而，在模具内形成阴极102、阳极104和电解质118的任何顺序都在本公开内容的范围内。
类似于阴极102和阳极104，电解质118可以包含电解质材料和电解材料。例如，电解质118的电解质材料可以包含以下中的一者或更多者：苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等聚合物材料。在多个实施方案中，阳极材料、阴极材料和电解质材料中的两者或更多者包含相同的非导电材料作为他们各自的材料中的至少一种成分。虽然不旨在受任何特定理论约束，但是使用相同的非导电材料作为多种组件(阳极、阴极和电解质)的共同成分可以允许不同组件之间的融合，这进而可以减少组件的界面之间的空隙和/或被捕获的空气。
例如，在一个实施方案中，在将阳极104和电解质118注射至模具中之后通过施加热和/或压力使阳极104与电解质118融合。在另一个实施方案中，在将阴极102和电解质118注射至模具中之后通过施加热和/或压力使阴极102与电解质118融合。在另一个实施方案中，使阳极104与电解质118融合并且使阴极102与电解质118融合。
电极(例如，阴极102和/或阳极104)中一者或更多者与电解质118融合可以促进组件之间的分子结合，减少或消除组件之间的界面。例如，可以在形成之后向电化学电池100施加热，使电池的许多或全部组件融合在一起。融合可以减少各组件之间的间隙的数量和/或被捕获的空气的量，这进而可以改善电化学电池的充电循环寿命。在多个实施方案中，电化学电池100包含连续的、无边界的、无界面的或均匀的聚合物材料，其中多个组件(阴极102、阳极104、电解质118等)包含添加至聚合物材料中并保持为期望的构造和几何形状的附加材料(例如导电材料或活性材料)。此外，可以在不使用粘合剂或不压缩的情况下将电化学电池100形成为将各组件接合在一起和/或促进离子在各组件的界面上转移。
可以选择电解质118的电解质材料以在特定环境中执行。例如，电化学电池100可以被设计成在诸如高热或低热条件、高冲击、高振动或军事条件的条件下运行。因此，可以选择能够在特定条件下根据需要执行的电解质材料。在多个实施方案中，电解质118的电解材料可以包含例如LiBF4、LiBF6、LSPS、LiCoO2、LiOHH2O、Li2CO3和LiOH中的一者或更多者。然而，在成形过程期间能够保持结构完整性的任何电解质材料都在本公开内容的范围内。
在多个实施方案中，可以将阴极102、阳极104和电解质118中的一者或更多者形成为预制组件，并且组装在电化学电池100内。例如，可以在注射模具中形成阴极102并移出以与电化学电池100的其他组件组装。在这样的实施方案中，在将组件组装到电化学电池100中之后，可以使组件可以经受热和压力，使界面部分地或完全地融合在一起。
在又一些实施方案中，可以将阴极102、阳极104和电解质118中的一者或更多者挤出或拉挤成初始轮廓(例如，杆、片或棒)并机械加工成期望的形状和构造。在形成组件之后，可以将其连同剩余的组件组装在电化学电池100内。
电极(例如阴极102和/或阳极104)还可以例如通过将材料的混合物模制在导电元件周围来形成。例如，阴极102可以通过将阴极材料(例如，聚合物材料)、阴极导电材料和/或阴极活性材料的混合物模制在导电元件周围来形成。导电元件可以包括诸如条、杆或其他物理形状和构造的金属元件。阳极104可以类似地通过将阳极材料(例如，聚合物材料)和阳极导电材料的混合物模制在导电元件(例如碳或石墨条、杆或其他物理形式)周围来形成。
在多个实施方案中，方法200包括形成壳体(也称为“外壳”)的步骤209。首先参照图3C，壳体116可以包围电化学电池100的至少一部分并使其绝缘。例如，壳体116可以在注射电化学电池100的其他组件之前、在注射电化学电池100的其他组件之后或与注射电化学电池100的其他组件同时被注射至模具中。类似于隔离件114，壳体116可以包含任何合适的非导电材料，例如塑料或者涂覆的或绝缘的金属。例如，壳体116可以包含聚碳酸酯、聚砜、尼龙、聚酯和液晶聚合物。在多个实施方案中，壳体116包含与阳极材料、阴极材料和电解质材料中的至少一者相同的材料。
首先参照图4，电化学阵列440可以包括多个电化学电池，例如电化学电池400A和400B。电化学阵列被限定为在单个外壳或壳体内的多个电化学电池。在多个实施方案中，电化学电池400A和400B的阴极102可以经由单个阴极总线110彼此电连续。此外，电化学电池400A和400B的阳极104可以经由单个阳极总线112彼此电连续。在多个实施方案中，电化学阵列400的每个电池(400A和400B)可以通过隔离件114彼此隔离。
首先参照图5，电化学阵列500也可以包括具有多个阴极延伸部532的单个阴极102和具有多个阳极延伸部534的单个阳极104。在多个实施方案中，阴极延伸部532和阳极延伸部534沿特定方向交替。电解质118被注射在阴极延伸部532与阳极延伸部534之间的腔中。电化学阵列500还可以被壳体116包围。
