CN116075948A - 导电剥离层 - Google Patents

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Abstract

描述了电化学电池，并且更具体地，描述了用于制造电化学电池的剥离系统。本文所述的剥离层可以是导电剥离层。特别地，提供了有助于电化学电池部件例如电极的制造的导电剥离层布置、组件、方法和组合物。在一些实施方案中，制造电极的方法涉及使用剥离层来将电极的部分相对载体基底分离，在载体基底上制造电极。例如，中间电极组合件可以依次包括电活性层、任选的集流体层、导电剥离层和载体基底。

Description

导电剥离层
技术领域
本公开一般涉及用于电化学电池的包括导电剥离层的剥离系统。
背景技术
典型的电化学电池包括参与电化学反应的阴极和阳极。为了制造电极，可以将电活性层沉积到电化学电池的部件例如集流体上。进而，集流体可以由具有合适的物理和化学性质(例如，相当大的厚度)的基底支承，所述物理和化学性质允许基底与形成电极所需的工艺相容。然而，一些这样的基底在电化学电池中可能功能很少或没有功能；因此，将这样的基底结合到电池中增加了额外的重量，但是基本上没有提高性能。因此，将消除电化学电池的非功能部件的需要或降低其重量的替选制品或方法将是有益的。其他电化学电池部件的制造也可以受益于这样的替选制品和方法。
发明内容
提供了电化学电池，并且更具体地，提供了用于电化学电池的导电剥离系统。本公开的主题在一些情况下涉及相关产品、特定问题的替选解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同用途。
在一个方面，描述了用于从基底剥离电极的导电剥离层。该导电剥离层可以包括多种导电碳物质，该导电碳物质包括多个导电碳颗粒和多个细长碳结构。该导电剥离层也可以包括聚合物粘合剂。
在另一方面，描述了用于从基底剥离电极的导电剥离层，该导电剥离层包括：多种包括单质碳的导电碳物质和聚合物粘合剂，其中，所述多种导电碳物质以大于或等于导电剥离层的15重量％的量存在。
在另一方面，描述了一种电极，该电极包括电活性层和与该电活性层相邻的导电剥离层，其中，该导电剥离层包括多种导电碳物质，并且其中，该导电碳物质包括单质碳。
在又一方面，描述了一种电极，该电极包括电活性层和导电剥离层，其中，该导电剥离层包括聚合物粘合剂和多种导电碳物质，并且其中，所述多种导电碳物质以相对于聚合物粘合剂的量大于或等于15重量％的量存在。
在又一方面，描述了一种电极，该电极包括第一电活性层、包括多种导电碳物质的第一导电剥离层和第二电活性层，其中，第一导电剥离层在第一电活性层与所述第二电活性层之间，并且其中，第一电活性层与第二电活性层电连通。
在又一方面，描述了一种方法。该方法包括将聚合物粘合剂溶解在溶剂中以形成溶液，将多种导电碳物质加入到该溶液中以形成浆料，将多种导电碳物质分散在浆料内，从浆料中蒸发溶剂以形成导电剥离层，并且在导电剥离层上沉积集流体或电活性层。
当结合附图考虑时，本公开的其他优点和新颖特征将从本发明的各种非限制性实施方案的以下详细描述变得明显。在本说明书和通过引用并入的文档包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文档包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则应以具有较晚有效日期的文档为准。出于所有目的，本文公开的所有专利和专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
附图说明
将参照附图通过示例的方式描述本发明的非限制性实施方案，附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个数字表示。为了清楚起见，在图示对于使本领域普通技术人员理解本发明不是必需的情况下，没有标记每个附图中的每个部件，也没有示出本发明的每个实施方案的每个部件。在附图中：
图1是根据一些实施方案的导电剥离层的示意图；
图2A至图2I示意性地示出了根据一些实施方案的在基底上形成剥离层的方法；
图3A示出根据一组实施方案的包括电活性层、集流体、导电剥离层和载体基底的电极组合件；
图3B示出了根据一组实施方案的通过使用图3A中所示的导电剥离层和载体基底而形成的电极；
图4A示出了根据一组实施方案的两个电极的接合以形成电极组合件；以及
图4B示出了根据一组实施方案的通过图4A中所示的工艺形成的电极组合件。
具体实施方式
本公开一般涉及电化学电池，并且更具体地，涉及用于制造电化学电池的剥离系统。特别地，提供了有助于电化学电池部件(例如电极)的制造的剥离层(例如，导电剥离层)布置、组件、方法和组合物。在一些实施方案中，剥离层是可以例如从导电剥离层的一部分(例如，第一表面)向导电剥离层的另一部分(例如，第二表面)传导电子的导电剥离层(例如，电子导电剥离层)。在一些实施方案中，描述了制造具有导电剥离层的电极的方法，该导电剥离层将电极的部分与载体基底(例如，金属箔)和/或相邻的电活性层分离，在该载体基底上制造电极。例如，中间电极组合件可以依次包括电活性层、集流体层、导电剥离层和载体基底。在另一个实施方案中，中间电极组合件可以依次包括电活性层、导电剥离层和载体基底。在这些实施方案的一个或两个中，载体基底可以有助于在制造和/或组装期间处理电极，但是可以在商业使用之前和/或在并入最终电化学电池之前从电极剥离(例如，通过导电剥离层)。
制造电极的某些现有方法涉及将电极部件沉积到最终结合到电化学电池(例如，电池组)中的基底上。基底必须具有足够的厚度和/或由合适的材料形成，以便与电极制造工艺兼容。例如，包括锂金属作为电活性层的电极的制造可以涉及在相对高的温度和高速率下真空沉积锂金属，这将导致某些基底翘曲，除非基底由某些材料制成或具有足够的厚度。然而，如果将适合这样的制造步骤的一些基底结合到电池中，则这些基底最终会降低电池的性能。例如，厚基底可以防止翘曲，并且因此允许沉积电活性层的厚层，但是可以降低电池的比能量密度。此外，结合到电化学电池中的某些基底在循环期间可能与电化学电池内的化学物质发生不利的反应。
在某些现有系统和方法中，可以将电活性层(例如锂金属)定位(例如沉积)成与附加电活性层相邻，其中非导电剥离层位于两个电活性层之间，然后将两个电活性层定位成在电化学电池或电池组中。在这样的某些现有系统中，剥离层是非导电的并且可以用作阳极的两侧之间的隔离层，这可能导致当在电化学电池或电池组中利用时电活性层的不均匀分布和利用。结果，在电池循环期间，两侧电活性层(例如锂)的利用可能不期望地略微不同。
为了补救这些问题，在一些方面，本公开涉及例如在电化学电池中使用导电剥离层来分离电极的部分的制造电极的方法。有利地，与不使用导电剥离层时相比，这样的系统和方法可以允许在制造电极时使用更多样的基底和/或更极端的加工条件。另外，使用导电剥离层提供了通过导电剥离层的电活性层之间(例如，两个阳极之间)的电连通，与利用非导电剥离层的某些现有系统和方法相比，这可以导致在电化学电池内部循环期间更均匀的电流分布和电活性层(例如，锂金属)利用。例如，在一些实施方案中，导电剥离层可以位于第一电活性层与第二电活性层之间(例如，直接位于其间)，使得第一电活性层和第二电活性层通过导电剥离层电连通。在一些实施方案中，第一电活性层和第二电活性层是阳极层(例如，锂金属层)。在一些实施方案中，导电剥离层可以与第一电活性层和第二电活性层(例如，锂金属层)两者直接接触。如刚才所述，这样的实施方案可以有利地在电化学电池中提供更均匀的电流分布和电活性层利用。
发明人在本公开的上下文中已经发现，用于制造导电剥离层的系统和方法可以产生可以用于制造电化学电池的合适的剥离层。本文所述的导电剥离层被构造和布置成具有但不限于以下特征中的一个或更多个：对第一层(例如，集流体、电活性层，或在其他实施方案中，载体基底或其他层)的相对良好的粘附，但对第二层(例如，载体基底，或在其他实施方案中，集流体或其他层)的相对中等或差的粘附；相对低的电阻；高机械稳定性以促进脱层而没有机械崩解；高热稳定性；在制造和/或电池循环期间承受施加到电化学电池或电池部件的力或压力的能力；以及与加工条件的相容性(例如，在剥离层的顶部沉积层，以及与用于形成剥离层的技术的相容性)。如果将导电剥离层结合到电化学电池中，则剥离层(例如，导电剥离层)可以是薄的(例如，小于约10微米)以降低总电池重量。此外，剥离层在电解质中应该是稳定的，并且不应该干扰电极的结构完整性，以便使电化学电池具有高的电化学“容量”或能量存储能力(即，降低的容量衰减)。在一些情况下，来自两个电极部分的剥离层可以粘附在一起，任选地使用如下文更详细描述的粘附促进剂。
在一些实施方案中，本文所述的导电剥离层可以使用多种导电碳物质形成。与某些主要利用聚合物(例如，非导电聚合物)的现有的剥离层相比，本文所述的导电剥离层可以利用包括单质碳的多种导电碳物质，例如炭黑和/或碳纳米管。使用多种导电碳物质可以赋予剥离层相对高的电导率，同时保持剥离层的其他所需性质(例如，机械稳定性、对第一层相对良好的粘附性，或者对第二层相对中等或差的粘附性)。在以下和本文其他地方提供导电碳物质的附加描述。
在一些实施方案中，导电剥离层包括多种导电碳物质，其包括多个导电碳颗粒和多个细长碳结构。例如，现在参照图1，导电剥离层100包括多个导电碳颗粒110和多个细长碳结构120。碳颗粒110和细长碳结构120分散在整个剥离层100中。
在一些实施方案中，多种导电碳物质包括单质碳。如本领域技术人员所理解的，单质碳包含处于零氧化态的碳，具有sp3-和sp2-杂化的碳原子的混合物。单质碳(单质碳组合物)几乎排他性地包含碳原子，并且因此包含相对高的原子百分比(原子％)的碳原子(例如98原子％的碳、99原子％的碳、99.9原子％)；然而，单质碳可以例如在表面上包含痕量(例如，小于2原子％、小于1原子％、小于0.1原子％)的其他元素(例如，氢、氧、硫)以终止单质碳的悬空键。相比之下，某些现有的剥离层可以包含碳基聚合物，该碳基聚合物包含高得多的原子百分比的其他元素并且不包括处于其元素(例如，零氧化态)形式的碳。
在一些实施方案中，导电碳颗粒可以独立于细长碳结构向导电剥离层提供电导率。多种导电碳物质的导电碳颗粒可以包括多种合适的基于单质碳的材料。在一些实施方案中，多个碳颗粒包括炭黑。如本领域技术人员所理解的，炭黑是导电单质碳的形式，其特征在于具有相对高的表面积与体积比的基本上球形的碳颗粒。虽然基本上是球形的，但是炭黑可以在包含炭黑的悬浮液(例如浆料)或组合物中形成聚集体(其基本上是球形的或基本上是非球形的)。
导电碳颗粒可以具有任何合适的大小(例如，平均颗粒大小)。在一些实施方案中，导电碳颗粒的平均颗粒大小小于或等于10微米、小于或等于5微米、小于或等于1微米、小于或等于900nm(纳米)、小于或等于800nm、小于或等于700nm、小于或等于600nm、小于或等于500nm、小于或等于400nm、小于或等于300nm、小于或等于200nm、小于或等于100nm、小于或等于80nm、小于或等于60nm或者小于或等于50nm。在一些实施方案中，导电碳颗粒的平均颗粒大小大于或等于50nm、大于或等于60nm、大于或等于80nm、大于或等于100nm、大于或等于200nm、大于或等于300nm、大于或等于400nm、大于或等于500nm、大于或等于600nm、大于或等于700nm、大于或等于800nm、大于或等于900nm、大于或等于1微米、大于或等于5微米或者大于或等于10微米。上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于50nm且小于或等于10微米)。其他范围也是可能的。平均颗粒大小可以作为颗粒的横截面尺寸(例如，导电碳颗粒的直径)来测量，并且可以使用多种技术来测量，所述多种技术包括显微镜技术，例如扫描隧道显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)。具有合适颗粒大小的导电碳颗粒的一个非限制性示例是Cabot Corporation制造的Vulcan Carbon XC 72R。然而，其他导电碳颗粒也是可能的。
在一些实施方案中，所述多种导电碳物质包括多种细长碳结构。如本文所述，“细长”碳结构是碳基(例如，单质碳基)结构，其中一个尺寸比其他尺寸基本上或显著大于(例如，至少2倍、至少5倍、至少10倍、至少20倍、至少50倍、至少100倍)。因此，细长碳结构可以根据细长碳结构的纵横比来表征。结构的纵横比可以计算为其最长边与其最短边的比率(例如，细长碳结构的长度与细长碳结构的直径或宽度的比率)。在一些实施方案中，细长碳结构的纵横比大于或等于2∶1、大于或等于3∶1、大于或等于5∶1、大于或等于10∶1、大于或等于25∶1、大于或等于50∶1、大于或等于75∶1、大于或等于100∶1、大于或等于200∶1、大于或等于300∶1、大于或等于500∶1、大于或等于103∶1、大于或等于104∶1、大于或等于105∶1、大于或等于106∶1、大于或等于107∶1、大于或等于108∶1或者大于或等于109∶1。在一些实施方案中，细长碳结构的纵横比小于或等于109∶1、小于或等于108∶1、小于或等于107∶1、小于或等于106∶1、小于或等于105∶1、小于或等于104∶1、小于或等于103∶1、小于或等于500∶1、小于或等于300∶1、小于或等于200∶1、小于或等于100∶1、小于或等于75∶1、小于或等于50∶1、小于或等于25∶1、小于或等于10∶1、小于或等于5∶1、小于或等于3∶1或者小于或等于2∶1。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于500∶1且小于或等于106∶1)。其他范围也是可能的。
多个细长碳结构可以独立地有助于导电剥离层的电导率，或者可以与多个导电碳颗粒组合向导电剥离层提供电导率。有利地，细长碳结构还可以向导电剥离层提供一定程度的机械稳定性，同时还向导电剥离层提供一定程度的电导率。
多个细长碳结构可以包括任何合适类型的细长碳结构。例如，在一些实施方案中，细长碳结构是碳纳米管和/或碳纤维或者包括碳纳米管和/或碳纤维。在一些实施方案中，细长碳结构包括多壁碳纳米管。在一些实施方案中，细长碳结构包括单质碳。在一些实施方案中，细长碳结构基本上由单质碳形成。
除了碳物质之外，在一些实施方案中，导电剥离层包括其他成分，例如聚合物粘合剂。除了为导电碳物质提供基质之外，包括聚合物粘合剂可以有助于导电剥离层的机械稳定性。例如，参照图1，可以通过聚合物粘合剂130促进碳颗粒110与细长碳结构120之间的接触。如图1所说明性地示出的，碳颗粒110和细长碳结构120可以混合或分散在聚合物粘合剂130中。
聚合物粘合剂可以是任何合适的聚合物，只要该聚合物提供足够的机械支承和/或对导电剥离层的粘附性质。在一些实施方案中，聚合物粘合剂包括聚砜聚合物。然而，其他聚合物粘合剂也是可能的。其他聚合物粘合剂的非限制性示例包括聚醚砜、聚醚醚砜、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯和聚苯并咪唑。将在下面进一步更详细地描述关于聚合物粘合剂的其他细节。
如上文和本文其他地方所述，导电剥离层和组合物可以包括多种碳物质(例如，多个导电碳颗粒、多个细长碳结构)和聚合物粘合剂。然而，应当理解，每种成分的量可以为导电剥离层提供不同的性质，并且被选择成向导电剥离层提供电导率和其他期望的剥离层性质两者(例如，机械稳定性、粘附强度)。例如，尽管相对大量的聚合物粘合剂可以向导电剥离层提供机械强度，但是与导电剥离层的其他成分相比过高的量可以不期望地降低导电剥离层的电导率。类似地，相对大量的导电碳物质(例如，导电碳颗粒)可以向导电剥离层提供高电导率，但是可以导致导电剥离层的差的机械强度，这可能导致导电剥离层在其中并入有导电剥离层的电池的循环期间的分解。作为另一个示例，如果多个细长碳结构的量相对大，则多个细长碳结构可以向剥离层提供机械强度和/或电导率，但是可能导致导电剥离层过于牢固地粘附至直接相邻的层，例如电活性层，并且可能因此使得多个细长碳结构更难从电活性层剥离。
在本公开的上下文中已经认识和理解的是，可以调节导电碳物质、细长碳物质和/或聚合物粘合剂的相对量，使得该量提供相对高的电导率，同时仍然保持导电剥离层的其他期望的性质(例如，机械强度、对第一层的相对良好的粘附性、但是对第二层的相对中等或差的粘附性)。在本文其他地方描述合适的相对量的示例。本领域技术人员根据本公开的教导将能够选择导电碳物质和聚合物粘合剂的合适的相对量，以提供所需的电导率和其他剥离层性质。
