CN117790791A - 含硅电极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及含硅电极及其制备方法。电化学电池可包括包含正电极电活性材料的第一电极、包含负电极电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂的第二电极、以及设置在第一电极和第二电极之间的隔离层。聚丙烯酸酯粘结剂具有大于或等于约250,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量。第二电极通过将具有大于或等于约4℃至小于或等于约15℃的温度的电极形成浆料设置在集流体的表面上或其附近来制备。电极形成浆料包含负电极电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂。负电极电活性材料可以是含硅材料。

Description

含硅电极及其制备方法
技术领域
本公开涉及一种用于循环锂离子的电化学电池的电极、一种循环锂离子的电化学电池和一种用于形成含硅电极的方法。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
需要先进能量储存装置和系统以满足各种产品，包括汽车产品，例如启-停系统(例如12V启-停系统)、电池组辅助系统、混合动力电动车辆(“HEV”)和电动车辆(“EV”)对于能量和/或功率的要求。典型的锂离子电池组包括至少两个电极和电解质和/或隔离件。两个电极中的一个可用作正电极或阴极，并且另一个电极可用作负电极或阳极。填充有液体或固体电解质的隔离件可设置在负电极和正电极之间。电解质适于在电极之间传导锂离子，并且与两个电极类似，可以是固体和/或液体形式和/或其混合物。在包括固态电极和固态电解质(或固态隔离件)的固态电池组的情况下，固态电解质(或固态隔离件)可物理地隔离电极，使得不需要明显的隔离件。
许多不同的材料可用于制造用于锂离子电池组的组件。负电极通常包括锂插入材料或合金主体材料。例如，用于形成阳极的典型电活性材料包括石墨和其它形式的碳、硅和氧化硅、锡和锡合金。某些阳极材料具有特别的优点。尽管理论比容量为372mAh·g-1的石墨最广泛地用于锂离子电池组，但具有高比容量，例如约900mAh·g-1至约4,200mAh·g-1的高比容量的阳极材料受到越来越多的关注。例如，硅具有最高的已知锂理论容量(例如，约4,200mAh·g-1)，使得它成为用于可再充电锂离子电池组的有吸引力的材料。然而，这些材料在锂化和脱锂期间通常易于发生巨大的体积膨胀，其可以导致颗粒粉碎、电接触损失和不稳定的固体-电解质界面(SEI)形成，从而导致电极塌陷和容量衰减。因此，将期望开发可以解决这些挑战的改进的材料以及制备和使用其的方法。
发明内容
本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
本公开涉及含硅电极、涉及包括其的电化学电池以及制造和使用其的方法。
在各个方面，本公开提供了一种用于循环锂离子的电化学电池的电极。所述电极可包括含硅的电活性材料和由选自以下的单体形成的聚丙烯酸酯粘合剂：
以及它们的组合。
在一个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可具有大于或等于约250,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量。
在一个方面，电极可包含大于或等于约0.5重量％至小于或等于约5重量％的聚丙烯酸酯粘合剂。
在一个方面，电极可进一步包含大于或等于约0.1重量％至小于或等于约5重量％的导电添加剂。
在一个方面，电极可进一步包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料。
在一个方面，电极可进一步包含碳质电活性材料。
在一个方面，电极可包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料，和大于或等于约40重量％至小于或等于约80重量％的碳质电活性材料。
在各个方面，本公开提供了一种循环锂离子的电化学电池。所述电化学电池可包括包含正电极电活性材料的第一电极、包含负电极电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂的第二电极、以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的隔离层。聚丙烯酸酯粘合剂可选自：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺一共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合。
在一个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可为第一聚丙烯酸酯粘合剂，并且第一电极还可包含第二聚丙烯酸酯粘合剂。第二聚丙烯酸酯粘合剂也可选自：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合。
在一个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可具有大于或等于约200,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量。
在一个方面，第二电极可包含大于或等于约0.5重量％至小于或等于约5重量％的聚丙烯酸酯粘合剂。
在一个方面，第二电极可进一步包含大于或等于约0.1重量％至小于或等于约5重量％的导电添加剂。
在一个方面，第二电极可包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料。
在一个方面，第二电极可进一步包含碳质电活性材料。
在一个方面，第二电极可包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料，以及大于或等于约40重量％至小于或等于约80重量％的碳质电活性材料。