首先参照图6A，电化学阵列600可以包括多个蓄电池电池单元650。在多个实施方案中，蓄电池电池单元650包括根据任一前述方法形成的锂离子蓄电池电池单元。例如，电化学阵列600可以通过将各蓄电池电池单元650的阳极和阴极同时注射至多个模具中，然后将注射的各电解质注射至模具中来形成。每个蓄电池电池单元650可以经由共用的阴极总线610和阳极总线612与每个相邻的蓄电池电池单元650并联连接。在这样的实施方案中，电化学阵列600包括连接在一起以提供单独放电的多个蓄电池电池单元650。例如，每个蓄电池电池单元650可以电耦接至阴极总线610和阳极总线612。
可以在各蓄电池电池单元650周围注射壳体以防止任何蓄电池电池单元650的短路。整个电化学阵列600可以放置在第二壳体中。阴极总线610和阳极总线612可以与阳极和阴极同时形成。在一个实施方案中，用于形成各蓄电池电池单元650的各模具的温度连同各模具的腔温度一起被调节以确定阴极总线610和阳极总线612的尺寸和深度。例如，通过调节模具温度和腔温度，与阴极材料和阳极材料一起注射的阴极导电材料和阳极导电材料可以在形成阳极或阴极的区域上形成，从而形成阴极总线610和/或阳极总线612。使用加热和冷却元件调节温度，使得预定量的材料形成为阴极总线610和阳极总线612。
首先参照图6B，电化学阵列600可以包括多个蓄电池电池单元650，所述多个蓄电池电池单元650被分组成以下阵列：具有并联连接的蓄电池电池单元650的第一子阵列622和具有串联连接的蓄电池电池单元650的第二子阵列624。通过布置多个并联子阵列和多个串联子阵列，可以将电化学阵列600的总电压和电流输出调节至期望的水平。
首先参照图6C，电化学阵列600包括多个第一电化学电池650和多个第二电化学电池652。在多个实施方案中，第一电池650和第二电池652中的每一个连接至阴极开关634和阳极开关636。阴极开关634和阳极开关636可以是任何合适的开关，例如明装开关(surfacemounted switch)。阴极开关634和/或阳极开关636可以安装在形成电化学电池650和652期间所形成的材料上。中央处理单元(未示出)可以监控单个第一电池650的电流输出或电压并且如果来自该第一电池650的电压或电流下降低于预定阈值则从电化学阵列600中移除该第一电池650。在多个实施方案中，当开关634和636从阵列中移除特定的第一电池650时，相应的第二电池652连接至阴极总线610和阳极总线612。
首先参照图7A，示出了示例性电化学电池700。电化学电池700可以包括阴极板702和阳极板704。阴极板702和阳极板704各自包括沿阳极板704和阴极板702的长度延伸的多个通道756。例如，多个通道756可以在如图7A的坐标轴所示的x方向上延伸通过阳极板704和/或阴极板702。通道756的尺寸被设置成使得可以在每个通道中形成模制线材。可以跨过阴极板702和阳极板704的表面形成多个开口758，其中每个开口758连接至阴极板702或阳极板704中的相应通道756并在y方向上延伸。
首先参照图7B，在通道756中形成导电路径760。导电路径760可以通过在压力下将金属材料注射成型至每个通道756中来形成。在形成导电路径760之后可以在阴极板702与阳极板704之间注射电解质材料。例如，导电路径760可以在如图7B的坐标轴所示的x方向上延伸通过阳极板704和/或阴极板702。每个导电路径760可以连接至蓄电池700中的相应阳极集电器或阴极集电器。通过在阳极板704和阴极板702中形成多个导电路径760，来自每个电池700的电流传导增加。
首先参照图8，示出了电化学电池800。在多个实施方案中，电化学电池800包括阴极板802，阴极板802具有在该板的表面上间隔开的多个阴极脊部872。电化学电池800还可以包括具有多个阳极脊部874的阳极板804，每个阳极脊部874对应于每个阴极脊部872并偏离每个阴极脊部872。在多个实施方案中，阴极板802和阳极板804被定位成使得阴极脊部872与阳极脊部874相邻，在阳极板804的表面与阴极板802的表面之间具有空间。可以将电解材料注射至阴极板802与阳极板804之间的空间中。阴极板802和阳极板804可以通过将阴极材料和阳极材料注射至同一模具中，然后注射电解质材料来形成。可以在阳极板804和阴极板802周围形成壳体以形成密封的蓄电池。通过在热(例如，300°F至650°F)和压力下注射阳极材料、阴极材料和电解质材料以形成电化学电池800，可以改善阳极材料、阴极材料与电解材料之间的表面接触，并且可以增加蓄电池的电荷密度。
在多个实施方案中，本公开内容的电化学电池包括非矩形几何形状。首先参照图9A，电化学阵列900包括多个三角形蓄电池电池单元950。参照图9B，每个电化学电池950包括阴极902、阳极904和电解质918。每个电化学电池950的三角形的边由包围阳极904、阴极902和电解质918的壳体916形成。在多个实施方案中，电解质918的厚度在电化学电池950的整个长度上变化。如前所述，电化学电池950可以例如通过在压力下将各个组件(阳极904、阴极902和电解质918)的材料注射至模具中来形成。在多个实施方案中，三角形几何形状可以增加电化学阵列900的结构强度和/或允许各个电化学电池950彼此更紧密地嵌套，从而增加电化学阵列900的密度。这样的构造可以提供这样的电化学阵列800，其在物理上小于常规几何形状的电化学阵列，但提供相同或增加的电容量。