在一些实施方案中，导电碳物质(例如，单质碳、导电碳颗粒和/或细长碳结构)的总量大于或等于导电剥离层的15重量％(例如，导电剥离层的总重量)。在一些实施方案中，导电碳物质的总量以导电剥离层(例如，导电剥离层的总重量)的大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、大于或等于40重量％、大于或等于45重量％或者大于或等于50重量％的量存在。在一些实施方案中，导电碳物质以导电剥离层(例如，导电剥离层的总重量)的小于或等于50重量％、小于或等于45重量％、小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、小于或等于30重量％、小于或等于25重量％、小于或等于20重量％或者小于或等于15重量％的量存在。上述参考范围的组合也是可能的(例如，导电剥离层(例如，导电剥离层的总重量)的大于或等于15重量％且小于或等于50重量％)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，相对于聚合物粘合剂(例如，聚合物粘合剂的总重量)，多个导电碳物质(例如，单质碳、导电碳颗粒和/或细长碳结构)的总量大于或等于15重量％。在一些实施方案中，导电碳物质的总量以聚合物粘合剂(例如，聚合物粘合剂的总重量)的大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、大于或等于40重量％、大于或等于45重量％或者大于或等于50重量％的量存在。在一些实施方案中，导电碳物质的总量以聚合物粘合剂(例如，聚合物粘合剂的总重量)的小于或等于50重量％、小于或等于45重量％、小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、小于或等于30重量％、小于或等于25重量％、小于或等于20重量％或小于或等于15重量％的量存在。上述参考范围的组合也是可能的(例如，聚合物粘合剂(例如，聚合物粘合剂的总重量)的大于或等于15重量％且小于或等于50重量％)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，导电碳物质(例如单质碳、导电碳颗粒和/或细长碳结构)的总量与聚合物粘合剂的总量的质量比大于或等于1∶1、大于或等于1.5∶1、大于或等于2∶1、大于或等于2.5∶1或者大于或等于3∶1。在一些实施方案中，导电碳物质的总量与聚合物粘合剂的质量比小于或等于3∶1、小于或等于2.5∶1、小于或等于2∶1、小于或等于1.5∶1或者小于或等于1∶1。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1∶1且小于或等于2∶1)。其他范围也是可能的。提供导电碳物质与聚合物粘合剂的特定质量比可以用于帮助调节导电剥离层的电导率，同时保持例如导电剥离层的机械强度。
在一些实施方案中，导电碳颗粒的总量与细长碳结构的总量的质量比大于或等于1∶1、大于或等于1.5∶1、大于或等于2∶1、大于或等于2.5∶1、大于或等于3∶1、大于或等于4∶1、大于或等于5∶1、大于或等于6∶1、大于或等于7∶1、大于或等于8∶1或者大于或等于9∶1。在一些实施方案中，导电碳颗粒的总量与细长碳结构的总量的质量比小于或等于9∶1、小于或等于8∶1、小于或等于7∶1、小于或等于6∶1、小于或等于5∶1、小于或等于4∶1、小于或等于3∶1、小于或等于2.5∶1、小于或等于2∶1、小于或等于1.5∶1或者小于或等于1∶1。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1∶1且小于或等于9∶1)。其他范围也是可能的。提供导电碳颗粒与细长碳结构的特定质量比可以用于帮助调节导电剥离层的电导率，同时保持导电剥离层的期望的粘附性质(例如，与第一层的相对良好的粘附，但是与第二层的相对中等或差的粘附)。
本文所述的导电剥离层可以具有特定电阻率。通过选择导电碳物质、细长碳结构和/或聚合物粘合剂的适当质量比(例如，重量％)，可以有利地调节特定导电剥离层的电阻率。在一些实施方案中，导电剥离层具有小于或等于1,000kOhm·cm、小于或等于500kOhm·cm、小于或等于250kOhm·cm、小于或等于100kOhm·cm、小于或等于50kOhm·cm、小于或等于25kOhm·cm、小于或等于10kOhm·cm、小于或等于1,000Ohm·cm、小于或等于500Ohm·cm、小于或等于250Ohm·cm、小于或等于100Ohm·cm、小于或等于50Ohm·cm、小于或等于40Ohm·cm、小于或等于30Ohm·cm、小于或等于20Ohm·cm、小于或等于10Ohm·cm、小于或等于5Ohm·cm、小于或等于4Ohm·cm、小于或等于3Ohm·cm、小于或等于2Ohm·cm、小于或等于1Ohm·cm、小于或等于0.5Ohm·cm、小于或等于0.1Ohm·cm、小于或等于0.01Ohm·cm、小于或等于0.005Ohm·cm、小于或等于0.004Ohm·cm、小于或等于0.003Ohm·cm、小于或等于0.002Ohm·cm、小于或等于0.001Ohm·cm的电阻率。在一些实施方案中，导电剥离层具有大于或等于0.001Ohm·cm、大于或等于0.002Ohm·cm、大于或等于0.003Ohm·cm、大于或等于0.004Ohm·cm、大于或等于0.005Ohm·cm、大于或等于0.01Ohm·cm、大于或等于0.05Ohm·cm、大于或等于0.1Ohm·cm、大于或等于0.5Ohm·cm、大于或等于1Ohm·cm、大于或等于2Ohm·cm、大于或等于3Ohm·cm、大于或等于4Ohm·cm、大于或等于5Ohm·cm、大于或等于10Ohm·cm、大于或等于20Ohm·cm、大于或等于30Ohm·cm、大于或等于40Ohm·cm、大于或等于50Ohm·cm、大于或等于100Ohm·cm、大于或等于250Ohm·cm、大于或等于500Ohm·cm、大于1000Ohm·cm、大于或等于10kOhm·cm、大于或等于25kOhm·cm、大于或等于50kOhm·cm、大于或等于100kOhm·cm、大于或等于250kOhm·cm、大于或等于500kOhm·cm、大于或等于1000kOhm·cm的电阻率。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.001Ohm·cm且小于或等于1000kOhm·cm)。其他电阻率也是可能的。例如，通过使用四点探针测量电阻、表面电阻率和/或体积电阻率，可以测量电阻率，四点探针也可以用于确定电导率。
在一些实施方案中，提供了一种形成导电剥离层的方法。该方法可以包括将聚合物粘合剂溶解在溶剂中以形成溶液。例如，参照图2A，容器200包含溶剂210A和聚合物粘合剂220。溶剂210A可以溶解聚合物粘合剂220以形成溶液210B，如图2B所说明性地示出的。
该方法可以包括将多种导电碳物质加入到溶液中以形成浆料。例如，在图2C中，导电碳颗粒230和细长碳结构240已经被添加到溶液210B中。导电碳颗粒230和细长碳结构240可以经由被分散物250分散或混合在溶液210B中，如图2D所说明性地示出的。在分散时，形成导电颗粒230和细长碳结构240的悬浮液，在图2E中示例性地示出为浆料210C。在本文别处描述用于分散多种导电碳物质的技术。
该方法还可以包括从浆料中蒸发至少一部分溶剂以形成剥离层(例如，导电剥离层)。参照图2F，浆料210C可以经由沉积物260沉积到基底265(例如，载体基底、电活性层、集流体)上，使得浆料210C形成与基底265相邻的层，如图2G所说明性地示出的。在一些实施方案中，浆料在基底上形成涂层。如图2H所说明性地示出的，可以从浆料210C蒸发基本上全部或部分溶剂以形成导电剥离层270。
在一些实施方案中，集流体或电活性层沉积在剥离层上。例如，参照图2I，电活性层275沉积在导电剥离层270上，但是在其他实施方案中，集流体沉积在导电剥离层270上(未示出)。在一些实施方案中，剥离层与电活性层直接相邻，如图2I所说明性地示出的。
虽然图2I示出了与剥离层(导电剥离层270)相邻的一个电活性层(电活性层275)，但是应当理解，可以与剥离层相邻(例如，在其上)沉积一个或更多个附加层，例如附加电活性层、剥离层(例如，附加导电层)、集流体和/或本文别处所述的其他部件。例如，在一些实施方案中，集流体被定位成与电活性层和剥离层(例如，导电剥离层)相邻。
本文所述的导电剥离层可以用于形成锂基可再充电电化学电池(即，包括锂嵌入阴极和锂阳极的电池)。根据各种实施方案，多种活性材料适合与本文所述的电化学电池的第二电活性层(例如阴极)一起使用。在一些实施方案中，活性材料包括锂嵌入化合物(例如，能够在晶格位置和/或间隙位置处可逆地插入锂离子的化合物)。在一些情况下，活性材料包括层状氧化物。层状氧化物通常是指具有层状结构(例如，彼此堆叠的多个片或层)的氧化物。合适的层状氧化物的非限制性示例包括锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)和锂锰氧化物(LiMnO2)。在一些实施方案中，层状氧化物是锂镍锰钴氧化物(LiNixMnyCoz02，也称为“NMC”或“NCM”)。在一些这样的实施方案中，x、y和z的总和为1，例如，合适的NMC化合物的非限制性示例是LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。在一些实施方案中，层状氧化物可以具有式(Li2MnO3)x(LiMO2)(1-x)，其中M是Ni、Mn和Co中的一种或更多种。例如，层状氧化物可以是(Li2MnO3)0.25(LiNi0.3Co0.15Mn0.55O2)0.75。在一些实施方案中，层状氧化物是锂镍钴铝氧化物(LiNixCoyAlzO2，也称为“NCA”)。在一些这样的实施方案中，x、y和z的总和是1。例如，合适的NCA化合物的非限制性示例是LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。在一些实施方案中，活性材料是过渡金属聚阴离子氧化物(例如，包括过渡金属、氧和/或具有绝对值大于1的电荷的阴离子的化合物)。合适的过渡金属聚阴离子氧化物的非限制性示例是磷酸铁锂(LiFePO4，也称为“LFP”)。合适的过渡金属聚阴离子氧化物的另一个非限制性示例是磷酸锰铁锂(LiMnxFe1- xPO4，也称为“LMFP”)。合适的LMFP化合物的非限制性示例是LiMn0.8Fe0.2PO4。在一些实施方案中，活性材料是尖晶石(例如，具有结构AB2o4的化合物，其中A可以是Li、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Ti或Si，并且B可以是Al、Fe、Cr、Mn或V)。合适的尖晶石的非限制性示例是化学式为LiMxMn2-xO4的锂锰氧化物，其中M为Co、Mg、Cr、Ni、Fe、Ti和Zn中的一种或更多种。在一些实施方案中，x可以等于0，并且尖晶石可以是锂锰氧化物(LiMn2O4，也称为“LMO”)。另一个非限制性示例是锂锰镍氧化物(LiNixM2-xO4，也称为“LMNO”)。合适的LMNO化合物的非限制性示例是LiNi0.5Mn1.5O4。在一些情况下，第二电活性层(例如阴极)的电活性层包括Li1.14Mn0.42Ni0.25Co0.29O2(“HC-MNC”)、碳酸锂(Li2CO3)、碳化锂(例如Li2C2、Li4C、Li6C2、Li8C3、Li6C3、Li4C3、Li4C5)、钒氧化物(例如V2O5、V2O3、V6O13)和/或磷酸钒(例如磷酸钒锂，例如Li3V2(PO4)3)或其任意组合。
现在提供用于制造电化学电池的剥离层(例如，导电剥离层)的示例。
图3A示出了根据一个实施方案的包括导电剥离层的电极组合件。如图3A的说明性实施方案所示，电极组合件10包括堆叠在一起以形成电极12(例如，阳极或阴极；第一电极或第二电极)的若干层。可以通过将这些层定位在载体基底20上来形成电极12。例如，可以通过首先将一个或更多个导电剥离层24定位在载体基底20的表面上来形成电极12。如下面更详细地描述的，导电剥离层用于随后从载体基底剥离电极，使得载体基底不被结合到最终的电化学电池中。为了形成电极，电极部件例如任选的集流体26可以被定位成与在与载体基底相对的一侧上的导电剥离层相邻。随后，电活性层28可以被定位成与集流体26相邻。在不存在集流体的实施方案中，导电剥离层可以被定位成与电活性层直接相邻(例如，与电活性层和载体基底两者直接相邻)。
任选地，附加层可以被定位成与电活性层28相邻。例如，可以将保护电活性层不受电解液影响的多层结构30定位在电活性层28的表面29上。多层结构可以包括例如聚合物层34和40，以及单离子导电层38和42。在2006年4月6日提交的Affinito等人的题为“Rechargeable Lithium/Water，Lithium/Air Batteries”的美国专利申请第11/400,781号更详细地描述多层结构的其他示例和配置，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
在已经形成电极组合件10之后，通过使用导电剥离层24，可以从电极剥离载体基底20。可以与载体基底一起剥离导电剥离层24，使得导电剥离层可以保持为最终电极结构的一部分，如图3B所说明性地示出的。在载体基底的剥离期间导电剥离层的定位可以通过定制导电剥离层的化学和/或物理性质而改变。例如，如果希望导电剥离层是最终电极结构的一部分，如图3B所示，则可以调整导电剥离层以具有相对于其对载体基底20的粘附亲和力更大的对集流体26的粘附亲和力。
在一些实施方案中，在制造电极之后，但是在将电极结合到电化学电池中之前，使载体基底20与电极12保持完整，作为电极组合件10的一部分。例如，电极组合件10可以被包装并且运输到制造商，然后制造商可以将电极12结合到电化学电池中。在这样的实施方案中，电极组合件10可以被插入到气密和/或防潮的包装中，以防止或抑制电极组合件的一个或更多个部件的劣化和/或污染。允许载体基底20保持附着至电极12可以便于电极的处理和运输。例如，载体基底20可以相对较厚，并且具有相对较高的刚性或硬度，这可以防止或抑制电极12在处理期间变形。在这样的实施方案中，在电化学电池组装之前、期间或之后可以由制造商移除载体基底。
尽管图3A示出了位于载体基底20与集流体26之间的导电剥离层24，但是在其他实施方案中，导电剥离层可以位于电极的其他部件之间。例如，导电剥离层可以被定位成与电活性层28的表面29相邻，并且载体基底可以被定位在电活性层的相对侧上(未示出)。在一些这样的实施方案中，可以通过首先将一个或更多个导电剥离层定位到载体集底上来制造电极。然后，如果要包括任何保护层，例如多层结构30，则保护层可以被定位在一个或更多个导电剥离层上。例如，多层结构的每一层可以单独地定位在导电剥离层上，或者多层结构可以被预先制造并且一次定位在导电剥离层上。然后可以将电活性层定位在多层结构上。(当然，如果电极中不包括保护层例如多层结构，则可以将电活性层直接定位在导电剥离层上)。之后，可以将任何其他合适的层例如集流体定位在电活性层上。为了形成电极，可以经由导电剥离层从保护层(或未使用保护层的电活性层)去除载体基底。导电剥离层可以与电极一起保留。
应当理解，当一部分(例如，层、结构、区域)“在另一部分上”、“与另一部分相邻”、“在另一部分上方”、“在另一部分之上”、“覆盖另一部分”或“由另一部分支承”时，该一部分可以直接在另一部分上，或者也可以存在中间部分(例如，层、结构、区域)。类似地，当一部分“在另一部分下方”或“在另一部分之下”时，该一部分可以直接在该另一部分下方，或者也可以存在中间部分(例如，层、结构、区域)。“与另一部分直接相邻”、“直接在另一部分上”、“与另一部分直接相邻”、“与另一部分接触”或“直接由另一部分支承”的部分是指不存在中间部分。还应当理解，当一部分被称为“在另一部分上”、“在另一部分上方”、“与另一部分相邻”、“在另一部分上方”、“覆盖在另一部分”、“与另一部分接触”、“在另一部分下方”或“由另一部分支承”时，该一部分可以覆盖另一部分的整个部分或一部分。