在各个方面，本公开提供了一种用于形成含硅电极的方法。该方法可包括将温度大于或等于约4℃至小于或等于约15℃的电极形成浆料设置在集流体的表面上或附近以形成电极。电极形成浆料可包含含硅的电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂。
在一个方面，方法可进一步包括，在设置电极形成浆料之前，将电极形成浆料在该温度下保持一段保持时间段。
在一个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可具有大于或等于约250,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量，并且可由选自以下的单体形成：
以及它们的组合。
在一个方面，电极形成浆料可进一步包含导电添加剂。
在一个方面，电极形成浆料可进一步包含碳质电活性材料。本发明公开了以下实施方案：
1.一种用于循环锂离子的电化学电池的电极，所述电极包括：含硅电活性材料；以及
由选自以下的单体形成的聚丙烯酸酯粘合剂：
以及它们的组合。
2.根据实施方案1所述的电极，其中所述聚丙烯酸酯粘结剂具有大于或等于约250,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量。
3.根据实施方案1所述的电极，其中所述电极包含大于或等于约0.5重量％至小于或等于约5重量％的聚丙烯酸酯粘合剂。
4.根据实施方案1所述的电极，其中所述电极还包含大于或等于约0.1重量％至小于或等于约5重量％的导电添加剂。
5.根据实施方案1所述的电极，其中所述电极包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料。
6.根据实施方案1所述的电极，其中所述电极还包含碳质电活性材料。
7.根据实施方案6所述的电极，其中所述电极包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料；以及
大于或等于约40重量％至小于或等于约80重量％的碳质电活性材料。
8.一种循环锂离子的电化学电池，所述电化学电池包括：
包含正电极电活性材料的第一电极；
第二电极，所述第二电极包含负电极电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂，所述聚丙烯酸酯粘合剂选自：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(乙烯一共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合；以及
隔离层，所述隔离层设置在所述第一电极与所述第二电极之间。
9.根据实施方案8所述的电化学电池，其中所述聚丙烯酸酯粘合剂是第一聚丙烯酸酯粘合剂，并且所述第一电极还包含选自以下的第二聚丙烯酸酯粘合剂：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合。
10.根据实施方案8所述的电化学电池，其中所述聚丙烯酸酯粘合剂具有大于或等于约200,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量。
11.根据实施方案8所述的电化学电池，其中所述第二电极包含大于或等于约0.5重量％至小于或等于约5重量％的所述聚丙烯酸酯粘合剂。
12.根据实施方案8所述的电化学电池，其中所述第二电极还包含大于或等于约0.1重量％至小于或等于约5重量％的导电添加剂。
13.根据实施方案8所述的电化学电池，其中所述第二电极包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料。
14.根据实施方案8所述的电化学电池，其中所述第二电极还包含碳质电活性材料。
15.根据实施方案14所述的电化学电池，其中所述第二电极包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料；以及
大于或等于约40重量％至小于或等于约80重量％的碳质电活性材料。
16.一种用于形成含硅电极的方法，所述方法包括：
将温度大于或等于约4℃至小于或等于约15℃的电极形成浆料设置在集流体的表面上或附近以形成电极，所述电极形成浆料包含含硅电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂。
17.根据实施方案16所述的方法，其中所述方法进一步包括：
在设置所述电极形成浆料之前，将所述电极形成浆料在该温度下保持一段保持时间段。
18.根据实施方案16所述的方法，其中所述聚丙烯酸酯粘合剂具有大于或等于约250,000mol/g至小于或等于约500,000m0l/g的分子量，并且由选自以下的单体形成：
/>
以及它们的组合。
19.根据实施方案16所述的方法，其中所述电极形成浆料还包含导电添加剂。
20.根据实施方案16所述的方法，其中所述电极形成浆料还包含碳质电活性材料。
在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
附图说明
本文描述的附图仅用于所选实施方案的举例说明目的而非所有可能实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是根据本公开的各个方面的包括含硅电极的示例性电化学电池的图示；
图2A是使用室温浆料形成方法制备的含硅电极的自上向下的图像；
图2B是根据本公开的各个方面使用低温方法制备的含硅电极的自上向下的图像；
图3A是示出根据本公开的各个方面制备的示例性电极形成浆料的粘度随时间变化的图示；
图3B是示出对比电极形成浆料的粘度随时间变化的图示；以及
图4是示出包括根据本公开的各个方面制备的含硅电极的示例性电池的容量保持率的图示。
具体实施方案
提供示例性实施方案从而使得本公开将为完全的，并使本公开将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、组件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式表现，并且它们都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。