虽然参照特定的几何形状(包括图9A和9B中所示的三角形几何形状)进行了描述，但是本公开内容的方法可以促进形成具有各种几何形状的电化学电池和电化学电池阵列。例如，本公开内容的电化学电池可以形成为具有包括弧形、球形、波形、管形、梯形和其他非矩形几何形状的几何形状。此外，根据本公开内容的电化学电池可以包括相符的几何形状，其中电池的形状和构造与独立组件或装置的形状和构造相符。出于本公开内容的目的，术语“独立组件”意指独立于电化学电池本身的组件。此外，独立组件可以是较大制品的一部分。例如，本公开内容的电化学电池可以与较小制品(例如表带、铰链、锁存器和/或夹子)的组件或者与大至交通工具(包括飞机、汽车、摩托车、自行车、公共汽车、有轨交通工具(例如火车)和航天器)的制品的组件相符。
此外，本公开内容的电化学电池可以包括电容器。在多个实施方案中，电容器(例如板式电容器)可以通过将各个组件注射成型来形成。例如，可以通过将导电材料和树脂的混合物注射成型来形成一个或更多个导电板。此外，可以通过将相同树脂和介电材料的混合物注射成型来形成介电层。在另一些实施方案中，可以将注射成型的导电板与非聚合物(例如，陶瓷、纸、玻璃)介电材料结合使用。
虽然参照成型特别是注射成型进行了描述，但是形成电化学电池的其他方法(包括增材制造/三维(3D)打印技术)也在本公开内容的范围内。
例如，可以使用3D打印技术例如热熔解积层法(也称为熔融沉积成型TM，注册到Stratasys，Inc.))形成电化学电池(例如，电化学电池100)。在多个实施方案中，电化学电池100的组件(包括阳极104、阴极102和/或电解质118等)可以使用热熔解积层法来形成。例如，一个或更多个组件可以通过使用热熔解积层法来形成以形成在预形成的外壳116内部的组件。在另一些实施方案中，一个或更多个组件可以独立于外壳116使用热熔解积层法来形成，然后定位在他们各自在外壳116内的位置处以形成电化学电池100。
在多个实施方案中，电化学电池100的组件(例如，阴极102)可以由其组成对应于组件的期望组成的混合材料细丝形成。例如，阴极102可以通过3D打印技术来形成，该技术沉积包含阴极材料(例如，合适的粘结剂树脂)、阴极导电材料和阴极活性材料的细丝。这样的细丝可以例如通过将粉末或颗粒形式的阴极导电材料(和阴极活性材料(如果需要的话))与合适的粘结剂树脂混合并形成用于3D打印机的细丝来形成。合适的粘结剂树脂包括例如尼龙、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯、聚酰胺和聚苯乙烯等。
类似地，阳极104可以由包含阳极材料(例如，热塑性树脂)和阳极导电材料(例如，碳纳米管)的细丝形成。此外，电解质118可以由包含电解质材料(例如，热塑性树脂)和电解材料的细丝形成。用于形成电化学电池100的组件的方法的任何组合(包括增材制造和注射成型的组合)都在本公开内容的范围内。
在多个实施方案中，电化学电池的另外的组件(例如阴极总线110、阴极集电器106、阳极总线112和/或阳极集电器108)使用混合材料细丝通过3D打印来形成。例如，阴极总线110、阴极集电器106、阳极总线112和阳极集电器108中的一者或更多个者可以由包含粘结剂树脂和金属添加剂的混合材料细丝形成。在多个实施方案中，金属添加剂可以包含铜、铁、铝、镍、银、锌、金和钯中的至少一者。
实施例
形成具有单个阳极、单个阴极和单个电解质的电化学电池。通过将聚环氧乙烷与石墨(约20体积％)和LiCoO2(约60体积％)的薄片混合并将材料注射至聚丙烯外壳的腔中来制造阴极。通过将聚环氧乙烷与碳纳米管混合(其中聚环氧乙烷构成约20体积％)并将材料注射至同一外壳的腔中来制造阳极。碳纳米管的平均直径为10-9米，平均长度为1.5微米，且碳纯度为约90％。通过将铜与聚环氧乙烷混合并将材料注射至阴极内的通道中来制造阴极集电器和阴极总线。通过将铜与聚环氧乙烷混合并将材料注射至阳极内的通道中来制造阳极集电器和阳极总线。通过在阳极和阴极的外表面周围的腔中将聚环氧乙烷注射至外壳中来形成隔离件。在隔离件内形成开口，该开口允许流体连通至阳极与阴极之间的腔。通过将聚环氧乙烷与LiBF4(约25体积％)混合并将材料注射通过隔离件中的开口并进入阴极与阳极之间的腔来制造电解质。通过在阴极总线和阳极总线的外表面周围注射聚丙烯来形成壳体。