因此，应当理解，在图3A和图3B所示的实施方案中以及在本文所述的其他实施方案中，一个或更多个附加层可以位于图中所示的层之间。例如，一个或更多个附加层可以位于集流体26与导电剥离层24之间，和/或一个或更多个附加层可以位于剥离层24与载体基底20之间。此外，一个或更多个层可以位于电池的其他部件之间。例如，一个或更多个底漆层可以位于集流体与电活性层(例如，正或负电活性层)之间以促进层之间的粘附。在2008年10月23日提交的并且题为“Primer for Battery Electrode”的公开为国际公开第WO2009/054987号的国际专利申请序列第PCT/US2008/012042号中描述了合适的底漆层的示例，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文中。此外，可以在电活性层28的表面29上，任选在电活性层与多层结构30之间沉积一层或更多层，例如等离子体处理层。
然而，在其他实施方案中，使用多于一个剥离层(例如，导电剥离层)来制造电化学电池的部件。附加的剥离层(例如，第二导电剥离层)可以具有与第一导电剥离层相同或不同的性质。例如，第一导电剥离层可以定位成与载体基底相邻，并且可以具有例如对载体基底相对高的粘附亲和力。可以选择第一导电剥离层，因为它与某些加工条件兼容，但是它可以具有对第二表面(例如，图3A的集流体26)的相对高的粘附亲和力。在这样的实施方案中，导电剥离层将不允许载体基底的剥离。因此，第二剥离层可以位于第一导电剥离层与第二表面之间，以允许载体基底的充分剥离。在一个实施方案中，第二剥离层对第一导电剥离层具有相对较高的粘附亲和力，但是对第二表面具有相对较低的粘附亲和力。这样，施加力可以允许从第二表面移除载体基底和两个剥离层。在另一个实施方案中，第二剥离层对第一导电剥离层具有相对低的粘附亲和力，并且对第二表面具有相对高的粘附亲和力。在这样的实施方案中，力的施加可以允许移除载体基底和第一导电剥离层，其中第二剥离层和第二表面保持完整。剥离层的其他配置也是可能的。
在一些实施方案中，导电剥离层一旦结合到电化学电池中就具有一种或更多种功能。例如，剥离层可以用作隔离件、电活性层或电活性层的保护层，可以有助于电化学电池的机械稳定性，和/或可以促进离子和/或电子传导穿过剥离层。
在一些特定实施方案中，导电剥离层具有允许电化学电池的两个部件彼此粘附的粘附功能。在图4A和图4B所示的实施方案中示出了一个这样的示例。如图4A所说明性地示出的，第一电极部分12A可以包括一个或更多个剥离层24A(例如，一个或更多个导电剥离层)、集流体26A和电活性层28A。这样的电极部分可以在从载体基底剥离之后例如使用上面结合图4A和图4B描述的方法形成。类似地，第二电极部分12B可以包括剥离层24B、集流体26B和电活性层28B。如上所述，也可以分别在电极部分12A和12B的表面29A和/或29B上沉积附加层。
如图4B中所示的实施方案所示，背对背电极组合件13可以通过例如经由剥离层24A和24B接合电极部分12A和12B来形成。电极部分可以是分离的、独立的单元或同一单元的一部分(例如，折叠)。如图4B所示，剥离层24A和24B彼此面对。然而，在其他实施方案中，电极部分可以串联地彼此堆叠，使得在最终配置中，剥离层24A和24B不彼此面对。
任何合适的方法可以用于经由一个或更多个剥离层(例如，一个或更多个导电剥离层)接合电化学电池的两个部件。在一些实施方案中，剥离层24A和24B由一种或更多种材料形成，这些材料例如固有地或在被激活之后彼此具有相对较高的粘附亲和力。在一些实施方案中，可以使用粘附促进剂以促进两种成分的粘附。例如，用于形成剥离层的材料可以通过施加外部刺激例如热和/或光以激活剥离层的表面使其更加粘附而接合。在其他实施方案中，化学品形式的粘附促进剂例如交联剂可以施加到剥离层的表面以促进与另一层的接合。如下面更详细描述的，也可以使用溶剂和/或粘合剂形式的粘附促进剂。在又一实施方案中，剥离层可以固有地对其将接合的材料具有高粘附亲和力，并且不需要粘附促进剂。在两个部件的接合期间可以任选地施加压力。
在一些实施方案中，电化学电池的两个部件，例如图4A的电极部分12A和12B例如经由层压工艺彼此接合。层压工艺可以涉及例如将诸如溶剂(任选地包含其他材料)的粘附促进剂施加到剥离层24A和/或24B的表面，并且使剥离层的至少一部分溶剂化以使剥离层更易于粘附。然后可以将剥离层放在一起以接合隔离层。在接合之后(或者，在一些实施方案中，在接合之前)，可以任选地例如通过干燥工艺去除溶剂。在一些这样的实施方案中，例如，当剥离层24A和24B由相同的材料形成时，剥离层的接合可以导致单层27，如图4B中所示的实施方案中所示。例如，在剥离层24A和24B由聚合物材料形成的情况下，剥离层的接合(例如，在溶剂化之后)可以引起一个剥离层表面处的聚合物链与第二剥离层处的聚合物链缠结。在一些情况下，聚合物链的缠结可以在不施加附加化学品和/或条件(例如，不使用粘附促进剂)的情况下发生。在其他实施方案中，聚合物链的缠结可以通过使聚合物经受某些条件例如交联或熔融来促进，如下文更详细地描述。在这样的实施方案中，当层27为导电剥离层时，电活性层28A和28B通过层27电连通。
当将第一剥离层和第二剥离层接合在一起(任选地使用粘附促进剂)时，两个剥离层之间的粘附强度可以大于第一剥离层与和第二剥离层相对的层之间(例如，第一剥离层与集流体之间)的粘附强度。在其他实施方案中，两个剥离层之间的粘附强度可以小于第一剥离层与和第二剥离层相对的层之间(例如，第一剥离层与集流体之间)的粘附强度。粘附强度可以由本领域普通技术人员结合本文提供的描述来确定。
如本文所述，在一些实施方案中，层压可以涉及在接合两个电极之前将粘附促进剂(例如，以粘附剂或溶剂组合的形式)施加到剥离层的表面。例如，粘附剂(例如，聚合物或任何其他合适的材料)可以被添加到溶剂或溶剂组合中以形成粘附促进剂制剂，其然后被均匀地施加到剥离层24A(和/或24B)的表面。当将粘附促进剂施加到剥离层时，粘附促进剂可以仅施加到剥离层之一，或施加到两个剥离层。然后，可以将待粘附的两个表面接合，任选地随后施加热、压力、光或其他合适的条件以促进粘附。
如下面更详细地描述的，粘附促进剂可以在待接合的两个剥离层之间(或待接合的任何两个部件之间)的界面处形成分立层(discrete layer)。在一些情况下，粘附促进剂的层可以非常薄(例如，在0.001微米与3微米厚之间)，如下面更详细地描述的。有利地，与使用较厚的粘附促进剂的层相比，使用薄的粘附促进剂的层可以增加电池的比能量密度。
在其他实施方案中，粘附促进剂在两个剥离层之间的界面处不形成不分立层。在一些这样的实施方案中，粘附促进剂是润湿剥离层的表面的溶剂或溶剂组合，并且不包括聚合物和/或任何其他非溶剂材料。粘附促进剂中的溶剂可以溶剂化、溶解和/或激活部分剥离层表面，以促进剥离层与另一剥离层的粘附。
在粘附促进剂在两个剥离层之间的界面处不形成分立层的其他实施方案中，粘附促进剂制剂可以包括润湿剥离层表面的溶剂或溶剂组合以及相对少量(例如，按照粘附促进剂制剂的重量，小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％)的聚合物。
在粘附促进剂在其制剂中包括聚合物(或任何其他非溶剂材料)的一些情况下，可以选择聚合物(或其他非溶剂材料)的类型、量和分子量，使得在两个剥离层之间的界面处不形成分立层。例如，即使粘附促进剂可以以层或涂层的形式施加到剥离层的表面，在接合剥离层之后，粘附促进剂制剂中的聚合物或其他非溶剂材料可以迁移到剥离层的孔或间隙中，或者与剥离层混溶，使得不形成粘附促进剂的分立层。在其他实施方案中，粘附促进剂制剂的聚合物或非溶剂材料可以与剥离层的聚合物链(例如，导电剥离层的聚合物粘合剂)接合，并且接合的聚合物链可以在剥离层内重排，使得不形成粘附促进剂的分立层。在一些情况下，这样的重排和/或迁移导致粘附促进剂的至少一部分散布(例如，均匀地或非均匀地)在第一剥离层和/或第二剥离层中。在一些实施方案中，粘附促进剂的大部分(例如，基本上全部)散布(例如，均匀地或非均匀地)在第一剥离层和/或第二剥离层中。在一些实施方案中，这样的重排和/或迁移在电极或电化学电池组装时发生。在其他实施方案中，这样的重排和/或迁移发生在电化学电池的循环期间。
在电极和/或电池组装之后，全部或部分粘附促进剂可以位于第一电活性层与第二电活性层(例如电活性阳极层)之间、第一集流体与第二集流体之间、第一剥离层与第二剥离层之间、散布在第一剥离层和/或第二剥离层中、散布在单个剥离层中或其组合。
下面更详细地描述粘附促进剂的进一步描述。
尽管图4B示出了通过接合图4A的两个剥离层24A和24B而形成的单层27，但是应当理解，其他配置也是可能的。例如，在一些情况下，剥离层24A和24B由不同的材料形成，使得两个剥离层的接合产生两个不同的中间层。在又一实施方案中，待接合的电化学电池的仅一个部件包括剥离层，但是待接合的第二部件不包括剥离层。例如，图4A的电极部分12A可以包括剥离层24A，但是要与电极部分12A接合的第二电极部分不包括剥离层。在一些这样的实施方案中，剥离层24A也可以具有足够的粘附特性，以允许其直接接合到第二电极的部件。这样的剥离层可以被设计成不仅对第一电极部分(例如，集流体26A)的表面具有高的粘附亲和力，并且对其上制造第一电极部分的载体基底具有相对低的粘附亲和力，而且对第二电极部分的表面具有相对高的粘附亲和力。在其他实施方案中，可以使用对剥离层和第二电极部分两者都具有高粘附亲和力的粘附促进剂。以下更详细地描述用于选择用作剥离层和/或粘附促进剂的合适材料的合适筛选测试。
在一些实施方案中，包括层压的背对背电极部分(例如，由层(例如本文所述的导电剥离层)分隔的至少两个电活性层，和任选的其他部件)的电极组合件包括具有相对低的总厚度的导电剥离层。在该配置中的剥离层可以是由如本文所述的相同或不同材料形成的单层或组合层(例如，使用粘附促进剂粘附在一起的两层)(例如，图4B的层27)。在该配置中，剥离层的总厚度可以是例如1微米至10微米厚、1微米至7微米厚、1微米至6微米厚、1微米至5微米厚或1微米至3微米厚。在一些实施方案中，该配置中的剥离层的厚度是约10微米或更小、约8微米或更小、约6微米或更小、约7微米或更小、约5微米或更小或者约3微米或更小。
应当理解，尽管图4A和图4B示出了两个电极部分经由剥离层24A和/或24B的接合，但是在其他实施方案中，本文所述的方法和制品可以用于将电极部分与电化学电池的不同部件(例如，固体隔离件和/或保护层)接合。此外，虽然图3和图4示出了使用一个或更多个剥离层来形成电极，但本文所述的方法和制品也可以用于制造电池的其他部件，例如隔离件和/或保护层。
用于制造电化学电池的部件的导电剥离层可以由任何合适的材料形成，并且将至少部分取决于以下因素，例如所用载体基底的具体类型、与剥离层的另一侧接触的材料、剥离层是否要被结合到最终的电化学电池中、以及剥离层在被结合到电化学电池中之后是否具有附加功能。其他因素也是可能的。此外，导电剥离层可以由合适的材料形成，从而允许其对第一层(例如，集流体，或者在其他实施方案中，电活性层或其他层)具有相对较高的粘附亲和力，但是对第二层(例如，载体基底，或者在其他实施方案中，集流体或其他层)具有相对中等或较差的粘附亲和力。导电剥离层还可以具有高机械稳定性以促进脱层而没有机械崩解和/或高热稳定性。导电剥离层的材料性质还应当与某些加工条件兼容。如果将导电剥离层结合到最终的电化学电池中，则导电剥离层应当由在电解质中稳定并且不应当干扰电极的结构完整性的材料形成，以便使电化学电池具有高的电化学“容量”或能量存储能力(即，降低的容量衰减)。
此外，在一些实施方案中，用于形成电化学电池的部件的导电剥离层被设计成耐受在电池的制造期间和/或循环期间施加到部件的力或压力的施加。例如，本文所述的导电剥离层可以与2009年8月4日提交的并且题为“Application of Force InElectrochemical Cells”的公开为美国公开第2010/0035128号的美国专利申请序列第12/535,328号中描述的方法和制品兼容，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中以用于所有目的。
本文所述的剥离层(例如，导电剥离层)可以包括特定RMS表面粗糙度。例如，特定的表面粗糙度(例如，相对低的表面粗糙度)可以在重新层压期间提供导电剥离层之间的更好的接触。在一些实施方案中，剥离层包括大于或等于1微米、大于或等于1.5微米、大于或等于2微米、大于或等于2.5微米、大于或等于3微米、大于或等于3.5微米、大于或等于4微米、大于或等于4.5微米或大于或等于5微米的RMS表面粗糙度。在一些实施方案中，剥离层包括小于或等于5微米、小于或等于4.5微米、小于或等于4微米、小于或等于3.5微米、小于或等于3微米、小于或等于2.5微米、小于或等于2微米、小于或等于1.5微米或小于或等于1微米的RMS表面粗糙度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1微米且小于或等于5微米)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，剥离层(例如，导电剥离层)与诸如金属箔的基底相邻或形成在诸如金属箔的基底上。例如，可以将包括导电碳物质的浆料沉积在金属箔上，并且可以至少部分地蒸发溶剂以形成与金属箔相邻(例如，直接相邻)的导电剥离层。在一些实施方案中，金属箔包括铝、镍、铜和/或铁。然而，金属箔可以包括其他金属。其他金属的示例包括但不限于银、金、锌、镁和/或钼。其他金属也是可能的。本领域技术人员基于本公开的教导将能够为特定应用选择用于金属箔的适当金属。在一些实施方案中，锂金属可以直接沉积到附着至金属箔的剥离层上。与使用聚合物基底时相比，金属箔可以提供热导率的相对增加，并且当沉积锂以形成电活性层时可以有利地增加锂沉积速率。
如本文所述，粘附促进剂可以包括这样的制剂，其可以溶剂化、溶解部分剥离层和/或激活剥离层(例如导电剥离层)的表面，粘附促进剂制剂与该剥离层接触以促进剥离层与电池的另一部件之间的粘附。在一些实施方案中，粘附促进剂相对于电池的其他部件(例如，集流体、电活性层、电解质)是相对惰性的。在一些实施方案中，可以配制或施加(例如，以一定量或通过特定方法)粘附促进剂，使得粘附促进剂穿过剥离层的渗透最小化，使得粘附促进剂不与电池的一种或更多种部件反应。可以设计特定的粘附促进剂制剂，使得其可以例如通过诸如涂覆、喷涂和本文所述的和本领域普通技术人员已知的其他方法的技术容易地施加到电池的部件上。
在一些实施方案中，粘附促进剂(例如，粘附剂或溶剂溶液)可以包括一种或更多种可以用于形成剥离层(例如，导电剥离层)的材料。通常，粘附促进剂具有与剥离层的制剂不同的制剂；然而，在一些实施方案中，制剂可以是基本上类似的。
剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂可以由例如金属、陶瓷、聚合物或其组合形成或在其组成中包括例如金属、陶瓷、聚合物或其组合。
在一些实施方案中，剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂包括聚合物材料(例如，聚合物粘合剂)。在一些情况下，剥离层的聚合物材料和/或粘附促进剂的至少一部分是交联的；在其他情况下，聚合物材料基本上是未交联的。当聚合物包括在粘附促进剂制剂中时，聚合物可以用作粘附剂以促进电化学电池的两个部件之间的粘附。
当存在通过不在聚合物链之一的末端的至少一个位置将两个或更多个单独的聚合物链彼此连接的交联键时，聚合物的至少一部分是交联的。例如，在底漆层包括一定重量百分比的交联聚合物材料的情况下，该层内的该重量百分比的单独聚合物链可以与该层内的另一聚合物链沿着聚合物链连接至至少一个中间(例如，非末端)位置。在一些实施方案中，交联键是共价键。在其他实施方案中，交联键是离子键。交联的聚合物链一起产生互连的三维聚合物网状物。可以通过例如UV辐射、γ-辐射、交联剂、热激励、光化学激励、电子束、自交联、自由基的方法和本领域普通技术人员已知的其他方法产生将独立的聚合物链彼此连接的交联键。
在一些情况下，剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂包括小于30重量％的交联聚合物材料(例如，如在底漆层已干燥之后所确定的)。也就是说，形成特定层的聚合物材料的小于30重量％的单独聚合物链可以在沿着链的至少一个中间(例如，非末端)位置与该层内的另一个单独聚合物链交联。剥离层和/或粘附促进剂可以包括例如小于25重量％、小于20重量％、小于15重量％、小于10重量％、小于5重量％、或者小于2重量％、或者0％的交联聚合物材料。在一些实施方案中，剥离层和/或粘附促进剂包括小于30重量％的共价交联的聚合物材料。例如，剥离层和/或粘附促进剂可以包括小于25重量％、小于20重量％、小于重量15％、小于10重量％、小于5重量％、小于2重量％、或者0％的共价交联的聚合物材料。在一个特定的实施方案中，剥离层和/或粘附促进剂基本上不含共价交联的材料。