本文中所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案，并且无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，如本文所用，单数形式″一″、″一个″和″该″可旨在也包括复数形式。术语″包含″、″包括″、″涵盖″和″具有″是可兼的，并且因此指定了所述特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或加入。尽管开放式术语″包括″应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面，该术语或可被理解成替代性地为更具限制性和局限性的术语，如″由......组成″或″基本由......组成″。由此，对叙述组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤的任意给定实施方案，本公开还具体包括由或基本由此类所叙述组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤组成的实施方案。在″由......组成″的情况下，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，而在″基本由......组成″的情况下，从此类实施方案中排除了实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，但是不在实质上影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤可以包括在实施方案中。
本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或举例说明的特定次序执行，除非明确确定以一履行次序的形式进行。还要理解的是，除非另行说明，可采用附加或替代的步骤。
当组件、元件或层被提到在另一元件或层″上″，″啮合″、″连接″或″耦合″到另一元件或层上时，其可直接在另一组件、元件或层上，啮合、连接或耦合到另一组件、元件或层上，或可存在居间元件或层。相较之下，当元件被提到″直接在另一元件或层上″，″直接啮合″、″直接连接″或″直接耦合″到另一元件或层上时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如″在...之间″相对″直接在...之间″，″相邻″相对″直接相邻″等)。如本文所用，术语″和/或″包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、组件、区域、层和/或区段，但除非另行说明，这些步骤、元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、组件、区域、层或区段与另一步骤、元件、组件、区域、层或区段进行区分。除非上下文清楚表明，术语如″第一″、″第二″和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此，下文论述的第一步骤、元件、组件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、元件、组件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。
为了易于描述，在本文中可使用空间或时间上相对的术语，如″之前″、″之后″、″内″、″外″、″下″、″下方″、″下部″、″上方″、″上部″等描述如附图中所示的一个元件或特征与其它(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。除了在附图中所示的取向之外，空间或时间上的相对术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作中的不同取向。
在本公开通篇中，数值代表近似测量值或范围界限以涵盖与给定值的轻微偏差和大致具有所提及值的实施方案以及确切具有所提及值的实施方案。除了在详细描述最后提供的工作实例中之外，本说明书(包括所附权利要求)中的(例如量或条件)参数的所有数值应被理解为在所有情况中被术语″约″修饰，无论在该数值前是否实际出现″约″。″约″是指以下二者：确切或精确的所述数值，并且所述数值允许一定的轻微不精确(在一定程度上接近该值的精确值；大致或合理地近似该值；几乎是)。如果在本领域中不以这种普通含义另行理解由″约″提供的不精确性，那么本文所用的″约″是指可由测量和使用此类参数的普通方法造成的至少偏差。例如，″约″可包括小于或等于5％、任选小于或等于4％、任选小于或等于3％、任选小于或等于2％、任选小于或等于1％、任选小于或等于0.5％，和在某些方面任选小于或等于0.1％的偏差。
此外，范围的公开包括对在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对于对范围所给出的端点和子范围的公开。
现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。
本技术涉及包括含硅电极的电化学电池，并且涉及其形成和使用方法。这种电池可以用于车辆或汽车运输应用(例如，摩托车、船、拖拉机、公共汽车、摩托车、移动房屋、野营车和坦克)。然而，本技术还可用于广泛种类的其它工业和应用，包括航空航天组件、消费品、装置、建筑物(例如，房屋、办公室、棚和仓库)、办公设备和家具、以及工业设备机械、农业或农场设备、或重型机械，作为非限制性实例。此外，尽管在下文详细示出的实例包括单个正电极阴极和单个阳极，但本领域技术人员将认识到，本教导还扩展到各种其它构造，包括具有以下的那些：一个或多个阴极和一个或多个阳极，以及采用设置在各个集流体的一个或多个表面上或与其一个或多个表面相邻设置的电活性层的各个集流体。
在图1中示出了，电化学电池(也称为电池组)20的示例性与示意性图示说明。电池组20包括负电极22(例如阳极)、正电极24(例如阴极)和设置在两个电极22、24之间的隔离件26。隔离件26提供电极22、24之间的电隔离-防止电极22、24之间的物理接触。隔离件26还提供锂离子(并且在某些情况下，相关阴离子)在锂离子循环期间内部通过的最小电阻路径。在各个方面，隔离件26包括电解质30，在某些方面，其也可存在于负电极22和/或正电极24中，从而形成电解质网络。在某些变型中，隔离件26可由固态的电解质或半固态的电解质(例如，凝胶电解质)形成。例如，隔离件26可由多个固态的电解质颗粒来限定。在固态电池组和/或半固态电池组的情况下，正电极24和/或负电极22可包括(另外或可选地)多个固态电解质颗粒。包括在隔离件26中或限定隔离件26的多个固态电解质颗粒可与包括在正电极24和/或负电极22中的多个固态电解质颗粒相同或不同。