本公开内容包括用于形成电化学电池的方法，所述方法包括：在热和压力下将阴极材料和阴极导电材料的混合物注射至模具的第一腔中以形成第一阴极；在热和压力下将阳极材料和阳极导电材料的混合物注射至模具的第二腔中以形成第一阳极；在热和压力下在第一阳极与第一阴极之间注射电解质材料和电解材料的混合物以形成第一电解质，其中第一电解质与第一阴极和第一阳极接触；以及形成包围第一阴极的至少一部分、第一阳极的至少一部分和第一电解质的至少一部分的壳体。所述方法还可以包括形成第二阴极的步骤和形成第二阳极的步骤中的至少一者。第一阳极可以位于第一阴极与第二阴极之间。阴极材料和阳极材料可以包含苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一者。阴极导电材料可以包含金属粉末、金属薄片、金属带、金属纤维、金属线和金属纳米管中的至少一者，并且可以构成约50体积％至70体积％。此外，阴极导电材料可以包含钴、锰、镍-钴-锰和磷酸盐中的至少一者和锂的组合。阳极导电材料可以包含石墨粉、石墨纤维和碳纳米管中的至少一者，并且可以构成第一阳极的约75体积％至85体积％。电解质可以包含LiBF4、LiBF6、LSPS、LiCoO2、LiOHH2O、Li2CO3和LiOH中的至少一者。壳体可以包含非导电热塑性材料。
在本公开内容中，没有数量词修饰的名词应被视为包括单数和复数二者。相反地，对复数项目的任何提及在适当的时候应包括单数。
在之前的描述中已经陈述了许多特征和优点，包括多种替代方案以及装置和/或方法的结构和功能的详细内容。本公开内容仅旨在为说明性的，并因此不旨在是穷举的。对于本领域技术人员显而易见的是，可以进行各种修改(尤其是在部件的结构、材料、元件、组件、形状、尺寸和布置(包括在本发明的原理内的组合)方面)至所附权利要求所表述的术语的广泛一般含义规定的完整程度。在这些各种修改不脱离所附权利要求的精神和范围的程度上，这些各种修改旨在包含在其中。
根据本公开内容，形成电化学电池的方法包括：通过3D打印由包含粘结剂树脂、阴极导电材料和阴极活性材料的混合物的阴极细丝打印第一阴极；通过3D打印由包含粘结剂树脂和阳极导电材料的混合物的阳极细丝打印第一阳极；通过3D打印由包含粘结剂树脂和电解材料的混合物的电解质细丝打印第一电解质，其中第一电解质打印在第一阳极与第一阴极之间；通过3D打印由包含粘结剂树脂和导电添加剂的混合物的细丝在第一阴极内打印阴极总线和阴极集电器；通过3D打印由包含粘结剂树脂和导电添加剂的混合物的细丝在第一阳极内打印阳极总线和阳极集电器；以及形成包围第一阴极的至少一部分、第一阳极的至少一部分和第一电解质的至少一部分的壳体。
形成电化学电池的方法还可以包括：其中阴极导电材料包含LiCoO2，其中粘结剂树脂为聚环氧乙烷，其中阳极导电材料包含直径为约10-9米且平均长度为约1.5微米的碳纳米管，其中导电添加剂包含铜，以及其中电解材料包含LiBF4。

Claims (22)

1.一种电化学电池，包括：
第一阴极，所述第一阴极包含悬浮在粘结剂树脂内的阴极导电材料和阴极活性材料，其中所述阴极导电材料构成所述第一阴极的50体积％至70体积％，其中所述阴极导电材料的长度为约250微米至约4000微米且第二尺寸为约25微米至约5000微米，以及其中所述阴极导电材料具有曲线构造、弯曲构造、螺旋构造和非直线构造中的至少一者；
第一阳极，所述第一阳极包含悬浮在所述粘结剂树脂内的阳极导电材料，其中所述阳极导电材料构成所述第一阳极的75体积％至85体积％，以及其中所述阳极导电材料包含粉末、片状物、带状物、纤维、线状物和纳米管中的一者；
第一电解质，所述第一电解质位于所述第一阴极与所述第一阳极之间并且与所述第一阴极和所述第一阳极接触，并且包含悬浮在所述粘结剂树脂内的电解材料；以及
壳体，所述壳体包围所述第一阴极的至少一部分、所述第一阳极的至少一部分和所述第一电解质的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述阴极导电材料包含钴、锰、镍-钴-锰和磷酸盐中的至少一者和锂。
3.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述阴极导电材料包含锌、镍、铁、铜或银中的一者。
4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述粘结剂树脂包含苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述阳极导电材料包含直径为约10-9米且平均长度为约1.5微米的碳纳米管。
6.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述阳极导电材料包含锌、镍、铁、铜或银中的一者。
7.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述电解材料包含LiBF4、LiBF6、LSPS、LiCoO2、LiOHH2O、Li2CO3和LiOH中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的电化学电池，还包括在所述第一阴极内的阴极总线和阴极集电器以及在所述第一阳极内的阳极总线和阳极集电器。
9.一种形成电化学电池的方法，包括：
在150℃至350℃的第一温度和3.5×107Pa至1.6×108Pa下通过注射成型将粘结剂树脂、阴极导电材料和阴极活性材料的混合物注射至模具的第一腔中以形成第一阴极，其中所述阴极导电材料的长度为约250微米至约4000微米且第二尺寸为约25微米至约5000微米，其中所述阴极导电材料具有曲线构造、弯曲构造、螺旋构造和非直线构造中的至少一者，以及其中所述阴极导电材料构成混合物的50体积％至70体积％；