有时，剥离层(例如，导电剥离层)在层内具有不同的交联度。例如，剥离层的第一表面可以包括较少量的交联聚合物，而剥离层的第二表面可包括较高量的交联聚合物。交联量可以是层内的梯度形式。其他的布置也是可能的。
在一些实施方案中，剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂包括基本上未交联的聚合物材料。如本文所用，术语“基本上未交联”是指在聚合物材料形成剥离层、粘附促进剂和/或制造与其相关的电化学电池的正常加工过程期间，不使用通常已知的用于在聚合物材料中诱导交联的方法，例如暴露于紫外(UV)辐射和加入交联剂。基本上未交联的材料可以基本上不含交联材料，其程度为它具有不大于聚合物材料固有的交联度的程度。在一些实施方案中，基本上未交联的材料基本上不含交联材料，其程度使得在正常加工聚合物材料以形成剥离层、粘附促进剂和/或制造与其相关的电化学电池之后，其具有的交联度不大于聚合物材料固有的交联度。通常，基本上未交联的材料在其组成中具有小于10重量％、小于7重量％、小于5重量％、小于2重量％或小于1重量％的交联聚合物材料。在一些实施方案中，基本上未交联的材料在其组成中具有小于10重量％、小于7重量％、小于5重量％、小于2重量％或小于1重量％的共价交联的聚合物材料。
聚合物材料(例如，聚合物粘合剂)可以交联至不同的程度，这取决于至少一个交联键中涉及的链的数目。聚合物材料总质量中交联聚合物的重量百分比可以通过确定参与交联键的聚合物的质量相对于所考虑的总质量来确定。本领域普通技术人员可以通过多种科学方法来实现这样的测定，该方法包括例如FTIR和差示扫描量热法(DCS)。
应当理解，虽然剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂可以包括一定百分比的交联聚合物材料(例如，小于30重量％的交联聚合物材料)，但是剥离层和/或粘附促进剂中的聚合物材料(例如，组合的交联和非交联聚合物材料)的总量可以变化，例如，从剥离层和/或粘附促进剂的20重量％至100重量％(例如，从30重量％至90重量％、从50重量％至95重量％或者从70重量％至100重量％)。用于形成剥离层和/或粘附促进剂的剩余材料可以包括例如填料(例如，导电、半导电或绝缘填料)、交联剂、表面活性剂、一种或更多种溶剂、如本文所述的其他材料、以及其组合。
在一些实施方案中，剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂包括UV可固化材料。例如，大于或等于30重量％、大于或等于50重量％或者大于或等于80重量％的剥离层或由粘附促进剂形成的层可以是UV可固化材料。在其他情况下，大于或等于30重量％、大于或等于50重量％或者大于或等于80重量％的剥离层或由粘附促进剂形成的层是非UV可固化材料。在一个实施方案中，基本上所有的剥离层和/或由粘附促进剂形成的层是非UV可固化的。
在一些实施方案中，本文所述的剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂包括含有侧羟基官能团的材料。羟基可以为剥离层提供对第一层相对高的粘附亲和力，但是对第二层相对中等或差的粘附亲和力，或者可以允许粘附促进剂促进剥离层与另一部件之间(例如，两个剥离层之间)的粘附。含羟基聚合物的非限制性示例包括聚乙烯醇(PVOH)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、乙酸乙烯酯-乙烯醇聚合物、乙烯-乙烯醇聚合物和乙烯醇-甲基丙烯酸甲酯聚合物。含羟基聚合物可以具有不同水解程度(从而包括不同量的羟基)。例如，聚合物(例如，基于乙烯基的聚合物)可以是大于50水解的％、大于60水解的％、大于70水解的％、大于80水解的％、大于90水解的％、大于95水解的％或大于99水解的％。较高的水解度可以允许例如含羟基材料对某些材料的更好粘附，并且在一些情况下可能导致聚合物较少溶于电解质中。在其他实施方案中，具有羟基的聚合物可以是小于50水解的％、小于40水解的％、小于30水解的％、小于20水解的％或小于10水解的％的羟基官能团。在一些情况下，剥离层和/或粘附促进剂是水溶性的。
在一些实施方案中，本文所述的剥离层和/或粘附促进剂包括聚乙烯醇。在剥离层中的聚乙烯醇和/或粘附促进剂在一些情况下可以是交联的，而在其他情况下基本上是未交联的。在一个特定实施方案中，与载体基底相邻的剥离层包括聚乙烯醇。在另一个实施方案中，剥离层基本上由聚乙烯醇组成。在这样的和其他实施方案中的聚乙烯醇可以是基本上未交联的，或者在其他情况下，小于30％的用于形成第一剥离层的材料是交联的。例如，与载体基底直接相邻并且包括聚乙烯醇的剥离层可以包括小于30重量％、小于20重量％、小于15重量％、小于10重量％、小于5重量％或小于2重量％的交联聚乙烯醇。这样的剥离层可以任选地与第二剥离层相邻，第二剥离层可以具有与第一剥离层的材料组成不同的材料组成。
已知某些类型的聚合物(例如，聚合物粘合剂)在适当的条件下形成交联键。可交联聚合物的非限制性示例包括：聚乙烯醇、聚乙烯基丁基、聚乙烯基吡啶基、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、乙丙橡胶(EPDM)、EPR、氯化聚乙烯(CPE)、乙烯-异丙烯酰胺(EBA)、丙烯酸酯(例如丙烯酸烷基酯、丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸乙二醇酯(EEA))、氢化丁腈橡胶(HNBR)、天然橡胶、丁腈橡胶(NBR)、某些含氟聚合物、硅橡胶、聚异戊二烯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、氯磺酰基橡胶、氟化聚(亚芳基醚)(FPAE)、聚醚酮、聚砜、聚醚酰亚胺、二环氧化物、二异氰酸酯、异硫氰酸酯、甲醛树脂、氨基聚二醇树脂、聚氨酯、不饱和聚醚、乙烯基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、其聚合物，以及共同受让人Ying等的美国专利第6,183.901号中针对隔离件层的保护涂层所述的那些。基于本领域的一般知识并结合本文的描述，本领域的普通技术人员可以选择合适的可交联聚合物以及合适的交联方法。
可以适用于剥离层和/或粘附促进剂(交联或非交联)的其他类型的聚合物包括但不限于聚胺(例如聚(乙烯亚胺)和聚丙烯亚胺(PPI))；聚酰胺(例如，聚酰胺(尼龙)、聚(∈-己内酰胺)(尼龙6)、聚(己二酰己二胺)(尼龙66))、聚酰亚胺(例如，聚酰亚胺、聚腈和聚(均苯四酰亚胺-1，4-二苯醚)(Kapton))；乙烯基聚合物(例如聚丙烯酰胺、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(氰基丙烯酸甲酯)、聚(氰基丙烯酸乙酯)、聚(氰基丙烯酸丁酯)、聚(氰基丙烯酸异丁酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(氰基丙烯酸异己酯)、聚异丁烯、聚(甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、UV可固化丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)；聚缩醛；聚烯烃(例如聚(丁烯-1)、聚(正戊烯-2)、聚丙烯)；聚酯(例如，聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚羟基丁酸酯)；聚醚(聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(环氧丙烷)(PPO)、聚(四氢呋喃)(PTMO)、可热固化的二乙烯基醚)；聚芳酰胺(例如聚(亚氨基-1，3-亚苯基亚氨基间苯二甲酰)和聚(亚氨基-1，4-亚苯基亚氨基对苯二甲酰))；多杂芳族化合物(例如，聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并双噁唑(PBO)和聚苯并双噻唑(PBT))；多杂环化合物(例如聚吡咯)；聚氨酯；酚类聚合物(例如苯酚-甲醛)；多炔(例如聚乙炔)；聚二烯(例如，1，2-聚丁二烯、顺式或反式-1，4-聚丁二烯、乙烯-丙烯-二烯(EPDM)橡胶)；聚硅氧烷(例如，聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)、聚(二乙基硅氧烷)(PDES)、聚二苯基硅氧烷(PDPS)和聚甲基苯基硅氧烷(PMPS))；和无机聚合物(例如聚磷腈、聚膦酸酯、聚硅烷、聚硅氮烷)。这些聚合物的机械和物理性质(例如，电导率、电阻率)是已知的。因此，本领域普通技术人员可以基于诸如其机械和/或电子性质、对载体基底和/或电池的部件的粘附亲和力、在特定溶剂或电解质中的溶解度等因素以及本文所述的其他因素，通过例如调整聚合物共混物的成分的量、调节交联度(如果有的话)等，来选择用作剥离层和/或用于粘附促进剂中的合适聚合物。简单的筛选试验，例如本文所述的那些，可以用于选择具有物理/机械性质的聚合物。
聚合物的分子量也可以影响粘附亲和力，并且可以在剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂中变化。例如，用于剥离层和/或粘附促进剂中的聚合物的分子量可以在1,000g/mol与5,000g/mol之间、在5,000g/mol与10,000g/mol之间、在10,000g/mol与15,000g/mol之间、在15,000g/mol与20,000g/mol之间、在20,000g/mol与30,000g/mol之间、在30,000g/mol与50,000g/mol之间、在50,000g/mol与100,000g/mol之间或者在100,000g/mol与200,000g/mol之间。其他分子量范围也是可能的。在一些实施方案中，用于剥离层和/或粘附促进剂的聚合物的分子量可以大于约1,000g/mol、大于约5,000g/mol、大于约10,000g/mol、大于约15,000g/mol、大于约20,000g/mol、大于约25,000g/mol、大于约30,000g/mol、大于约50,000g/mol、大于约100,000g/mol或大于约150,000g/mol。在其他实施方案中，用于剥离层和/或粘附促进剂中的聚合物的分子量可以小于约150,000g/mol、小于约100,000g/mol、小于约50,000g/mol、小于约30,000g/mol、小于约25,000g/mol、小于约20,000g/mol、小于约10,000g/mol、小于约5,000g/mol或小于约1,000g/mol。
剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂可以包括一种或更多种交联剂。交联剂是具有反应性部分的分子，该反应性部分被设计成以在一个或更多个聚合物链之间将形成交联键的方式与聚合物链上的官能团相互作用。可以交联用于本文所述的剥离层和/或粘附促进剂的交联聚合物材料的示例包括但不限于：聚酰胺-表氯醇(Polycup172)；醛(例如，甲醛和脲-甲醛)；二醛(例如乙二醛、戊二醛和羟基二醛)；丙烯酸酯(例如，乙二醇二丙烯酸酯、二(乙二醇)二丙烯酸酯、四(乙二醇)二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二(乙二醇)二甲基丙烯酸酯、三(乙二醇)二甲基丙烯酸酯)；酰胺(例如，N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、N，N′-(1，2-二羟基亚乙基)双丙烯酰胺、N-(1-羟基-2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺)；硅烷(例如，甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅烷(TEOS)、四丙氧基硅烷、甲基三(甲基乙基解毒)硅烷、甲基三(丙酮肟)硅烷、甲基三(甲基异丁基酮肟)硅烷、二甲基二(甲基乙基解毒)硅烷、三甲基(甲基乙基酮肟)硅烷、乙烯基三(甲基乙基酮肟)硅烷、甲基乙烯基二(甲基乙烯基乙基酮肟)硅烷、甲基乙烯基二(环己烯酮二)硅烷、乙烯基三(甲基乙基异丁基酮肟)硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷和苯基三(甲基乙基酮肟)硅烷)；二乙烯基苯；三聚氰胺；碳酸锆铵；二环己基碳二亚胺/二甲基氨基吡啶(DCC/DMAP)；2-氯吡啶鎓离子；1-羟基环己基苯基酮；苯乙酮二甲缩酮；苯甲酰甲基醚；芳基三氟乙烯基醚；苯并环丁烯；酚醛树脂(例如，苯酚与甲醛和低级醇例如甲醇、乙醇、丁醇和异丁醇的缩合物)、环氧化物；三聚氰胺树脂(例如，三聚氰胺与甲醛和低级醇例如甲醇、乙醇、丁醇和异丁醇的缩合物)；多异氰酸酯；二醛；和本领域普通技术人员己知的其他交联剂。
在包括交联的聚合物材料和交联剂的实施方案中，聚合物材料与交联剂的重量比可以由于多种原因而变化，所述原因包括但不限于聚合物的官能团含量、其分子量、交联剂的反应性和官能度、所需的交联速率、聚合物材料中所需的刚度/硬度的程度、以及交联反应可以发生的温度。聚合物材料与交联剂之间的重量比范围的非限制性示例包括从100∶1至50∶1、从20∶1至1∶1、从10∶1至2∶1和从8∶1至4∶1。
剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂可以包括一种或更多种溶剂，例如，在其初始制剂中，当施加到电化学电池的部件时。所用的具体溶剂或溶剂组合可以取决于例如制剂中任何其他材料的类型和量、将制剂施加到电池部件的方法、溶剂相对于电化学电池的其他部件(例如，集流体、电活性层、电解质)的惰性。例如，可以部分基于其溶剂化或溶解制剂中的任何其他材料(例如，聚合物、填料等)的能力来选择特定的溶剂或溶剂组合。对于粘附促进剂制剂，可以部分基于其溶剂化或溶解粘附促进剂制剂接触的剥离层部分的能力和/或其激活剥离层表面以促进粘附的能力来选择特定的溶剂或溶剂组合。在一些情况下，所用的一种或更多种溶剂可以润湿(和激活)剥离层的表面以促进粘附，但是不穿透剥离层。当选择合适的溶剂时，可以考虑这些和其他因素的组合。
合适的溶剂的非限制性示例可以包括水性液体、非水性液体、及其混合物。在一些实施方案中，可以用于剥离层和/或粘附促进剂的溶剂包括例如水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丁醇、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、丙酮、甲苯、二甲苯、乙腈、环己烷，并且可以使用其混合物。非水液体溶剂的另外的示例包括但不限于N-甲基乙酰胺、乙腈、缩醛、缩酮、酯、碳酸酯、砜、亚硫酸盐、环丁砜、亚砜、脂族醚、环醚、甘醇二甲醚、聚醚、磷酸酯、硅氧烷、二氧戊环、N-烷基吡咯烷酮、前述物质的取代形式、及其共混物。也可以使用前述物质的氟化衍生物。当然，根据需要也可以使用其他合适的溶剂。
在一组涉及使用用于粘附促进剂的溶剂组合的实施方案中，该溶剂组合的第一溶剂可以用于溶剂化、溶解和/或激活粘附促进剂制剂接触的剥离层(例如，导电剥离层)的部分，并且第二溶剂可以用于稀释或降低粘附促进剂制剂的粘度。例如，在一组特定的实施方案中，可以用于促进两个剥离层之间的粘附的粘附促进剂可以包括第一溶剂，该第一溶剂溶剂化、溶解或激活羟基官能侧基以促进剥离层之间的粘附，该剥离层包括具有羟基官能侧基的聚合物(例如PVOH)。第一溶剂可以是例如亚砜或任何其他合适的溶剂，其可以溶解、溶剂化或激活包括羟基官能侧基的聚合物(例如PVOH)。该粘附促进剂还可以包括与第一溶剂混溶的第二溶剂。第二溶剂可以例如用于稀释或降低粘附促进剂制剂的粘度和/或增加粘附促进剂制剂的蒸气压。在溶剂组合中还可以包括另外的溶剂(例如，第三溶剂、第四溶剂)。如本文所述，溶剂组合的一种或更多种溶剂相对于电池的其他部件(例如，集流体、电活性层、电解质)可以是惰性的。