第一集流体32(例如负电极集流体)可位于负电极22处或附近。第一集流体32与负电极22一起可被称为负电极组装件。尽管未示出，但本领域技术人员将理解，在某些变型中，负电极22(其也称为负电极电活性材料层)可设置在第一集流体32的一个或多个平行侧上。类似地，本领域技术人员将理解，在其它变型中，负电极电活性材料层可设置在第一集流体32的第一侧上，并且正电极电活性材料层可设置在第一集流体32的第二侧上。在各种情况下，第一集流体32可为金属箔、金属栅格或筛网或多孔金属，其包含铜或本领域技术人员已知的任何其它合适的导电材料。
第二集流体34(例如正电极集流体)可位于正电极24处或附近。第二集流体34与正电极24一起可被称为正电极组装件。虽然未示出，但是本领域技术人员将理解，在某些变型中，正电极24(其也称为正电极电活性材料层)可设置在第二集流体34的一个或多个平行侧上。类似地，本领域技术人员将理解，在其它变型中，正电极电活性材料层可设置在第二集流体34的第一侧上，并且负电极电活性材料层可设置在第二集流体34的第二侧上。在各种情况下，第二电极集流体34可以是包含铝或本领域技术人员已知的任何其它合适的导电材料的金属箔、金属格栅或筛网或多孔金属。
第一集流体32和第二集流体34可分别将自由电子收集并将移动到外部电路40，和从外部电路40收集并移动自由电子。例如，可中断的外部电路40和负载装置42可连接负电极22(通过第一集流体32)和正电极24(通过第二集流体34)。电池组20可以在放电期间通过可逆电化学反应产生电流，所述可逆电化学反应在外部电路40闭合(以连接负电极22和正电极24)并且负电极22具有比正电极低的电势时发生。正电极24和负电极22之间的化学势差驱使负电极22处的反应例如嵌入锂的氧化所产生的电子通过外部电路40前往正电极24。也在负电极22处产生的锂离子同时通过隔离件26中含有的电解质30转移前往正电极24。电子流过外部电路40，并且锂离子迁移通过含有电解质30的隔离件26，在正电极24处形成嵌入锂。如上所述，电解质30通常也存在于负电极22和正电极24中。流经外部电路40的电流可以被利用并被引导通过负载装置42，直到负电极22中的锂被耗尽并且电池组20的容量减小。
通过将外部电源连接到锂离子电池组20以逆转在电池组放电期间发生的电化学反应，电池组20可以在任何时间被充电或重新赋能。将外部电源连接到电池组20促进了在正电极24处的反应，例如，嵌入的锂的非自发氧化，使得产生电子和锂离子。锂离子通过电解质30穿过隔离件26朝负电极22流回，为负电极22补充用于在下一次电池组放电事件期间使用的锂(例如，嵌入锂)。因此，完全放电事件之后完全充电事件被认为是一个循环，其中锂离子在正电极24和负电极22之间循环。可用于对电池组20充电的外部电源可根据电池组20的尺寸、构造和特定最终用途而变化。一些值得注意的且示例性的外部电源包括但不限于通过壁装电源插座连接到AC电网的AC-DC转换器和机动车辆交流发电机。
在许多锂离子电池组构造中，第一集流体32、负电极22、隔离件26、正电极24、以及第二集流体34各自被制备为相对薄的层(例如，厚度从几微米到几分之一毫米或更小)并且以电并联布置连接的层安装以提供合适的电能和功率封装。在各个方面，电池组20还可包括各种其它组件，虽然这里未示出，但所述组件对于本领域技术人员而言是已知的。例如，电池组20可包括壳体、垫圈、端子盖、极耳、电池组端子和可位于电池组20内(包括在负电极22、正电极24和/或隔离件26之间或周围)的任何其它常规组件或材料。图1中所示的电池组20包括液体电解质30并且显示出电池组操作的典型概念。然而，本技术还适用于固态电池组和/或半固态电池组，其包括固态电解质和/或固态电解质颗粒和/或半固体电解质和/或固态电活性颗粒，其可具有本领域技术人员已知的不同设计。
电池组20的尺寸和形状可根据其设计用于的特定应用而变化。例如，电池组动力车辆和手持式消费电子装置是两个实例，其中电池组20将最可能被设计成不同的尺寸、容量和功率输出规格。如果负载装置42需要，电池组20还可与其它类似的锂离子电池或电池组串联或并联连接以产生更大的电压输出、能量、以及功率。因此，电池组20可以产生电流到作为外部电路40的一部分的负载装置42。当电池组20放电时，负载装置42可由通过外部电路40的电流供电。虽然电气负载装置42可以是任何数量的已知的电动装置，但几个具体实例包括用于电动车辆的电动机、膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话、以及无绳电动工具或器具。负载装置42还可以是为了存储电能的目的而对电池组20充电的电力-产生装置。
再次参照图1，正电极24、负电极22和隔离件26可各自包括在其孔内的电解质溶液或体系30，其能够在负电极22和正电极24之间传导锂离子。任何能够在负电极22和正电极24之间传导锂离子的合适的电解质30，无论是固体、液体或凝胶形式，都可用于锂离子电池组20中。例如，在某些方面中，电解质30可为非水性液体电解质溶液(例如>1M)，其包含溶解在有机溶剂或有机溶剂混合物中的锂盐。在电池组20中可采用许多常规非水性液体电解质30溶液。
