用于储能装置的电极以及用于制造干储能装置电极膜的方法制造方法及图纸

一种储能装置可以包括阴极、阳极和阴极与阳极之间的隔膜，其中阳极和/或电极包括具有超纤维化粘结剂材料和碳的电极膜。电极膜可以减少粘结剂材料的量，同时保持所需的机械和/或电气性能。用于制造电极膜的方法可以包括使用降低的速度和/或增加加工压力从而使得粘结剂材料的纤维化可以增加的纤维化过程。该电极膜可包括导电性促进添加剂，以促进降低等效串联电阻性能。增加粘结剂材料的纤维化可以促进更薄的电极膜例如干电极膜的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于储能装置的电极以及用于制造干储能装置电极膜的方法
本专利技术涉及储能装置，具体涉及用于储能装置的电极的组分和方法。
技术介绍
各种类型的储能装置可用于为包括例如电容器、电池、电容器-电池混合物和/或燃料电池的电子装置供电。一种具有改进的电极组分的储能装置(例如锂离子电容器)可以帮助改善电容器的电气性能。
技术实现思路
为了总结本专利技术以及实现的在现有技术之上的优势，本文描述了本专利技术的某些目标和优势。并非所有这些目标或优势都可以在本专利技术的任何特定实施例中实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本专利技术可以以实现或优化本文所教授的一种或多种优势的方式来体现或实现，而不一定实现本文中可能教授或建议的其他目标或优势。在第一方面中，本文提供了一种用于在储能装置中使用的电极，包括独立的干电极膜，其包含：干碳颗粒；以及干超纤维化粘结剂颗粒；以及集流体。在第一方面的实施方式中，干电极膜的厚度约为50μm至约120μm。在第一方面的实施方式中，电极是阳极。在第一方面的实施方式中，独立的干电极膜进一步包含导电碳。在第一方面的实施方式中，电极膜包含约占1质量％至约5质量％的导电碳。在第一方面的实施方式中，电极与包含锂盐的电解质离子接触。在第一方面的实施方式中，电解质进一步与阴极离子接触。在第一方面的实施方式中，干超纤维化粘结剂颗粒包含约3wt％至约7wt％的独立的干电极膜。在第一方面的实施方式中，提供了包括电极的锂离子电容器。在第二方面中，提供了一种用于制造干储能装置电极膜的方法，包括：形成第一干电极混合物，该第一干电极混合物包含干碳颗粒和干可纤维化粘结剂颗粒；纤维化干电极膜混合物中的粘结剂，以在电极膜混合物内形成超纤维化基体；以及压延超纤维化电极膜混合物，以形成独立的超纤维化电极膜。在第二方面的实施方式中，其中该方法是基本上不使用处理添加剂的干方法。在第二方面的实施方式中，该方法进一步包括使独立电极膜与集流体接触以形成第一电极。在第二方面的实施方式中，该方法进一步包括形成第二电极，以及在第一电极和第二电极之间插入隔膜。在第二方面的实施方式中，第一电极是阳极。在第二方面的实施方式中，独立的干电极膜具有约为50μm至约120μm的厚度。在第二方面的实施方式中，干超纤维化粘结剂颗粒包含约3wt％至约7wt％的超纤维化基体。在第二方面的实施方式中，形成第一混合物进一步包括向第一混合物中添加导电碳颗粒。在第二方面的实施方式中，第一混合物包括约1质量％至约5质量％的导电碳颗粒。在第二方面的实施方式中，超纤维化粘结剂包括：纤维化干电极膜混合物中的粘结剂以形成第一纤维化基体；解构(destructuring)第一纤维化基体以形成碳颗粒和纤维化粘结剂颗粒的粉状混合物；以及纤维化粉状混合物以形成第二纤维化基体，其中第二纤维化基体包含超纤维化基体。附图说明本专利或申请文件包括至少一幅彩色附图。带彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将根据要求和必要的费用支付由官方提供。本公开的这些和其他特征、方面和优点是参照某些实施方式的附图来描述的，其旨在说明某些实施方式，而不是限制本专利技术。图1示出了根据一个实施方式的储能装置的示例的侧面横截面示意图。图2是示出了用于制造电极膜的过程的示例的工艺流程图。图3是列出了具有包括不同类型的导电性促进添加剂的阳极的锂离子电容电池的相应等效串联电阻性能的表格。图4是示出了用于制造具有降低厚度的电极膜的方法的示例工艺流程图。图5A是用于电极膜压延线的退绕机的示意图。图5B是图5A中所示的退绕机的一部分的更详细的示意图。图6A和图6B分别描绘了由本领域已知的通过干电极工艺(图6A)和通过超纤维化粘结剂的干电极工艺(图6B)制造的电极膜的SEM(扫描电镜)图像。图7提供了具有由本文提供的方法制造的阳极的锂离子电容器的各种实施方式的表格数据。具体实施方式尽管下文描述了某些实施方式和示例，但本领域的技术人员将理解本专利技术超出具体公开的实施方式和/或用途以及明显的修改和其等效。因此，本文公开的本专利技术的范围不应受下文所述的任何特定实施方式的限制。在一些实施方式中，提供了一种具有改进的电气和/或机械性能的储能装置，例如锂离子电容器(LiC)。