包括第一溶剂和至少第二溶剂(例如具有上述性质的溶剂)的溶剂组合可以包括相对于总溶剂组合大于约1重量％、大于约5重量％、大于约10重量％、大于约20重量％、大于约30重量％、大于约40重量％、大于约50重量％、大于约60重量％、大于约70重量％、大于约80重量％或大于约90重量％的量的第一溶剂，第一溶剂可以用于溶剂化、溶解和/或激活粘附促进剂制剂接触的剥离层(例如导电剥离层)的部分。在其他实施方案中，第一溶剂以相对于总溶剂组合小于约90重量％、小于约80重量％、小于约70重量％、小于约60重量％、小于约50重量％、小于约40重量％、小于约30重量％、小于约20重量％、小于约10重量％、小于约5重量％、小于约3重量％或小于约1重量％的量存在。
如本文所述，粘附促进剂在其制剂中可以包括一种或更多种溶剂，所述溶剂可以用于促进电化学电池的两个部件(例如，剥离层、导电剥离层)之间的粘附。在一些情况下，粘附促进剂在其制剂中包括溶剂或溶剂组合，而没有任何聚合物。在其他实施方案中，粘附促进剂在其制剂中包括溶剂或溶剂组合以及可以用作粘附剂的聚合物，例如本文所述的那些。相对于粘附促进剂制剂的总重量，施加至电化学电池的部件的粘附促进剂制剂中的聚合物的量可以是例如小于或等于约20重量％、小于或等于约15重量％、小于或等于约10重量％、小于或等于约7重量％、小于或等于约5重量％、小于或等于约4重量％、小于或等于约3重量％、小于或等于约2重量％、小于或等于约1重量％、小于或等于约0.5重量％或者小于或等于约0.1％。
在一些情况下，与使用类似的粘附促进剂制剂但没有聚合物相比，在粘附促进剂制剂中使用聚合物可以减少促进电池的部件之间的粘附所需的时间，所有其他条件是相同的。例如，使用包括聚合物的粘附促进剂的粘附可以比使用不包括聚合物的粘附促进剂的粘附快大于或等于2倍、3倍、4倍、5倍或10倍。然而，使用不含聚合物的粘附促进剂制剂可以简化粘附过程。
剥离层(例如，导电剥离层)和/或由粘附促进剂形成的层(如果完全形成层)的厚度可以在厚度范围内变化。通常，剥离层的厚度大于由粘附促进剂形成的层的厚度。剥离层的厚度可以变化，例如从约0.1微米至约50微米，并且由粘附促进剂形成的层的厚度可以变化，例如从约0.001微米至约50微米。在一些情况下，施加粘附促进剂，但不会导致形成具有任何明显厚度的层。
在一些实施方案中，剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂层的厚度可以在0.001微米至1微米厚之间、在0.001微米至3微米厚之间、在0.01微米至5微米厚之间、在0.1微米至1微米厚之间、在0.1微米至2微米厚之间、在0.1微米至3微米厚之间、在1微米至5微米厚之间、在5微米至10微米厚之间、在5微米至20微米厚之间或者在10微米至50微米厚之间。在一些实施方案中，剥离层和/或由粘附促进剂形成的层的厚度是例如约10微米或更小、约7微米或更小、约5微米或更小、约3微米或更小、约2.5微米或更小、约2微米或更小、约1.5微米或更小、约1微米或更小或者约0.5微米或更小。如上所述，相对较厚的剥离层可以适用于其中剥离层不被结合到电化学电池中的应用(例如，其与载体基底一起被剥离)，并且相对较薄的剥离层可能是期望的，其中剥离层被结合到电化学电池中。
在本公开的上下文中，发明人已经发现，通过在加工期间改变一个或更多个层的组成，某些导电剥离层可以提供对第一表面(例如，载体基底)相对良好的粘附和对第二表面(例如，集流体)相对差的粘附。在一个实施方案中，这通过在剥离层中包括一种或更多种成分(例如，表面活性剂和/或填料)来实现，该剥离层有利地与待粘附的第一表面相互作用以促进粘附，并且与第二表面相互作用较差以促进剥离。
在一些情况下，除了上述导电碳物质之外，还可以将导电填料添加到用于形成剥离层(和/或粘附促进剂)的材料中。导电填料可以增加剥离层材料的导电性质，并且可以包括例如导电碳，例如炭黑(例如Vulcan XC72R炭黑、Printex Xe-2或Akzo Nobel KetjenEC-600JD)、石墨纤维、石墨原纤维、石墨粉(例如Fluka#50870)、活性炭纤维、碳织物、非活性炭纳米纤维。导电填料的其他非限制性示例包括金属涂覆的玻璃颗粒、金属颗粒、金属纤维、纳米颗粒、纳米管、纳米线、金属薄片、金属粉末、金属纤维、金属网。
在剥离层中还可以包括非导电或半导电填料(例如，硅石颗粒)。
如果存在，剥离层中的填料的量可以在例如剥离层的5重量％至10重量％、10重量％至90重量％或者20重量％至80重量％的范围内存在(例如，如在已经从剥离层移除适量的溶剂之后和/或在已经将该层适当地固化之后所测量的)。例如，剥离层可以包括剥离层的20重量％至40重量％、20重量％至60重量％、40重量％至80重量％、60重量％至80重量％的范围内的导电填料。
另外，在导电剥离层与电活性层接触的情况下，电活性层可以包括某些化学组合物，该化学组合物有利地与导电剥离层相互作用并且即使在干燥之后仍保留在电活性层中。例如，电活性层可以包括聚合物材料(例如粘合剂)或含有可以与剥离层的那些相互作用的某些官能团(例如羟基或醚基)的其他材料。在一个具体实施方案中，电活性层和剥离层两者均包括一种或更多种可以彼此交联的聚合物。可以制备剥离层，使得其具有相对高含量(例如过量)的交联剂。在将包含电活性层的浆料与剥离层相邻放置时，两层界面处的交联剂可以引起电活性层中的聚合物与剥离层中的聚合物之间的交联。
在其他实施方案中，可以制备剥离层(例如，导电剥离层)使得其具有相对高含量(例如，过量)的交联剂，并且在将粘附促进剂定位成与剥离层相邻时，在两个层的界面处的交联剂可以引起粘附促进剂中的聚合物与剥离层中的聚合物之间的交联。
本领域的普通技术人员可以在不进行过度实验的情况下确定剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂的合适组成、配置(例如，交联或基本上未交联的，水解度)和尺寸。如本文所述，可以基于例如其在电解质中的惰性以及剥离层是否要被结合到电化学电池中来选择剥离层。用于形成剥离层的具体材料可以取决于例如与剥离层相邻定位的层的材料组成和其对那些层的粘附亲和力，以及用于沉积各层的厚度和方法。可以选择剥离层的尺寸，使得电化学电池具有低的总重量，同时在制造期间提供合适的剥离性质。
用于选择剥离层的适当材料的一个简单筛选测试可以包括形成剥离层并且将该层浸入电解质中并且观察与在控制系统中的行为相比是否发生抑制或其他破坏性行为(例如，崩解)。这同样可以用附接至剥离层的其他层(例如，导电剥离层、电活性层、粘附促进剂和/或另一剥离层中的一个或更多个)来进行。另一种简单的筛选测试可以包括形成包括一个或更多个剥离层的电极，并且在存在其他电池部件的情况下将电极浸入电池的电解质中，对电池进行放电/充电，并且观察特定放电容量与控制系统相比是较高还是较低。高放电容量可以指示在电池的剥离层与其他部件之间没有或有最小的不利反应。
为了测试剥离层(例如，导电剥离层)是否对一个表面具有足够的粘附，但是对另一个表面具有相对低的粘附以允许剥离层被剥离，可以测量从单位面积表面移除剥离层所需的粘附性或力(例如，以N/m2为单位)。可以使用拉伸测试装置或另一种合适的装置来测量粘附性。这样的实验可以任选地在溶剂(例如电解质)或其他成分(例如填料)的存在下进行，以确定溶剂和/或成分对粘附的影响。在一些实施方案中，可以进行拉伸强度或剪切强度的机械测试。例如，可以将剥离层定位在第一表面上，并且可以施加相反的力，直到表面不再接合。(绝对)拉伸强度或剪切强度分别通过测量拉伸或剪切下的最大载荷除以制品之间的界面面积(例如，制品之间的交叠表面积)来确定。归一化的拉伸强度或剪切强度可以通过将拉伸强度或剪切强度分别除以施加到制品上的剥离层的质量来确定。在一组实施方案中，使用“T剥离试验”。例如，可以将柔性制品例如一片胶布定位在剥离层的表面上，并且通过提起一个边缘并且沿大致垂直于该层的方向拉动该边缘，可以将胶布从另一层的表面拉开，使得在移除胶布时，其连续地限定弯曲成大约90度至其与另一层分离的点的条。在其他实施方案中，层之间的相对粘附可以通过将剥离层定位在两个层之间(例如，在载体基底与集流体之间)并且施加力直到表面不再接合来确定。在一些这样的实施方案中，粘附至第一表面但是从第二表面剥离而不使剥离层机械崩解的剥离层可以用作用于制造电化学电池的部件的剥离层。可以使用类似的方法测试粘附促进剂促进两个表面之间的粘附的有效性。其他简单的测试是已知的，并且可以由本领域普通技术人员进行。
通过取在这两个界面处的粘附强度之间的差，可以计算在剥离层与剥离层所接触的两个表面之间的粘附强度的百分比差。例如，对于位于两层之间(例如，在载体基底与集流体之间)的剥离层，可以计算第一层(例如，载体基底)上的剥离层的粘附强度，并且可以计算第二层(例如，集流体)上的剥离层的粘附强度。然后，可以从较大值中减去较小值，并且将该差值除以较大值，以确定两个层中的每一个与剥离层之间的粘附强度的百分比差。在一些实施方案中，粘附强度的该百分比差大于约20％、大于约30％、大于约40％、大于约50％、大于约60％、大于约70％或者大于约80％。粘附强度的百分比差可以通过本文所述的方法来定制，例如通过为每个层选择合适的材料。
剥离测试可以包括使用拉伸测试装置或另一种合适的装置测量从第二层(例如，电活性层)的表面的单位面积移除层(例如，导电剥离层)所需的粘附性或力，其可以N/m测量。可以使用的剥离测试的一个示例是具有ESM301机动测试台的MARK-10BG5量规。
在一些实施方案中，两层(例如，导电剥离层与电活性层、导电剥离层与载体基底)之间的粘附强度可以例如在0.01N/m至2000N/m之间的范围。在一些实施方案中，粘附强度可以是大于或等于0.01N/m、大于或等于0.02N/m、大于或等于0.04N/m、大于或等于0.06N/m、大于或等于0.08N/m、大于或等于0.1N/m、大于或等于0.5N/m、大于或等于1N/m、大于或等于10N/m、大于或等于25N/m、大于或等于50N/m、大于或等于100N/m、大于或等于200N/m、大于或等于350N/m、大于或等于500N/m、大于或等于700N/m、大于或等于900N/m、大于或等于1000N/m、大于或等于1200N/m、大于或等于1400N/m、大于或等于1600N/m或者大于或等于1800N/m。在某些实施方案中，粘附强度可以小于或等于2000N/m、小于或等于1500N/m、小于或等于1000N/m、小于或等于900N/m，小于或等于700N/m、小于或等于500N/m、小于或等于350N/m、小于或等于200N/m、小于或等于100N/m、小于或等于50N/m、小于或等于25N/m、小于或等于10N/m、小于或等于1N/m、小于或等于0.5N/m、小于或等于0.1N/m、小于或等于0.08N/m、小于或等于0.06N/m、小于或等于0.04N/m、小于或等于0.02N/m或者小于或等于0.01N/m。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1N/m且小于或等于50N/m)。其他的粘附强度也是可能的。
剥离层与电化学电池的部件(包括第二剥离层)之间的粘附和/或剥离可以涉及缔合，例如吸附、吸收、范德华相互作用、氢键、共价键、离子键、交联、静电相互作用以及其组合。这样的交互的类型和程度也可以通过本文所述的方法来定制。
可以通过任何合适的方法制造剥离层(例如，导电剥离层)。在一些实施方案中，热蒸发、真空沉积、溅射、喷射气相沉积或激光烧蚀可以用于在表面上沉积剥离层。
在一些实施方案中，通过首先形成剥离层制剂，然后通过合适的方法将剥离层制剂定位在表面上来制造剥离层。在一些情况下，剥离层制剂是浆料的形式。浆料可以包括能够至少部分地溶解或分散导电剥离层材料(例如，聚合物)的任何合适的溶剂。例如，主要由疏水材料形成的导电剥离层可以在浆料中包括有机溶剂，而主要由亲水材料形成的导电剥离层可以在浆料中包括水。在一些实施方案中，浆料可以包括除水之外的或代替水的其他溶剂(例如，可以形成氢键的其他溶剂)，这可能导致与剥离层的成分的有利相互作用。例如，可以使用醇如甲醇、乙醇、丁醇或异丙醇。在一些情况下，剥离层浆料包括大于或等于10重量％、大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于30重量％、大于或等于40重量％或大于或等于重量％的醇。在一些实施方案中，其他溶剂例如酯、甘醇二甲醚和醚可以单独使用，或者与其他溶剂组合使用。
各种成分的混合或分散可以使用本领域已知的各种方法中的任一种来完成，只要获得成分的所需溶解、分散或悬浮即可。例如，一些实施方案包括搅拌浆料。合适的混合或分散的方法包括但不限于机械搅拌、研磨、超声破碎、球磨、砂磨和冲击研磨。
在一些实施方案中，分散包括研磨包含多种导电碳物质的浆料。在一些这样的实施方案中，研磨包括球磨浆料，并且在一些实施方案中，球磨包括用多个金属球进行球磨。球磨(例如，用金属球球磨)可以破碎导电碳物质的团块(例如，炭黑的团块)并且促进导电碳物质与浆料的其他组成(例如，聚合物粘合剂)的充分混合。
各种成分的混合可以在各种温度下进行。例如，可以在大于或等于25℃、大于或等于50℃、大于或等于70℃或者大于或等于90℃的温度下将各种成分混合合适的时间量，以获得成分的所需溶解或分散。例如，在一些情况下，用于剥离层的聚合物(例如，聚乙烯醇)在大于或等于70℃或大于或等于90℃的温度下混合。在其他实施方案中，各种成分例如聚合物材料和溶剂可以在小于或等于50℃、小于或等于70℃或者小于或等于90℃的温度下混合适量的时间以获得成分的所需溶解或分散。在这样的和其他温度下可以进行混合，直到聚合物根据需要溶解和/或分散。该溶解/分散可以任选地与剥离层的其他成分(例如，导电填料、溶剂、交联剂等)混合，例如在合适的温度下，以形成剥离层浆料。
可以通过任何合适的方法将剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂定位在表面上。在一些实施方案中，通过槽模涂覆或逆转辊涂覆将剥离层和/或粘附促进剂定位在表面上。在这些方法的每一种中，剥离层制剂可以作为浆料递送至表面例如载体基底，然后在将载体/剥离/电极层压成单个堆叠之前，表面可以任选地经历任何数目的固化、干燥和/或处理步骤。类似地，可以将粘附促进剂施加到剥离层的表面，然后在将载体/剥离/电极层压成单个堆叠之前，该剥离层的表面可以任选地经历任何数目的固化、干燥和/或处理步骤。在一些实施方案中，可以通过改变所用涂覆方法的参数来定制涂层厚度、机械完整性和/或涂覆均匀性。
可以控制涂覆方法的若干方面以产生合适的剥离层(例如，导电剥离层)。当涂覆非常薄的剥离层时，机械完整性取决于涂覆均匀性。颗粒污染和从溶液中的不希望的沉淀都会导致最终的剥离层的机械性质差。为了防止这些缺陷，可以采取若干步骤。例如，方法可以涉及保持待涂覆的剥离层的表面基本上没有静电荷，静电荷可能影响剥离层对该表面的粘附力，并且可能另外吸引表面上不想要的颗粒污染物。通过向展开的基底施加静电线或控制涂覆辊的电子状态(例如，接地、浮动、偏置)，可以减少或消除静电荷。也可以使用一种方法来防止涂覆溶液中不需要的沉淀，例如通过使用连续混合来防止凝结。其他技术也是本领域普通技术人员已知的。
在一组实施方案中，使用槽模涂覆在表面上形成剥离层涂层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂涂层。在槽模涂覆中，流体通过泵输送到模，模又将涂覆流体输送到所需的基底。模通常包括三部分：顶部、底部和内部垫片。顶部或底部可以包括井或容器以保持流体并将其散布在模的宽度上。垫片确定顶板与底板之间的间隙的大小以及限定涂层宽度。
在这种情况下，涂层的厚度主要取决于三个因素：流体被输送到模的速率(泵速)、基底移动通过模唇的速度(线速度)和模唇中的间隙大小(狭槽高度)。厚度还取决于待涂覆溶液的固有性质，例如粘度和固体百分比。
涂层的均匀性将直接与模中的内部歧管如何在整个基底上分配流体有关。为了控制涂层的均匀性，可以采取若干步骤。例如，可以调节贮存器的形状以均衡横跨模的宽度的压力。内部垫片的形状可以被调节以考虑由于流体入口的位置而引起的压力变化。还可以调节内部垫片厚度，以在流体入口与模唇之间产生更高或更低的压降。压降将决定流体在模中的停留时间，并且可以用于影响涂层厚度和防止诸如模中干透的问题。
在另一组实施方案中，使用逆转辊涂覆在表面上形成剥离层涂层(例如，导电剥离层涂层)和/或粘附促进剂涂层。在一个实施方案中，三辊逆转辊涂覆机流体由第一辊(计量辊)拾取，以受控方式传送至第二辊(施涂辊)，并且然后在基底行进时被基底从第二辊上擦掉。采用类似的技术可以使用更多的辊。所述涂覆流体通过泵被输送到贮存器；计量辊定位成使得当盘被填充时，计量辊部分地浸没在涂覆流体中。当计量辊旋转时，施加辊移动(或反之亦然)，使得流体在计量辊与施加辊之间传送。