可溶解在有机溶剂中以形成非水性液体电解质溶液的锂盐的非限制性列举包括六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、碘化锂(LiI)、溴化锂(LiBr)、硫氰酸锂(LiSCN)、四氟硼酸锂(LiBF4)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、双(草酸根合)硼酸锂(LiB(C2O4)2)(LiBOB)、二氟草酸根合硼酸锂(LiBF2(C2O4))、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双(氟磺酰基)亚胺锂(LiN(FSO2)2)(LiSFI)及其组合。这些和其它类似的锂盐可溶解于各种非水性非质子有机溶剂中，包括但不限于各种碳酸烷基酯，如环状碳酸酯(例如，碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等)、直链碳酸酯(例如，碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等)、脂族羧酸酯(例如，甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯等)、γ-内酯(例如，γ-丁内酯、γ-戊内酯等)、链结构醚(例如，1，2-二甲氧基乙烷、1-2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷等)、环状醚(例如，四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环等)、含硫化合物(例如，环丁砜)及其组合。
隔离件26可为多孔隔离件。例如，在某些情况下，隔离件26可为包含例如聚烯烃的微孔聚合物隔离件。聚烯烃可以是均聚物(衍生自单一单体成分)或杂聚物(衍生自多于一种单体成分)，其可以是线性的或支化的。如果杂聚物衍生自两种单体成分，则聚烯烃可采取任何共聚物链排列，包括嵌段共聚物或无规共聚物的那些。类似地，如果聚烯烃是由多于两种单体成分衍生的杂聚物，则它同样可以是嵌段共聚物或无规共聚物。在某些方面，聚烯烃可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、或聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的共混物、或PE和/或PP的多层结构化多孔膜。市售的聚烯烃多孔隔离件膜26包括2500(单层聚丙烯隔离件)和/>2320(三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔离件)，可从Celgard LLC获得。
当隔离件26为微孔聚合物隔离件时，其可为单层或多层层合体，其可由干法或湿法制造。例如，在某些情况下，单层聚烯烃可形成整个隔离件26。在其它方面，隔离件26可以是具有在相对表面之间延伸的大量孔的纤维膜，并且可具有例如小于毫米的平均厚度。然而，作为另一个实例，可组装多个相似或不相似的聚烯烃的离散层以形成微孔聚合物隔离件26。隔离件26还可包含除了聚烯烃之外的其它聚合物，例如但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰胺、聚酰亚胺、聚(酰胺-酰亚胺)共聚物、聚醚酰亚胺和/或纤维素，或适于产生所需多孔结构的任何其它材料。聚烯烃层和任何其它任选的聚合物层可进一步作为纤维层包括在隔离件26中，以帮助为隔离件26提供合适的结构和孔隙率特性。
在某些方面，隔离件26还可包括陶瓷材料和耐热材料中的一种或多种。例如，隔离件26也可与陶瓷材料和/或耐热材料混合，或隔离件26的一个或多个表面可涂布有陶瓷材料和/或耐热材料。在某些变型中，陶瓷材料和/或耐热材料可设置在隔离件26的一侧或多侧上。陶瓷材料可选自：氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)及其组合。耐热材料可选自：Nomex、芳族聚酰胺及其组合。
考虑了用于形成隔离件26的各种常规可得的聚合物和商业产品，以及可用于制备这种微孔聚合物隔离件26的许多制造方法。在各种情况下，隔离件26可具有大于或等于约1微米(μm)至小于或等于约50μm的平均厚度，并且在某些情况下，任选地大于或等于约1μm至小于或等于约20μm的平均厚度。
在各个方面，如图1所示的多孔隔离件26和/或设置在多孔隔离件26中的电解质30可采用用作电解质和隔离件二者的固态电解质(“SSE″)和/或半固态电解质(例如，凝胶)来代替。例如，固态电解质和/或半固态电解质可设置在正电极24与负电极22之间。固态电解质和/或半固态电解质促进锂离子的转移，同时在负电极22与正电极24之间机械地隔离并且提供电绝缘。作为非限制性实例，固态电解质和/或半固态电解质可包含多种填料，例如LiTi2(PO4)3、LiGe2(PO4)3、Li7La3Zr2O12、Li3xLa2/3-xTiO3、Li3PO4、Li3N、Li4GeS4、Li10GeP2S12、Li2S-P2S5、Li6PS5Cl、Li6PS5Br、Li6PS5I、Li3OCl、Li2.99Ba0.005ClO或其组合。半固态电解质可包括聚合物主体和液体电解质。聚合物主体可包括，例如，聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-IIFP)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯腈(PMAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及其组合。在某些变型中，半固体或凝胶电解质也可现于正电极24和/或负电极22中。
负电极22由能够用作锂离子电池组的负电极端子的锂主体材料形成。在各个方面中，负电极22可由多个负电极电活性材料颗粒限定。负电极活性材料颗粒可设置在一层或多层中，以限定负电极22的三维结构。电解质30可例如在电池组装之后引入，并且含有在负电极22的孔内(即，负电极活性材料颗粒之间的空间)。例如，在某些变型中，负电极22可包含分散有负电极电活性材料颗粒的多个固态电解质颗粒。在每种情况下，负电极22(包括一个或多个层)可具有大于或等于约30μm至小于或等于约500μm的厚度，并且在某些方面，任选地具有大于或等于约50μm至小于或等于约100μm的厚度。
在某些变型中，负电极电活性材料颗粒可包括含硅(或基于硅的)电活性材料。含硅电活性材料可包含硅、锂-硅合金和其它含硅二元和/或三元合金。例如，在某些变型中，含硅电活性材料可包含元素硅(Si)、各种硅化锂相(LixSiy，其中0<x<17和1<y<4)、嵌入氧化硅(SiOx，其中0<x<2)基质中的硅纳米晶粒、锂掺杂氧化硅(LiySiOx，其中0<x<2和1<y<3)及其组合。