在热和压力下通过注射成型将所述粘结剂树脂和第一导电材料的混合物注射至所述第一阴极内的腔中以形成阴极集电器和阴极总线；
在高于所述第一温度且为150℃至350℃的第二温度和3.5×107Pa至1.6×108Pa下通过注射成型将所述粘结剂树脂和阳极导电材料的混合物注射至所述模具的第二腔中以形成第一阳极，其中所述阳极导电材料构成混合物的75体积％至85体积％；
在热和压力下通过注射成型将所述粘结剂树脂和第二导电材料的混合物注射至所述第一阳极内的腔中以形成阳极集电器和阳极总线；
在热和压力下通过注射成型在所述第一阳极与所述第一阴极之间注射所述粘结剂树脂和电解材料的混合物以形成第一电解质；以及
形成包围所述第一阴极的至少一部分、所述第一阳极的至少一部分和所述第一电解质的至少一部分的壳体。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括形成第二阴极的步骤和形成第二阳极的步骤中的至少一者。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述阴极导电材料包含金属粉末、金属薄片、金属带、金属纤维、金属线和金属纳米管中的至少一者。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述粘结剂树脂包含苯乙烯丁二烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一者。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述阳极导电材料包含直径为约10-9米且平均长度为约1.5微米的碳纳米管。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述阴极导电材料包含锌、镍、铁、铜或银中的一者。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述阳极导电材料包含锌、镍、铁、铜或银中的一者。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述电解材料包含LiBF4、LiBF6、LSPS、LiCoO2、LiOHH2O、Li2CO3和LiOH中的至少一者。
17.根据权利要求9所述的方法，其中形成壳体的步骤包括通过注射成型注射所述粘结剂树脂以包围所述第一阴极的至少一部分、所述第一阳极的至少一部分和所述第一电解质的至少一部分。
18.根据权利要求10所述的方法，其中形成所述第二阴极和所述第二阳极使得所述第一阴极、所述第二阴极、所述第一阳极和所述第二阳极与所述第一电解质接触。
19.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：在热和压力下通过注射成型在所述第二阳极与所述第二阴极之间注射所述粘结剂树脂和所述电解材料的混合物以形成第二电解质，其中所述第二电解质不与所述第一电解质接触。
20.根据权利要求9所述的方法，其中所述壳体包括与独立组件的形状相符的形状。
21.根据权利要求9所述的方法，其中所述阴极导电材料包含线状物、纤维和带状物中的至少一者。
22.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述阴极导电材料包含线状物、纤维和带状物中的至少一者。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019202600A1 (en) * 2018-04-17 2019-10-24 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Additive manufacturing using electrochemically active formulations
CN109950635B (zh) * 2019-03-19 2020-09-15 西安交通大学 一种全固态连续纤维锂离子电池结构及其3d打印成形方法
US11539061B2 (en) * 2019-04-12 2022-12-27 Raytheon Technologies Corporation Cell for electrochemically determining active species concentrations in redox flow batteries
DE102021132594B4 (de) 2021-12-10 2023-11-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Traktionsbatterie