流体的量，以及剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂的最终涂层厚度，部分地由传送到施加辊的流体的量决定。流体传送的量可以通过改变辊之间的间隙或通过在该过程中的任何点处使用刮刀(doctor blade，流延工艺)来影响。涂层厚度也以类似于槽模涂覆的方式受线速度影响。在逆转辊涂覆的情况下，涂覆均匀性可能主要取决于涂覆辊和刮刀(如果使用)的均匀性。
应当理解，本文所述的组合物和方法可以用于形成剥离层(例如，导电剥离层)和/或粘附促进剂层以用于制造电极(例如，阳极和阴极)，以及将受益于剥离层的使用的其他应用。
如本文所述，可以将剥离层(例如，导电剥离层)定位在载体基底上以有利于电化学电池的部件的制造。任何合适的材料都可以用作载体基底。如上所述，可以至少部分地由于载体基底能够承受诸如高温的某些处理条件而选择载体基底的材料(和厚度)。也可以至少部分地基于载体基底对剥离层的粘附亲和力来选择基底材料。在一些情况下，载体基底是聚合物材料。可以用于形成全部或部分载体基底的合适材料的示例包括本文所述的适于作为剥离层的那些材料中的某些，任选地具有修改的分子量、交联密度和/或添加剂或其他成分的添加。在一些实施方案中，载体基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酯。在其他情况下，载体基底包括金属、金属箔(例如，铝、镍、铜和/或铁)或陶瓷材料。载体基底还可以包括另外的组分，例如填料、粘合剂和/或表面活性剂。
另外，载体基底可以具有任何合适的厚度。例如，载体基底的厚度可以是约5微米或更大、约15微米或更大、约25微米或更大、约50微米或更大、约75微米或更大、约100微米或更大、约200微米或更大、约500微米或更大或者约1mm或更大。在一些情况下，载体基底的厚度等于或大于剥离层的厚度。如本文所述，相对较厚的载体基底可以适用于其中载体基底未结合到电化学电池中的应用(例如，在制造电池期间通过使用剥离层将其剥离)。在一些实施方案中，将载体基底结合到电化学电池中，并且在一些这样的情况下，可能期望使用相对较薄的载体基底。
电化学电池可以包括任何合适的集流体。在一些情况下，集流体被定位成与导电剥离层(例如，在已经定位在载体基底上的导电剥离层的顶部上)紧邻。集流体可以具有对导电剥离层剥离层的良好粘附性，其中剥离层被设计为最终电化学电池的一部分，或者集流体可以具有对导电剥离层的不良粘附性，其中导电剥离层被设计成与载体基底一起剥离。
集流体用于有效地收集在整个电极中产生的电流，并且提供用于连接通向外部电路的电触点的有效表面。本领域已知多种集流体。合适的集流体可以包括例如金属箔(例如铝箔)、聚合物膜、金属化聚合物膜(例如镀铝塑料膜，如镀铝聚酯膜)、导电聚合物膜、具有导电涂层的聚合物膜、具有导电金属涂层的导电聚合物膜和具有分散在其中的导电颗粒的聚合物膜。
在一些实施方案中，集流体包括一种或更多种导电金属，例如铝、铜、铬、不锈钢和镍。例如，集流体可以包括铜金属层。任选地，诸如钛的另一导电金属层可以位于铜层上。钛可以促进铜层与另一材料如电活性层的粘附。其他集流体可以包括例如多孔金属网、金属网、金属网格、多孔金属网格、金属棉、编织碳纤维、编织碳网、非编织碳网和碳毡。此外，集流体可以是电化学惰性的。然而，在其他实施方案中，集流体可以包括电活性层。例如，集流体可以包括用作电活性层(例如，用作阳极或阴极，如本文所述的那些)的材料。
集流体可以通过任何合适的方法例如层压、溅射和气相沉积而设置在表面上(例如，导电剥离层的表面)。在一些情况下，集流体被提供为与电化学电池部件层合的可商购片材。在其他情况下，在电极的制造过程期间通过在合适的表面上沉积导电材料来形成集流体。
集流体可以具有任何合适的厚度。例如，集流体的厚度可以是例如在0.1微米与0.5微米厚之间、在0.1微米与0.3微米厚之间、在0.1微米与2微米厚、在1微米至5微米厚之间、在5微米至10微米厚之间、在5微米至20微米厚之间或者在10微米至50微米厚之间。在一些实施方案中，集流体的厚度是例如约20微米或更小、约12微米或更小、约10微米或更小、约7微米或更小、约5微米或更小、约3微米或更小、约1微米或更小、约0.5微米或更小或者约0.3微米或更小。在一些实施方案中，在制造电极期间使用剥离层可以允许形成或使用极薄的集流体，这可以降低电池的总重量，从而增加电池的能量密度。
在一些实施方案中，本文所述的剥离层可以用于形成阴极。在最终的电化学电池中，剥离层可以粘附至阴极的一个或更多个部件上，或者在一些实施方案中，剥离层可以与载体基底一起剥离。在本文所述的电化学电池的阴极中用作阴极活性材料的合适的电活性层包括但不限于电活性过渡金属硫属化物、电活性导电聚合物、电活性含硫材料及其组合。如本文所用，术语“硫属化物”涉及包含氧、硫和硒元素中的一种或更多种的化合物。合适的过渡金属硫属化物的示例包括但不限于选自包括以下的组的过渡金属的电活性氧化物、硫化物和硒化物：Mn、V、Cr、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os和Ir。在一个实施方案中，过渡金属硫属化物选自包括以下的组：镍、锰、钴和钒的电活性氧化物和铁的电活性硫化物。在一个实施方案中，阴极包括以下材料中的一种或更多种：二氧化锰、碳、碘、铬酸银、氧化银和五氧化二钒、五氧化二钒、氧化铜、磷酸氧铜、硫化铅、硫化铜、硫化铁、铋酸铅、三氧化铋、二氧化钴、氯化铜、二氧化锰和碳。在另一个实施方案中，阴极活性层包括电活性导电聚合物。合适的电活性导电聚合物的示例包括但不限于选自包括以下的组的电活性和导电聚合物：聚吡咯、聚苯胺、聚亚苯基、聚噻吩和聚乙炔。优选的导电聚合物包括聚吡咯、聚苯胺和聚乙炔。
适合作为电活性层(例如，阳极)的任何负电极材料可以受益于一些实施方案。用于阳极活性层的合适的负电极材料的示例包括但不限于，诸如锂金属和锂离子的基于碱的材料。锂金属阳极可以由锂源形成，例如锂箔、沉积在导电基底上的锂以及锂合金(例如锂-铝合金和锂-锡合金)。在一些实施方案中，阳极活性层可以基本上由锂组成。在一些实施方案中，锂金属或锂金属合金可以仅在充电/放电循环的一部分期间存在。在这样的实施方案中，电池可以在阳极集流体上没有任何锂金属或锂金属合金的情况下组装，并且锂金属或锂金属合金可以随后在充电步骤期间沉积在阳极处。在一些情况下，2007年6月22日提交的题为“LithiumAlloy/Sulfur Batteries”的美国专利申请序列第11/821,576号中描述的阳极与本公开内的实施方案结合，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。应当理解，也可以使用其他电池化学物质，例如锌和铜阳极，并且其他类型的电池可以受益于本文所述的方法和制品。
用于将负电极材料(例如，碱金属阳极，如锂)沉积到表面(例如，集流体或剥离层的表面)上的方法可以包括诸如热蒸发(例如，真空沉积)、溅射、喷射气相沉积和激光烧蚀的方法。替选地，在阳极包括锂箔或锂箔和表面的情况下，这些可以通过本领域已知的层压方法层压在一起以形成阳极。
在一些实施方案中，负电极材料层具有低表面粗糙度，例如，小于约1微米、小于约500nm、小于约100nm、小于约50nm、小于约25nm、小于约10nm、小于约5nm、小于约1nm或小于约0.5nm的均方根(RMS)表面粗糙度。在一些实施方案中，通过控制负电极材料的真空沉积，可以实现光滑的负电极材料层。负电极材料可以沉积在具有与所需负电极材料层相同或相似RMS表面粗糙度的光滑表面(例如，光滑集流体层)上。这样的和其他方法可以产生比某些市售箔光滑大于或等于1.5x、2x、3x、4x、5x或甚至10x的负电极材料层，从而产生基本上均匀光滑的表面。
正极和/或负极可以任选包括与合适的电解质有利地相互作用的一层或更多层，例如2007年12月4日提交的Mikhaylik等人的题为“Separation of Electrolytes”的国际专利申请序列第PCT/US2007/024805号中描述的那些，出于所有目的，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
此外，在一些实施方案中，电化学电池可以具有多于一个电活性层。例如，第一电活性层材料可以通过稳定层与第二电活性层分离，如在2006年4月6日提交的Affinito等人的题为“Rechargeable Lithium/Water，Lithium/Air Batteries”的公布为美国专利公开第2007/0221265号的美国专利申请第11/400,781号中详细描述的，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
电活性层(例如，用作阳极或阴极)可以具有任何合适的厚度。例如，电活性层的厚度可以在例如约2至200微米之间变化。例如，电活性层可具有约200微米或更小、约100微米或更小、约50微米或更小、约35微米或更小、约25微米或更小、约15微米或更小、约10微米或更小或者约5微米或更小的厚度。在其他情况下，电活性层具有约5微米或更大、约15微米或更大、约25微米或更大、约50微米或更大或者约100微米或更大的厚度。厚度的选择可以取决于电池设计参数，例如所需电池的循环寿命。在一些实施方案中，电活性层的厚度在约2微米至100微米的范围内(例如，在约5微米至50微米的范围内、在约2微米至10微米的范围内、在约5微米至25微米的范围内或者在约10微米至25微米的范围内)。
在阳极包括多于一个阳极活性层(例如，散布在一个或更多个阳极稳定层之间的多个气相沉积的锂金属层)的一些实施方案中，这样的阳极活性层中的每一个可以相对薄，例如，在2微米至5微米厚之间和/或在8微米至15微米厚之间。在一组实施方案中，阳极包括至少第一阳极活性层和第二阳极活性层，第一阳极活性层与集流体相邻，并且第二阳极活性层在距离上比第一层更靠近电解质，并且通过一个或更多个中间层(例如，聚合物层、单离子导电层、陶瓷层)与第一层分开。在一些情况下，第一阳极活性层比第二阳极活性层厚。在其他情况下，第二阳极活性层比第一阳极活性层厚。这样的层的厚度可以在厚度上变化，并且可以具有例如如上所述的厚度范围。
有利地，至少部分地通过本文所述的一种或更多种方法形成的某些电化学电池可以具有相对于电池的厚度和/或重量而言相对薄或轻的阳极活性层。即使使用相对较薄或较轻的阳极活性层，与具有类似部件但具有较厚阳极活性层的电池相比，包含这样的部件的电化学电池也可以实现类似或甚至更高的能量密度。在本公开之前，本领域普通技术人员可以使用相对较厚的阳极活性层来补偿循环期间降低电池容量的因素，例如阳极活性材料的分解、在阳极活性层中形成在层中传播缺陷的通孔、阳极活性材料和/或溶剂的消耗以及/或者枝晶的形成。也就是说，由于上面描述的一个或更多个问题，并不是所有的阳极活性材料都将在电池的使用寿命中被消耗，因此可以包括更厚的阳极活性层。然而，本文所述的方法可以允许将目标量的阳极活性材料并入电化学电池中以更好地匹配阴极的要求或容量，和/或实现比能量密度目标，同时减少阳极活性材料的过量浪费。
例如，在一些实施方案中，沉积相对薄且光滑的集流体(例如，通过使用剥离层)可以允许沉积薄且光滑的阳极活性层。光滑的集流体可以提供导电表面以在高锂放电深度(DoD)下重新镀覆锂并且促进光滑的锂形态。这可以例如通过减小随每个循环可能增加粗糙度的随机电流变化来减少或消除在充电或放电期间在层中形成通孔和/或其他缺陷。结果，与没有这样的和其他工艺制备的电池相比，在电池循环过程中，可以使用更高比例的阳极活性层来产生能量。
在一些实施方案中，本文所述的电化学电池包括相对薄的阳极活性材料(例如，呈具有约50微米或更小、约40微米或更小、约30微米或更小、约20微米或更小、或者约15微米或更小、约10微米或更小、或者约5微米或者更小的组合厚度的一个或更多个层的形式)和相对厚的电池(例如，约10微米或更大、约50微米或更大、约100微米或更大、约200微米或更大、约500微米或更大、约1mm或更大或者约2mm或更大的厚度)。在一些实施方案中，电化学电池的厚度为在约25微米至约75微米厚之间，在约50微米至约100微米厚之间或者在约75微米至约150微米厚之间。电池的厚度可以从阳极的外表面(即，阳极的离阴极最远的表面(包括支承和/或邻近阳极活性材料的任何层，例如集流体或剥离层))到阴极的外表面(即，阴极的离阳极最远的表面(包括支承和/或邻近阴极活性材料的任何层，例如集流体或剥离层))测量，或在堆叠的电池或呈卷绕构型的电池的情况下，厚度可以通过测量电池的重复单元之间的距离(例如，第一阴极与第二阴极之间的最短距离)来确定。在一些情况下，一个或更多个阳极活性层的厚度小于电池厚度的50％、40％、30％、25％、20％、15％、10％或5％。任选地，本文所述的这样的和其他电化学电池可以包括与具有上述厚度的相对薄的集流体相邻的阳极活性材料。电化学电池可以任选地包括薄的剥离层，并且在一些情况下不包括基底(例如，电化学电池可以是自支承的)。
本文所述的这样的和其他电化学电池可以具有例如大于或等于200Wh/kg(或Wh/l)、大于或等于250Wh/kg(或Wh/l)、大于或等于300Wh/kg(或Wh/l)、大于或等于350Wh/kg(或Wh/l)、大于或等于400Wh/kg(或Wh/l)、大于或等于450Wh/kg(或Wh/1)或大于或等于500Wh/kg(或Wh/1)的能量密度(其可表示为瓦特小时/千克(Wh/kg)或能量/尺寸，表示为瓦特小时/升(Wh/l))。在一些情况下，在电池的第15次、25次、30次、40次、45次、50次或60次放电时或之后实现这样的和其他能量密度。应当理解，“在第X次放电时或之后”是指在可再充电电化学装置已经被充电和放电大于或等于X次的点时或之后的一个或更多个时间，其中充电是指基本上完全充电，并且放电是指平均所有放电大于或等于75％放电。在一些情况下，本文所述的这样的和其他电化学电池在电池的第15次、25次、30次、40次、45次、50次或60次循环结束时具有大于或等于1000mAh、1200mAh、1600mAh或1800mAh的放电容量。此外，电化学电池可以被设计成循环大于或等于25次、大于或等于50次、大于或等于100次、大于或等于200次或者大于或等于500次，同时在该循环结束时保持大于或等于电池的最大可实现放电容量的一半。在一个具体实施方案中，通过本文所述工艺制备的包括10微米厚的锂活性层的电化学电池在100％Li放电深度下从循环100至循环350具有致密/光滑的锂表面。
本文所述的电化学电池可以包括任何合适的电解质。本文所述的电化学电池中使用的电解质可以用作储存和运输离子的介质，并且在固体电解质和凝胶电解质的特殊情况下，这些材料可以另外用作阳极与阴极之间的隔离件。可以使用能够储存和运输离子的任何液体、固体或凝胶材料，只要该材料相对于阳极和阴极是电化学和化学惰性的，并且该材料促进阳极与阴极之间的离子(例如锂离子)的运输。电解质可以是不导电的，以防止阳极与阴极之间的短路。
电解质可以包括一种或更多种离子电解质盐以提供离子导电性，以及一种或更多种液体电解质溶剂、凝胶聚合物材料或聚合物材料。合适的非水电解质可以包括有机电解质，其包括选自液体电解质、凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质的一种或更多种材料。Dorniey在锂电池，新材料，发展和前景，第4章，137页至165页，Elsevier，Amsterdam(1994)中描述了锂电池的非水电解质的示例。Alamgir等人在锂电池，新材料，发展和前景，第3章，93页至136页，Elsevier，Amsterdam(1994)中描述了凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质的示例。可以在本文中描述的电池中使用的非均质电解质组合物在2007年12月4日提交的Mikhaylik等人的并且题为“Separation of Electrolytes”的公开为国际公开第WO2008/070059号的国际专利申请序列第PCT/US2007/024805号中进行了描述。
可用的非水液体电解质溶剂的示例包括但不限于非水有机溶剂，例如N-甲基乙酰胺、乙腈、缩醛、缩酮、酯、碳酸酯、砜、亚硫酸盐、环丁砜、脂族醚、环醚、甘醇二甲醚、聚醚、磷酸酯、硅氧烷、二氧戊环、N-烷基吡咯烷酮、上述物质的取代形式、以及其共混物。前述氟化衍生物也可以用作液体电解质溶剂。