在某些变型中，负电极22可为包含负电极电活性材料的组合的复合电极。例如，负电极22可包含第一负电极电活性材料和第二负电极电活性材料。第一负电极电活性材料与第二负电极电活性材料的比率可大于或等于约5：95至小于或等于约95：5。在某些变型中，第一负电极电活性材料可为体积膨胀材料，其包含例如硅；并且第二负电极电活性材料可包含碳质材料(例如石墨、硬碳和/或软碳)。在某些变型中，负电极22可包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料和大于或等于约40重量％至小于或等于约90重量％，并且在某些方面中，任选地大于或等于约40重量％至小于或等于约80重量％的碳质电活性材料。例如，负电极电活性材料可包含碳质-硅基复合材料，该复合材料包括例如约10重量％的约束纳米硅材料(例如SiOx，其中0≤x≤2)和约90重量％的碳质材料(例如石墨)。
在各个方面，负电极电活性材料可与提供电子导电路径的电子导电材料(即，导电添加剂)混合。例如，负电极22可包含大于或等于约80重量％至小于或等于约97重量％的负电极电活性材料；和大于或等于约0.1重量％至小于或等于约5重量％，并且在某些方面中，任选地大于或等于约1重量％至小于或等于约5重量％的电子导电材料。示例性的导电添加剂包含例如，基于碳的材料、粉末状镍或其它金属颗粒、或导电聚合物。基于碳的材料可包括，例如，石墨、乙炔黑(如KETCHENTM黑或DENKATM黑)、碳纳米纤维和纳米管(例如，单壁碳纳米管(SWCNT)、多壁碳纳米管(MWCNT))、石墨烯(例如，石墨烯片晶(GNP)、氧化石墨烯片晶)、导电炭黑(如，SuperP(SP))等的颗粒。导电聚合物的实例包括聚苯胺(PANi)、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯(PPy)等。
在各个方面，负电极电活性材料(以及导电材料)可与聚丙烯酸酯粘合剂混合。例如，负电极22可包含大于或等于约0.5重量％至小于或等于约5重量％，任选地大于或等于约1重量％至小于或等于约4重量％，并且在某些方面中，任选地大于或等于约2重量％至小于或等于约4重量％的聚丙烯酸酯粘合剂。当与非水性液体电解质溶液(例如电解质30)接触时，聚丙烯酸酯粘合剂可具有有限的溶胀(例如，锂化的聚丙烯酸酯粘合剂与丙烯酰胺共聚物(称为LiPAA-1)可经历约5.0％的溶胀，苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)可经历约10.0％的溶胀，并且锂化的聚丙烯酸酯粘合剂(称为LiPAA-2)可经历约29.2％的溶胀)，使得更多的电解质溶液体积可用于运输，并且还使得负电极22的机械性质存在有限的劣化。聚丙烯酸酯粘合剂也可经历与负电活性材料以及与电子导电材料的改善的粘附。
聚丙烯酸酯粘合剂可包括例如聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)、聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)及其组合。
在某些变型中，聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)和/或聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)可用镁和/或钙部分中和。在某些变型中，聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)和/或聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)可用镁或钙部分中和。在某些变型中，聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)和/或聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)可用镁和钙部分中和。
在某些变型中，聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)和/或聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)可用锂、钠和/或钾部分中和。在某些变型中，聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)和/或聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)可用锂、钠或钾部分中和。在某些变型中，聚(丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)和/或聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)可用锂、钠和钾部分中和。
例如，聚丙烯酸酯粘合剂可包括：
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R1＝H、Li、Na或K；R2＝Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
以及它们的组合。
在各个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可选自：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合。
在各个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可选自：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠或钾部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠或钾中部分和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合。