在一些实施方式中，该装置可以具有包括改进的电极膜组分的电极，其反过来可以提供改进的电气和/或机械性能。在一些实施方式中，电极可以是阳极和/或阴极。本文的实施方式可以包括用于电极膜的材料的混合物、电极膜、电极、储能装置和相关方法，与传统工艺相比，具有增加的粘结剂材料的纤维化，或如本文进一步描述和定义的“超纤维化”。许多电气和/或机械性能的优点可以通过增加粘结剂的纤维化来实现。例如，粘结剂的附着力和这种膜强度可以通过增加粘结剂的纤维化来提高。这样的实施方式可以允许使用相同数量或更少的粘结剂来制造更薄的膜，比起具有没有被纤维化的粘结剂的类似膜。使用较薄的膜可以有利于干电极膜技术，由于干电极膜的独立性和其他因素，其通常比湿电极工艺有更厚的膜。此外，粘结剂重量百分比(“粘结剂负载”)与电极膜中的某些其他材料(如导电材料)成比例的任何下降都具有电气性能方面的好处。例如，相对于使用传统的纤维化粘结剂的传统膜，使用超纤维化粘结剂和降低的装载在电极膜中的粘结剂也可以降低使用该膜的装置中不期望的电气串联电阻(ESR)。在一些实施方式中，阳极和/或阴极的电极膜可以包含可纤维化粘结剂材料和另一电极材料，例如碳。该电极膜可以在保持期望的机械性能的同时具有减少的粘结剂材料的量。这种期望的机械性能可以与例如储能装置的制造过程的一种或多种步骤所需的机械性能有关。例如，当使用干制造方法制造电极时，独立的电极膜可以有利地提供足够的稳定性，以便在将该膜粘附到集流体之前进行轧制、处理等。此外，增加粘结剂材料的纤维化可有利地促进能够承受压延线张力的较薄电极膜的形成。在一些实施方式中，包括增加的纤维的量、较大的纤维表面积和/或较长的纤维的电极膜可以具有减少的厚度，同时表现出足够的机械强度以在膜的制造期间保持期望的膜的完整性。用于制造电极膜的方法可以包括使用降低的速度和/或增加的处理压力的纤维化过程，从而使得相对于先前已知的传统电极膜纤维化过程，可以增加粘结剂材料的纤维化。例如，增加的纤维化可以提供增加的纤维的量、更大的纤维表面积和/或来自粘结剂材料的更长的纤维，以便在使用相对于先前已知的传统电极膜纤维化过程的减少数量的粘结剂材料的同时能够保持期望的机械性能。据信这样的增加的纤维的量、更大的纤维表面积和/或更长的纤维使得电极膜中具有更有效的基体结构，从而提供了本文所描述的一种或多种优点。在一些实施方式中，与先前的干电极技术相比，更有效的基体结构可以导致电极膜的长度、抗剪切、压缩和/或扭应力增加、膜厚度减小、膜密度增加以及粘结剂负载减少。在某些实施方式中，电极膜是独立的电极膜，其具有如本文提供的减少的粘结剂负载。在某些实施方式中，电极膜是一种独立的电极膜，其包含超纤维化粘结剂颗粒和碳颗粒。如本文提供的，超纤维化粘结剂颗粒是根据本文工艺(例如工艺200和/或400)制造的粘结剂颗粒，包其括纤维化、还原后再纤维化的粘结剂颗粒；在与传统纤维化技术相比，具有较高压力、较低速度、较低进给率和/或更长的持续时间下纤维化的粘结剂颗粒；根据纤维的量、纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在储能装置中使用的电极，包括：独立的干电极膜，包括干碳颗粒；和干超纤维化粘结剂颗粒；以及集流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.01 US 62/302,0561.一种用于在储能装置中使用的电极，包括：独立的干电极膜，包括干碳颗粒；和干超纤维化粘结剂颗粒；以及集流体。2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述干电极膜具有约50μm至约120μm的厚度。3.根据权利要求1所述的电极，其中，所述电极是阳极。4.根据权利要求1所述的电极，其中，所述独立的干电极膜进一步包含导电碳。5.根据权利要求1所述的电极，其中，所述电极膜包含约1质量％至约5质量％的导电碳。6.根据权利要求1所述的电极，其中，所述电极与包含锂盐的电解质是离子接触的。7.根据权利要求5所述的电极，其中，所述电解质还与阴极是离子接触的。8.根据权利要求1所述的电极，其中，所述干超纤维化粘结剂颗粒包含约5wt％至约7wt％的所述独立的干电极膜。9.一种锂离子电容器，包括权利要求1所述的电极。10.一种用于制造干储能装置电极膜的方法，包括：形成第一干电极混合物，所述第一干电极混合物包含干碳颗粒和干可纤维化粘结剂颗粒；超纤维化干电极膜混合物中的所述粘结剂，以在所述电极膜混合物内形成超纤维化基体；以及压延超纤维化的电极膜混合物以形成独立的超纤维化电极膜。11.根据权利要求10所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑塔那姆·拉曼，詹姆斯·博肯哈根，习笑梅，叶向荣，
申请(专利权)人：麦斯韦尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US