在一些情况下，水性溶剂可以用作锂电池的电解质。水性溶剂可以包括水，其可以包含其他成分例如离子盐。在一些实施方案中，电解质可以包括诸如氢氧化锂的物质或使电解质呈碱性的其他物质，以降低电解质中氢离子的浓度。
液体电解质溶剂也可以用作凝胶聚合物电解质的增塑剂，即包括一种或更多种形成半固体网状物的聚合物的电解质。可用的凝胶聚合物电解质的示例包括但不限于包括选自包括以下的组的一种或更多种聚合物的那些：聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚硅氧烷、聚酰亚胺、聚磷腈、聚醚、磺化聚酰亚胺、全氟化膜(NAFION树脂)、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、前述物质的衍生物、前述物质的共聚物、前述物质的交联和网状物结构、以及前述物质的共混物，以及任选地一种或更多种增塑剂。在一些实施方案中，凝胶聚合物电解质按体积计包括在10％至20％之间、在20％至40％之间、在60％至70％之间、在70％至80％、在80％至90％或者在90％至95％之间的非均质电解质。
在一些实施方案中，一种或更多种固体聚合物可以用于形成电解质。可用的固体聚合物电解质的示例包括但不限于选自包括以下的组的一种或更多种聚合物的那些：聚醚、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚酰亚胺、聚磷腈、聚丙烯腈、聚硅氧烷、前述物质的衍生物、前述物质的共聚物、前述物质的交联和网状物结构以及前述物质的共混物。
除了本领域已知的用于形成电解质的电解质溶剂、胶凝剂和聚合物之外，电解质还可以包括一种或更多种离子电解质盐，也如本领域已知的，以增加离子电导率。
用于本公开的电解质中的离子电解质盐的示例包括但不限于LiSCN、LiBr、LiI、LiClo4、LiAsF6、LiSO3CF3、LiSO3CH3、LiBF4、LiB(Ph)4、LiPF6、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2CF3)2。其他可用的电解质盐包括多硫化锂(Li2Sx)和有机离子多硫化锂盐(LiSxR)n，其中x为1至20的整数，n为1至3的整数，并且R为有机基团，以及Lee等人的美国专利第5,538,812号中公开的那些。
在一些实施方案中，电化学电池还可以包括插入在阴极与阳极之间的隔离件。隔离件可以是固体非导电或绝缘材料，其将阳极和阴极彼此隔开或绝缘，防止短路，并且其允许离子在阳极与阴极之间传输。
隔离件或固体或凝胶电解质可以具有任何合适的厚度。例如，隔离件或电解质可以具有在约2微米至约100微米范围内(例如，在约5微米至约50微米范围内、在约2微米至约10微米范围内、在约5微米至约25微米范围内或在约10微米至约25微米范围内)的厚度。在一些情况下，阳极的面向电解质的最外表面与阴极的面向电解质的最外表面之间的距离具有这样的厚度。
隔离件的孔可以部分或基本上充满电解质。隔离件可以作为多孔的自立式膜提供，其在电池制造期间与阳极和阴极交错。替选地，多孔隔离件层可以直接施加到电极之一的表面，例如，如Carlson等人的PCT公开第WO 99/33125号和Bagley等人的美国专利第5,194,341号中所述。在一些实施方案中，通过使用本文所述的剥离层形成隔离件。
各种隔离件材料是本领域已知的。合适的固体多孔隔离件材料的示例包括但不限于聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯、玻璃纤维滤纸和陶瓷材料。适合用于本公开的隔离件和隔离件材料的其他示例是包含微孔干凝胶层例如微孔假勃姆石层的那些，其可以作为自立式膜或通过直接涂覆施加在电极之一上提供，如共同受让人的Carlson等人的美国专利第6,153,337号和第6,306,545号中所述。固体电解质和凝胶电解质除了它们的电解质功能外，还可以用作隔离件。
伴随本公开的附图仅是示意性的，并且示出了基本扁平的电池布置。应当理解，采用本公开的原理，可以以任何配置构造任何电化学电池布置。例如，参照图3A和图4B，电极12可以覆盖在与部件26和28被示出为具有类似或相同的部件组26和/或28的一侧相对的一侧上。在该布置中，基本镜像的结构被创建为具有穿过电极12的镜面。这将是例如“卷绕”电池配置中的情况，其中电极层12在每一侧上被结构26和/或28围绕(或者，在替选布置中，在本文的其他图中示出的分层结构)。在阳极的每个保护结构的外侧上设置电解质，并且与电解质相对地设置相对电极(例如，在电极12为阴极的情况下为阳极)。在卷绕布置或包括交替的阳极和阴极功能性的多个层的其他布置中，结构涉及阳极、电解质、阴极、电解质、阳极等，其中每个阳极可以包括如本公开的任何部分中所述的阳极稳定结构，或更详细地如在2006年4月6日提交的Affinito等人的并且题为“Electrode Protection in both Aqueousand Non-Aqueous Electrochemical Cells，including Rechargeable LithiumBatteries”的公开为美国公开第2007/0224502号的美国专利申请第11/400,025号中所述的阳极稳定结构，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。当然，在这样的组件的外边界，将存在“终端”阳极或阴极。用于互连这样的分层或卷绕结构的电路在本领域中是公知的。
出于所有目的，以下申请通过引用整体并入本文：于2006年4月6日作为专利第11/400,781号提交的并且题为“Rechargeable Lithium/Water，Lithium/Air Batteries”的于2007年9月27日公开的美国专利公开第US 2007/0221265号；于2007年7月31日作为专利第11/888,339号提交的并且题为“SwellingInhibitioninBatteries”的于2009年2月5日公开的美国专利公开第US 2009/0035646号；于2010年2月2日作为专利第12/312,674号提交的并且题为“Separation of Electrolytes”的于2010年5月17日公开的于2013年12月31日作为美国专利第8,617,748号授予专利的美国专利公开第US 2010/0129699号；于2020年7月30日作为专利第12/682,011号提交的并且题为“Primer for Battery Electrode”的于2010年11月18日公开的于2014年10月28日作为美国专利第8,871,387号授予专利的美国专利公开第US 2010/0291442号；于2008年2月8日作为专利第12/069,335号提交的并且题为“Circuit for Charge and/or Discharge Protection in an Energy-Storage Device”的于2009年8月31日公开的于2012年9月11日作为美国专利第8,264,205号授予专利的美国专利公开第US 2009/0200986号；于2006年4月6日作为专利第11/400,025号提交的并且题为“ElectrodeProtectionin Both Aqueous and_Non-Aqueous_Electrochemicalcells，Including Rechargeable Lithium Batteries”的于2007年9月27日公开的于2010年8月10日作为美国专利第7,771,870号授予专利的美国专利公开第US 2007/0224502号；于2007年6月22日作为专利第11/821,576号提交的并且题为“Lithium Alloy/Sulfur Batteries”的于2008年12月25日公开的美国专利公开第US 2008/0318128号；于2001年2月27日作为专利第09/795,915号提交的并且题为“Novel Composite Cathodes，Electrochemical CellsComprising Novel Composite Cathodes，and Processes for Fabricating Same”的于2002年5月9日公开的于2011年5月10日作为美国专利第7,939,198号授予专利的美国专利公开第US 2002/0055040号；于2005年4月20日作为专利第11/111,262号提交的并且题为“Lithium Sulfur Rechargeable Battery Fuel Gauge Systems and Methods”的于2006年10月26日公开的于2010年3月30日作为美国专利第7,688,075号授予专利的美国专利公开第US 2006/0238203号；于2007年3月23日作为专利第11/728,197号提交的并且题为“Methods for Co-Flash Evaporation of Polymerizable Monomers and Non-Polymerizable Carrier Solvent/Salt Mixtures/Solutions”的于2008年8月7日公开的于2011年12月27日作为美国专利第8,084,102号授予专利的美国专利公开第US 2008/0187663号；于2010年9月23日作为专利第12/679,371号提交的并且题为“ElectrolyteAdditives for Lithium Batteries and Related Methods”的于2011年1月13日公开的美国专利公开第US 2011/0006738号；于2010年9月23日作为专利第12/811,576号提交的并且题为“Methods of Forming Electrodes Comprising Sulfur and Porous MaterialComprising Carbon”的于2011年1月13日公开的于2015年5月19日作为美国专利第9,034,421号授予专利的美国专利公开第US 2011/0008531号；于2009年8月4日作为专利第12/535,328号提交的并且题为“Application of Force in Electrochemical Cells”的于2010年2月11日公开的于2015年8月11日作为美国专利第9,105,938号授予专利的美国专利公开第US 2010/0035128号；于2008年7月25日作为专利第12/180,379号提交的并且题为“Protection ofAnodes for Electrochemical Cells”的于2011年7月15日公开的美国专利公开第US 2011/0165471号；于2006年6月13日作为专利第11/452,445号提交的并且题为“Lithium Anodes for Electrochemical Cells”的于2006年10月5日公开的于2013年4月9日作为美国专利第8,415,054号授予专利的美国专利公开第US 2006/0222954号；于2010年3月19日作为专利第12/727,862号提交的并且题为“Cathode for Lithium Battery”的于2010年9月23日公开的美国专利公开第US 2010/0239914号；于2009年5月22日作为专利第12/471,095号提交的并且题为“Hermetic Sample Holder and Method for PerformingMicroanalysis under Controlled Atmosphere Environment”的于2010年11月25日公开的于2012年1月3日作为美国专利第8,087,309号授予专利的美国专利公开第US 2010/0294049号；于2010年8月24日作为专利第12/862,581号提交的并且题为“ElectrochemicalCells Comprising Porous Structures Comprising Sulfur”的于2011年3月31日公开的美国专利公开第US 2011/00765560号；于2010年8月24日作为专利第12/862,513号提交的并且题为”Release System for Electrochemical Cells”的于2011年3月24日公开的美国专利公开第US 2011/0068001号；于2011年8月24日作为专利第13/216,559号提交的并且题为“Electrically Non-Conductive Materials for Electrochemical Cells”的于2012年3月1日公开的美国专利公开第US 2012/0048729号；于2010年8月24日作为专利第12/862,528号提交的并且题为“Electrochemical Cell”的于2011年7月21日公开的美国专利公开第US 2011/0177398号；于2010年8月24日作为专利第12/862,563号提交的并且题为“Electrochemical Cells Comprising Porous Structures Comprising Sulfur”的于2011年3月24日公开的美国专利公开第US 2011/0070494号；于2010年8月24日作为专利第12/862,551号提交的并且题为“Electrochemical Cells Comprising Porous StructuresComprising Sulfur”的于2011年3月24日公开的美国专利公开第US 2011/0070491号；于2010年8月24日作为专利第12/862,576号提交的并且题为“Electrochemical CellsComprising Porous Structures Comprising Sulfur”的于2011年3月10日公开的于2015年4月14日作为美国专利第9,005,009号授予专利的美国专利公开第US 2011/0059361号；于2011年9月22日作为专利第13/240,113号提交的并且题为“Low ElectrolyteElectrochemical Cells”的于2012年3月22日公开的美国专利公开第US 2012/0070746号；于2011年2月23日作为专利第13/033,419号提交的并且题为“Porous Structures forEnergy Storage Devices”的于2011年8月25日公开的美国专利公开第US 2011/0206992号；于2012年6月15日作为专利第13/524,662号提交的并且题为“Plating Technique forElectrode”的于2013年1月17日公开的于2017年1月17日作为美国专利第9,548,492号授予专利的美国专利公开第US 2013/0017441号；于2013年2月14日作为专利第13/766,862号提交的并且题为“Electrode Structure for Electrochemical Cell”的于2013年8月29日公开的于2015年7月7日作为美国专利第9,077,041号授予专利的美国专利公开第US 2013/0224601号；于2013年3月8日作为专利第13/789,783号提交的并且题为“Porous SupportStructures，Electrodes Containing Same，and Associated Methods”的于2013年9月26日公开的于2015年12月15日作为美国专利第9,214,678号授予专利的美国专利公开第US2013/0252103号；于2012年10月4日作为专利第13/644,933号提交的并且题为“ElectrodeStructure and Method for Making the Same”的于2013年4月18日公开的于2015年1月20日作为美国专利第8.936,870号授予专利的美国专利公开第US 2013/0095380号；于2013年11月1日作为专利第14/069,698号提交的并且题为“Electrode Active SurfacePretreatment”的于2014年5月8日公开的于2015年4月14日作为美国专利第9,005,311号授予专利的美国专利公开第US 2014/0123477号；于2014年1月8日作为专利第14/150,156号提交的并且题为“Conductivity Control in Electrochemical