直接涂覆的隔离体和形成过程制造技术

本发明专利技术题为“直接涂覆的隔离体和形成过程”。储能设备，电池单元和电池可包括由方法产生的电池单元部件，所述方法包括在电极材料上方沉积第一隔离体层，其中第一隔离体层包括陶瓷材料。所述方法可包括在该第一隔离体层上方沉积第二隔离体层，其中该第二隔离体层包括粘合剂材料。所述方法还可包括干燥所述第二隔离体层以形成所述电池单元部件。

Direct Coated Isolator and Formation Process

The present invention is entitled \Directly coated isolator and formation process\. Energy storage devices, battery units and batteries may include battery unit components generated by the method, which includes depositing a first isolator layer above the electrode material, in which the first isolator layer includes ceramic material. The method can include depositing a second isolator layer above the first isolator layer, wherein the second isolator layer includes an adhesive material. The method may also include drying the second isolator layer to form the battery unit component.

【技术实现步骤摘要】
直接涂覆的隔离体和形成过程相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月28日提交的美国非临时申请15/907,762的优先权，该美国非临时申请要求于2017年11月16日提交的美国临时申请62/587,300的优先权，这两个申请的公开内容全文以引用方式并入本文用于所有目的。
本专利技术技术涉及电池和电池部件。更具体地讲，本专利技术技术涉及用于储能设备的改善的电池隔离体设计和构型。
技术介绍
在可再充电电池设计中，隔离体允许离子传输进行充电和放电，同时防止电极材料之间的电接触。由于电池设计利用不同的材料，并且体积密度方面继续增大，所以在循环期间可进一步对隔离体加压。
技术实现思路
储能设备，电池单元和电池可包括由方法产生的电池单元部件，所述方法包括在电极材料上方沉积第一隔离体层，其中第一隔离体层包括陶瓷材料。所述方法可包括在该第一隔离体层上方沉积第二隔离体层，其中该第二隔离体层包括粘合剂材料。所述方法还可包括干燥所述第二隔离体层以形成所述电池单元部件。在一些实施方案中，所述方法可以包括在第一隔离体层上方润湿形成第二隔离体层。第一隔离体层可包括致孔剂。所述方法还可包括在沉积第二隔离体层之前干燥第一隔离体层。所述方法还可包括将所述第一隔离体层暴露于能量源以溶解所述致孔剂的至少一部分。能量源可为紫外线源、电子束源或热。该电极材料可形成在集电器上方。第一隔离体层或第二隔离体层中的至少一者可延伸超过电极材料的横向边缘以接触集电器。所述方法可包括对电池单元部件进行切割。这种切割可以形成集电体的接片区域，并且接片区域可以部分地涂覆在具有第一隔离体层或第二隔离体层中的至少一者的一个或多个表面上。陶瓷材料可为或包括化合物，所述化合物包括包含选自下列元素的元素：铝、硼、镁、硅、钛、钇或锆。粘合剂材料可以是或包括丙烯酸酯或聚偏二氟乙烯(“PVDF”)。电极材料可以是阳极电极材料。本专利技术技术还包括用于制造电池单元部件的附加方法。所述方法可包括在集电器上施加电极材料。可不连续施加电极材料以保持跨集电器的横向间隙，其中集电器的表面保持暴露在横向间隙内。