在各个方面，聚丙烯酸酯粘合剂可选自：聚(丙烯酸)；用镁、钙、锂、钠和钾中的至少一种部分中和的聚(丙烯酸)；聚(乙烯-共聚-丙烯酸)；用镁、钙、锂、钠和钾中的至少一种部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)；聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)；用镁、钙、锂、钠和钾中的至少一种部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)；聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)；用镁、钙、锂、钠和钾中的至少一种部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)；聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)；用镁、钙、锂、钠和钾中的至少一种部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)；以及它们的组合。
在每个变型中，聚丙烯酸酯粘结剂可具有大于或等于约100,000mol/g至小于或等于约5,000,000mol/g，任选地大于或等于约200,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g，并且在某些方面，任选地大于或等于约250,000mol/g至小于或等于约500,000mol/g的分子量(例如，重均)。
正电极24由基于锂的活性材料形成，其能够经历锂的嵌入和脱嵌、合金化和脱合金化或镀敷和剥离，同时用作锂离子电池组的正电极端子。正电极24可以由多个电活性材料颗粒限定。这样的正电极电活性材料颗粒可设置在一个或多个层中以便限定正电极24的三维结构。电解质30可例如在电池组装之后被引入并且被容纳在正电极24的孔内。在某些变型中，正电极24可包含多个固态电解质颗粒。在各种情况下，正电极24可具有大于或等于约1μm至小于或等于约500μm的平均厚度，且在某些方面中，任选地大于或等于约10μm至小于或等于约200μm的平均厚度。
在各个方面中，正电极电活性材料包括由LiMeO2表示的层状氧化物，其中Me为过渡金属，例如钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)、铝(A1)、钒(V)或其组合。在其它变型中，正电极电活性材料包含由LiMePO4表示的橄榄石型氧化物，其中Me为过渡金属，例如钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)、铝(Al)、钒(V)或其组合。在其它变型中，正电极电活性材料包含由Li3Me2(PO4)3表示的单斜晶型氧化物，其中Me为过渡金属，例如钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)、铝(Al)、钒(V)或其组合。在再其它变型中，正电极电活性材料包含尖晶石型氧化物，由LiMe2O4表示，其中Me为过渡金属，例如钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)、铝(Al)、钒(V)或其组合。在再其它变型中，正电极电活性材料包含由LiMeSO4F和/或LiMePO4F表示的羟磷锂铁石，其中Me为过渡金属，例如钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铁(Fe)、铝(Al)、钒(V)或其组合。在再另外的变型中，正电极24可以是包括正电极电活性材料的组合的复合电极。例如，正电极24可包含第一正电极电活性材料和第二电活性材料。第一正电极活性材料与第二正电极活性材料的比可大于或等于约5∶95至小于或等于约95∶5。在某些变型中，第一和第二电活性材料可独立地选自一种或多种层状氧化物、一种或多种橄榄石型氧化物、一种或多种单斜晶型氧化物、一种或多种尖晶石型氧化物、一种或多种羟磷锂铁石或其组合。
在每个变型中，正电极电活性材料可任选地与提供电子导电路径的电子导电材料(即导电添加剂)和/或改善正电极24的结构完整性的聚合物粘合剂材料混合(例如，浆料浇铸)。例如，正电极24可包含大于或等于约70重量％至小于或等于约98重量％，并且在某些方面中，任选地大于或等于约80重量％至小于或等于约97重量％的正电极电活性材料；大于或等于0重量％至小于或等于约30重量％，并且在某些方面中，任选地大于或等于约0.5重量％至小于或等于约10重量％的导电材料；和大于或等于0重量％至小于或等于约20重量％，并且在某些方面中，任选地大于或等于约0.5重量％至小于或等于约10重量％的聚合物粘合剂。正电极24中包含的导电添加剂可与负电极22中包含的导电添加剂相同或不同。与负电极22类似，正电极24中包含的粘合剂材料可以是聚丙烯酸酯粘合剂。正电极24中包含的聚丙烯酸酯粘合剂可与负电极22中包含的聚丙烯酸酯粘合剂相同或不同。
在各个方面，本公开提供了形成含硅电极的方法，如图1所示的负电极22。含硅电极通常难以制备，因为在浆料形成过程中元素硅容易与水反应形成氢气，导致形成具有带针孔的不均匀形貌(例如，条纹(stripe)、楞条(corduroy)图案)的原配置(as-disposed)电极，并且还在包括所形成电极的电池中形成不均匀的电流密度。此外，由于沉降和变薄导致的粘度和电极结构的变化，用于形成含硅电极的浆料通常具有差的储存稳定性。本公开提出了一种限制氢气形成的低温浆料法，并且还已证明(如下详述)聚丙烯酸酯粘合剂在电极浆料中的存在改善了电极形成浆料的储存稳定性。
在各个方面，低温浆料法包括将温度大于或等于约4℃至小于或等于约15℃的电极形成浆料设置在集流体(如图1所示的集流体32)的一个或多个表面上或附近。在某些变型中，方法还可包括在将电极形成浆料设置在集流体的一个或多个表面上或附近之前，将电极形成浆料在该温度下保持一段保持时间段。例如，在某些变型中，电极形成浆料可从浆料组分(例如，含硅电活性材料和/或导电添加剂和/或聚丙烯酸酯粘合剂和溶剂，例如水)的第一次接触起保持在低温下，直到将形成浆料设置在集流体上以形成电极并且在此过程中。低温方法可抑制气泡形成，因为化学反应速率降低，并且还因为气体溶解度增加且由于粘度变化导致的水在较低温度下的表面张力增加。在某些变型中，对于每10℃变化，化学反应速率可降低约2倍，降低至原始值的约二分之一，或降低至原始值的约三分之一。仅作为比较，图2A是使用室温(例如，约25℃)浆料形成方法制备的含硅电极300的自上向下图像，并且图2B是使用如上详述的低温浆料(例如，大于或等于约4℃至小于或等于约15℃)形成方法制备的含硅电极350的自上向下图像。如图所示，含硅电极300具有条形或楞条图案，而含硅电极350具有光滑表面。