Cells”的于2014年7月10日公开的于2017年1月31日作为美国专利第9,559,348号授予专利的美国专利公开第US2014/0193723号；于2014年3月5日作为专利第14/197,782号提交的并且题为“Electrochemical Cells Comprising Fibril Materials”的于2014年9月11日公开的于2016年11月6日作为美国专利第9,490,478号授予专利的美国专利公开第US 2014/0255780号；于2013年3月15日作为专利第13/833,377号提交的并且题为“Protective Structuresfor Electrodes”的于2014年9月18日公开的美国专利公开第US 2014/0272594号；于2014年3月13日作为专利第14/209,274号提交的并且题为“Protected Electrode Structuresand Methods”的于2014年9月18日公开的美国专利公开第US 2014/0272597号；于2014年1月8日作为专利第14/150,196号提交的并且题为“Passivation of Electrodes inElectrochemical Cells”的于2014年7月10日公开的于2016年12月27日作为美国专利第9,531,009号授予专利的美国专利公开第US 2014/0193713号；于2014年3月13日作为专利第14/209,396号提交的并且题为“Protected Electrode Structures”的于2014年9月18日公开的美国专利公开第US 2014/0272565号；于2014年7月3日作为专利第14/323,269号提交的并且题为“Ceramic/Polymer Matrix for Electrode Protection in ElectrochemicalCells，Including Rechargeable Lithium Batteries”的于2015年1月8日公开的美国专利公开第US 2015/0010804号；于2014年8月8日作为专利第14/455,230号提交的并且题为“Self-Healing Electrode Protection in Electrochemical Cells”的于2015年2月12日公开的美国专利公开第2015/044517号；于2014年2月19日作为专利第14/184,037号提交的并且题为“Electrode Protection Using Electrolyte-Inhibiting Ion Conductor”的于2015年8月20日公开的美国专利公开第US 2015/0236322号；以及于2015年9月9日作为专利第14/848,659号提交的并且题为“Protective Layers in Lithium-Ion ElectrochemicalCells and Associated Electrodes and Methods”的于2016年1月10日公开的美国专利公开第US 2016/0072132号。
以下示例旨在说明本公开的某些实施方案，但不应被解释为限制性的，并且不例证本发明的全部范围。
示例1
以下示例描述了在镍箔上形成的导电剥离层的制备。
向8重量％聚砜超声6010(BASF)在DOL中的溶液中加入3重量％多壁碳纳米管(Aldrich)和3重量％Vulcan碳。使用金属球将浆料球磨16小时。使用刮刀以76μm的间隙将该浆料涂覆到Ni箔上。将膜风干5分钟，并且在105℃的烘箱中干燥15分钟。
该膜以12.26N/m的剥离力(在每个示例中使用MARK-10BG5量规并且使用ESM301机动化测试台测量)、3μm的厚度以及432.741kOhm·cm的电阻率从箔上剥离。
示例2
以下示例描述了在镍箔上形成的另一导电剥离层的制备。
向8重量％聚砜超声6010(BASF)在DOL中的溶液中加入3重量％多壁碳纳米管(Aldrich)和5重量％Vulcan碳。使用金属球将浆料球磨16小时。使用刮刀以51μm的间隙将该浆料涂覆到Ni箔上。将膜风干5分钟，并且在105℃的烘箱中干燥15分钟。
该膜以0.175N/m的剥离力和2μm的厚度从箔上剥离。
示例3
以下示例描述了在铝箔上形成的导电剥离层的制备。
向8重量％聚砜超声6010(BASF)在DOL中的溶液中加入3重量％多壁碳纳米管(Aldrich)和25重量％Vulcan碳。使用金属球将浆料球磨过夜。使用刮刀以102μm的间隙将该浆料涂覆到Al箔上。将膜风干5分钟，并且在105℃的烘箱中干燥15分钟。
该膜以35.0N/m的剥离力、6μm的厚度和0.059kOhm·cm的电阻从箔上剥离。
示例4
以下示例描述了在铝箔上形成的另一导电剥离层的制备。
向6.5重量％聚砜超声6010(BASF)在DOL中的溶液中加入3重量％多壁碳纳米管(Aldrich)和20重量％Vulcan碳。使用金属球将浆料球磨过夜。使用刮刀以102μm的间隙将该浆料涂覆到Al箔上。将膜风干5分钟，并且在105℃的烘箱中干燥15分钟。
该膜可以45.3N/m的剥离力、5μm的厚度和1.602kOhm·cm的电阻从箔上剥离。
虽然本文已经描述和示出了本公开的若干实施方案，但是本领域的普通技术人员将容易地设想用于执行功能和/或获得结果和/或本文所述的一个或更多个优点的多种其他方法和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置都旨在是实例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于特定的应用或使用本公开的教导的应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验确定本文所述的本发明的具体实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施方案仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以除具体描述和要求保护的方式之外的其他方式来实践本发明。本公开涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合都包括在本发明的范围内。
如本文所定义和使用的所有定义应被理解为控制字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义术语的普通含义。
除非明确地指示相反，否则如本文在本说明书和权利要求书中所使用的不定冠词“一”和“一个”应当理解为是指“至少一个”。“
如本文在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当理解为是指这样结合的元素中的“任一个或两个”，即，在一些情况下结合地存在而在其他情况下分开地存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应当以相同的方式来解释，即，这样结合的元素中的“一个或更多个”。除了“和/或”条款具体指出的元素之外，可以任选地存在其他元素，无论与具体指出的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，对“A和/或B”的引用在结合诸如“包括”等开放式语言使用时在一个实施方案中可以仅指A(可任选地包括除B之外的元素)；在另一实施方案中，仅指B(任选地包括除A之外的元素)；在又一实施方案中，指A和B(两者任选地包括其他元素)；等等。
如在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应当理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当在列表中的项分离时，“或”或“和/或”应当被解释为包括性的，即包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多个元素或元素列表中的多于一个，以及任选地，包括另外的未列出的项。只有明确指示相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或当在权利要求中使用时，“由……组成”将指包括多个元素或元素列表中的恰好一个元素。通常，当之前有排他性的术语，例如“任一”、“之一”、“仅之一”或“恰好之一”时，如本文所用的术语“或”应当仅解释为指示排他性的替选方案(即，“一个或另一个，但不是两者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由……组成”应当具有其在专利法领域中使用的普通含义。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或更多个元素的列表的短语“至少一个”应当理解为是指选自元素列表中的任何一个或更多个元素的至少一个元素，但是不一定包括在元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许可以任选地存在除了短语“至少一个”所指的元素列表中具体确定的元素之外的元素，无论与具体指出的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地，“A和/或B中的至少一个”)可以：在一个实施方案中，指至少一个，任选地包括多于一个A，不存在B(并且任选地包括除B之外的元素)；在另一实施方案中，指至少一个，任选地包括多于一个B，不存在A(并且任选地包括除A之外的元素)；在又一实施方案中，指至少一个，任选地包括多于一个A，以及至少一个，任选地包括多于一个B(并且任选地包括其他元素)；等等。
还应当理解，除非明确地指示相反，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序不一定限于叙述方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书以及上面的说明书中，所有过渡短语例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“组成”等应当理解为开放式的，即是指包括但不限于。如美国专利局专利审查规程手册第2111.03节所述，只有过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”分别应当是封闭或半封闭的过渡短语。

Claims (31)

1.一种用于从基底剥离电极的导电剥离层，包括：
多种导电碳物质，包括：
多个导电碳颗粒，以及
多个细长碳结构；以及
聚合物粘合剂。
2.一种用于从基底剥离电极的导电剥离层，包括：
多种导电碳物质，所述导电碳物质包括单质碳；以及
聚合物粘合剂，
其中，所述多种导电碳物质以大于或等于所述导电剥离层的15重量％的量存在。
3.一种电极，包括：
电活性层；以及
与所述电活性层相邻的导电剥离层，
其中，所述导电剥离层包括多种导电碳物质，并且
其中，所述导电碳物质包括单质碳。
4.一种电极，包括：
电活性层；以及
导电剥离层，
其中，所述导电剥离层包括聚合物粘合剂和多种导电碳物质，并且
其中，所述多种导电碳物质以相对于所述聚合物粘合剂的量大于或等于15重量％的量存在。
5.一种电极，包括：
第一电活性层；
包括多种导电碳物质的第一导电剥离层；以及
第二电活性层，
其中，所述第一导电剥离层在所述第一电活性层与所述第二电活性层之间，并且
其中，所述第一电活性层与所述第二电活性层电连通。
6.一种方法，包括：
将聚合物粘合剂溶解在溶剂中以形成溶液；
将多种导电碳物质加入到所述溶液中以形成浆料；
将所述多种导电碳物质分散在所述浆料内；
从所述浆料中蒸发所述溶剂以形成导电剥离层；以及
在所述导电剥离层上沉积集流体或电活性层。
7.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，还包括集流体，任选地其中，所述集流体被定位成相邻于所述电活性层和所述导电剥离层。
8.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，还包括第二集流体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电剥离层直接相邻于所述电活性层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电碳物质包括单质碳。
11.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电碳颗粒包括Vulcan碳和/或炭黑。
12.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述细长碳结构包括碳纳米管、多壁碳纳米管和/或碳纤维。
13.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电剥离层包括聚合物粘合剂。
14.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电剥离层相邻于金属箔，并且任选地其中，所述金属箔包括铝、镍、铜和/或铁。
15.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电剥离层包括大于或等于1微米和/或小于或等于5微米的RMS表面粗糙度。
16.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电碳物质以相对于所述聚合物粘合剂大于或等于15重量％的量存在。
17.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电碳物质与所述聚合物粘合剂的质量比大于或等于1∶1。
18.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电碳颗粒与所述细长碳结构的质量比大于或等于1∶1。
19.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电碳物质的总量与所述细长碳的质量比小于或等于9∶1。
20.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述多个导电碳颗粒包括小于或等于10微米和/或大于或等于50nm的平均颗粒大小。
21.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述聚合物粘合剂包括聚合物，任选地其中，所述聚合物包括聚砜。
22.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电剥离层包括小于或等于5微米和/或大于或等于0.5微米的厚度。
23.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述导电剥离层包括小于或等于1,000kOhm·cm的电阻率。
24.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述集流体包括金属，例如铝、铜、铬、镍和/或不锈钢。
25.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述电活性层包括锂。
26.根据前述权利要求中任一项所述的导电剥离层、电极或方法，其中，所述多种导电碳物质包括多个导电碳颗粒和多个细长碳结构。
27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，分散包括研磨包含所述多种导电碳物质的所述浆料，任选地其中，研磨包括球磨所述浆料，以及任选地其中，球磨包括用多个金属球进行球磨。
28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括用所述浆料涂覆基底，任选地其中，涂覆所述基底包括流延涂覆。
29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述溶剂包括基于醚的溶剂，任选地其中，所述溶剂包括二氧戊环。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括搅拌所述浆料。
31.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，蒸发包括在烘箱中干燥。
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