DE102023107904A1 (de) 2022-03-29 2023-10-05 Federal-Mogul Ignition Gmbh Zündkerze, zündkerzenelektrode und verfahren zur herstellung derselben
US11837852B1 (en) 2022-07-27 2023-12-05 Federal-Mogul Ignition Gmbh Spark plug electrode with electrode tip directly thermally coupled to heat dissipating core and method of manufacturing the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030198868A1 (en) * 2000-12-15 2003-10-23 Takeuchi Esther S. Electrochemical cell having an electrode of silver vanadium oxide coated to a current collector
CN1659726A (zh) * 2002-02-12 2005-08-24 永备电池有限公司 柔性薄型印刷电池和装置及其制造方法
US20050208381A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-22 Boulton Jonathan M Wafer alkaline cell
CN1894821A (zh) * 2003-10-14 2007-01-10 波利普拉斯电池有限公司 活性金属/含水电化学电池和系统
CN104350631A (zh) * 2012-04-10 2015-02-11 加州理工学院 用于电化学系统的新颖分隔物

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853305A (en) * 1986-03-24 1989-08-01 W. R. Grace & Co.-Conn. Cathodic electrode
US20020168574A1 (en) * 1997-06-27 2002-11-14 Soon-Ho Ahn Lithium ion secondary battery and manufacturing method of the same
CN1950967B (zh) * 2004-11-02 2010-05-12 日产自动车株式会社 双极电池单元、组合电池、车辆和双极电池单元制作方法
US20070231704A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Ohara Inc. Lithium ion conductive solid electrolyte and production process thereof
JPWO2013172256A1 (ja) 2012-05-15 2016-01-12 株式会社Uacj 集電体、電極構造体、非水電解質電池及び蓄電部品、集電体の製造方法
US10033029B2 (en) * 2012-11-27 2018-07-24 Apple Inc. Battery with increased energy density and method of manufacturing the same
FR3000616B1 (fr) 2012-12-31 2015-01-02 I Ten Procede de fabrication de batteries tout solide en structure multicouches
US20160079589A1 (en) 2013-04-26 2016-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030198868A1 (en) * 2000-12-15 2003-10-23 Takeuchi Esther S. Electrochemical cell having an electrode of silver vanadium oxide coated to a current collector
CN1659726A (zh) * 2002-02-12 2005-08-24 永备电池有限公司 柔性薄型印刷电池和装置及其制造方法
CN1894821A (zh) * 2003-10-14 2007-01-10 波利普拉斯电池有限公司 活性金属/含水电化学电池和系统
US20050208381A1 (en) * 2004-03-18 2005-09-22 Boulton Jonathan M Wafer alkaline cell
CN104350631A (zh) * 2012-04-10 2015-02-11 加州理工学院 用于电化学系统的新颖分隔物

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