在以下非限制性实施例中进一步说明当前技术的某些特征。
实施例1
实施例电池组和电池组电池可根据本公开的各个方面来制备。例如，提供了包含聚丙烯酸酯粘合剂的示例性浆料410。作为对比，提供了包含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)粘合剂的对比浆料450。示例性浆料410和对比浆料450可各自包含约3.9重量％的相应粘合剂以及约95重量％的含硅电活性材料和约1.1重量％的导电添加剂(例如，约1重量％的SuperP和约0.1％的单壁碳纳米管(SWCNT))。示例性浆料410和对比浆料450可各自具有约45％的固体含量。
图3A是显示示例性浆料410的粘度变化的图示，其中x-轴400表示剪切速率(s-1)，并且y-轴402表示粘度(Pa·s)。如图所示，在二十四小时的混合时间段内几乎没有粘度变化。包含聚丙烯酸酯粘合剂的示例性浆料410具有改善的储存稳定性。
图3B是显示对比浆料450的粘度变化的图示，其中x-轴460表示剪切速率(s-1)，并且y-轴462表示粘度(Pa·s)。如图所示(线452表示零小时，线454表示五小时，并且线456表示二十四小时)，对比浆料450的粘度在二十四小时混合时间段内逐渐降低。
实施例2
实施例电池组和电池组电池可根据本公开的各个方面来制备。例如，根据本公开的各个方面，实施例电池510可包含含硅负电极，所述含硅负电极包含聚丙烯酸酯粘合剂。作为对比，示例性对比电池520包含含硅负电极，该含硅负电极包含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)粘合剂。实施例电池510和对比电池520的负电极可为混合阳极，其包含例如约20重量％的硅和约80重量％的石墨。实施例电池510和对比电池520的负电极可各自具有约5.5mAh/cm2的负载。实施例电池510和对比电池520也可各自包括阴极，该阴极包含例如LiNiCoMnAlO2(NCMA)并具有约5mAh/cm2的负载。实施例电池510和对比电池520也可各自包含电解质，该电解质包括例如在溶剂混合物中以1M包含六氟磷酸锂(LiPF6)。溶剂混合物可包含碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，以及约1重量％碳酸亚乙烯酯(VC)和约2重量％氟代碳酸亚乙酯(FEC)。
图4是示出了与对比电池520相比的实施例电池510的容量保持率的图示，其中x-轴500表示循环次数，并且y-轴502表示容量保持率(％)。如图所示，实施例电池510在500次循环后保留约90％的初始容量。与之相比，对比电池520在500次循环后仅保留约85％的初始容量。在500次循环之后，实施例电池510的容量损失小于对比电池的容量损失。
为了举例说明和描述的目的，已经提供了对实施方案的上述描述。其不意在穷举的或限制本公开。特定实施方案的各个要素或特征通常不限于该特定实施方案，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以在所选实施方案中使用，即使没有具体示出或描述。同样的也可以以许多方式变化。这样的变型不应被认为是背离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种循环锂离子的电化学电池，所述电化学电池包括：
包含正电极电活性材料的第一电极；
包含负电极电活性材料和聚丙烯酸酯粘合剂的第二电极，所述聚丙烯酸酯粘合剂由选自以下的单体形成：
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R1＝H、Li、Na或K；R2＝Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
R＝H、Li、Na、K、Mg或Ca，
以及它们的组合；以及
隔离层，所述隔离层设置在所述第一电极与所述第二电极之间。
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述聚丙烯酸酯粘结剂具有大于或等于约250，000mol/g至小于或等于约500，000mol/g的分子量。
3.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述第二电极包含大于或等于约0.5重量％至小于或等于约5重量％的聚丙烯酸酯粘合剂。
4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述第二电极还包含导电添加剂。
5.根据权利要求4所述的电化学电池，其中所述第二电极还包含大于或等于约0.1重量％至小于或等于约5重量％的导电添加剂。
6.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述负电极电活性材料包含含硅电活性材料。
7.根据权利要求6所述电化学电池，其中所述第二电极包含大于或等于约10重量％至小于或等于约50重量％的含硅电活性材料。
8.根据权利要求6所述的电化学电池，其中所述负电极电活性材料还包含碳质电活性材料。
9.根据权利要求8所述的电化学电池，其中所述第二电极包含大于或等于约40重量％至小于或等于约80重量％的碳质电活性材料。
10.根据权利要求1所述的电化学电池，其中所述聚丙烯酸酯粘合剂是第一聚丙烯酸酯粘合剂，并且所述第一电极还包含选自以下的第二聚丙烯酸酯粘合剂：聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酸)，聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(乙烯-共聚-丙烯酸)，聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)，聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，用镁、钙、锂、钠和/或钾部分中和的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)，及其组合。
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