所述方法还可包括施加覆盖电极材料的隔离体材料。隔离体材料可在跨集电器的横向间隙内延伸。可不连续地施加隔离体材料以保持集电器的表面的一部分暴露于跨集电器的横向间隙内。在一些实施方案中，所述方法还可包括切割集电器以形成电池单元电极。切割的电池单元电极可包括电极接片，使得集电器的一部分暴露于跨集电器的横向间隙内。施加该隔离体材料可包括在电极材料上方沉积包括陶瓷材料的第一隔离体层。施加隔离体层还可包括在所述第一隔离体层上方沉积包括粘合剂材料的第二隔离体层。第一隔离体层可包括致孔剂，并且所述方法还可包括将所述第一隔离体层暴露于能量源以至少部分地溶解所述致孔剂。本专利技术技术的实施方案还涵盖电池单元。所述电池单元可以包括第一集电器。阴极活性材料可沿着第一集电器设置。电池单元还可包括第二集电器。阳极活性材料可沿着第二集电器设置。所述电池单元还可以包括设置在阴极活性材料与阳极活性材料之间的隔离体。在一些实施方案中，隔离体可包括与阳极活性材料相邻的第一隔离体层。第一隔离体层可包括陶瓷材料。隔离体还可包括与阴极活性材料相邻的第二隔离体层。第二隔离体层可包括粘合剂材料。在一些实施方案中，第一隔离体层可通过小于约20μm的厚度来表征。陶瓷材料可包括化合物，所述化合物包括选自下列的元素：铝、硼、镁、硅、钛、钇或锆。第一隔离体层可包括贯穿第一隔离体层设置的微胶囊化材料。该微胶囊化材料可以包括封装在第二材料内的第一材料，并且第二材料可通过高于约100℃的击穿温度来表征。当第二材料暴露于击穿温度下足够长的时间时，第一材料可在第一隔离体层内流动并且填充第一隔离体层的孔，从而导致电池单元关闭。本技术可以提供优于常规技术的诸多优势。例如，本专利技术的隔离体可比常规设计在减小的外形厚度方面具有改善的机械完整性。另外，隔离体可通过减少产生的电池单元的拐角中的应力来表征，并且隔离体可提供免受切割毛刺的保护。这些和其他实施方案，以及其许多优点和特征，结合以下描述和附图更加以更详细地描述。附图说明可通过参考说明书和附图的其余部分来实现所公开的实施方案的特点和优点的进一步理解。图1示出了根据本技术的实施方案的储能设备的层的示意图。图2示出了根据本技术的一些实施方案的示例性隔离体的示意图。图3示出了根据本技术的一些实施方案的叠层电池的横截面示意图。图4示出了根据本技术的一些实施方案的叠层电池的横截面示意图。图5示出了根据本技术的一些实施方案的用于制造隔离体的制造工艺的示意图。图6示出了根据本技术的一些实施方案的产生的电池单元部件片材的示意性平面图。图7示出了根据本技术的一些实施方案的产生的电池单元部件的示意性横截面图。这些附图中的几个附图作为示意图包含在内。应当理解，附图仅用于示例性目的，并且除非具体表明按比例，否则不应被视为按比例。另外，作为示意图，提供附图以帮助理解，并且可不包括与实际表示相比的所有方面或信息，并且可包括用于示例性目的的放大材料。在附图中，类似的部件或特征部可以具有相同数字的参考标号。此外，相同类型的各种部件可以通过在参考标号后用在相似部件和/或特征部之间区分的字母来区分。如果在说明书中仅使用第一数字参考标号，则该描述适用于具有相同第一数字参考标号的任何一个类似部件和/或特征部，而与字母后缀无关。具体实施方式电池隔离体在电池单元内提供多种功能。除了支持在阴极和阳极之间的离子传输，该材料限定两个部件的电接触以防止阴极和阳极材料之间的电短路。电池隔离体可通过平衡部件的若干特征来配制。例如，电池隔离体可包括基于与电极材料或电解质材料的兼容性，电化学稳定性，热稳定性，柔韧性和其他因素而选择的材料。电池隔离体也可包括部件的组合。例如，由于提供的多孔性，所以织造聚合物隔离体有时用于电池设计。然而，织造聚合物隔离体的问题在于它们可能不太热稳定，并且在操作期间或在滥用条件期间可能会收缩，这可能导致短路。更热稳定的设计可包括非织造聚合物和/或陶瓷隔离体。然而，这些设计可能失去机械灵活性和降低磁导率，并且可能需要由于制造限制增加的厚度。例如，具有小于几十微米厚度的陶瓷隔离体可表现出降低处理能力的易碎结构。陶瓷隔离体可能还缺少允许隔离体限制或减少滥用条件下电极之间的离子传输的关断能力。常规技术被限制为利用具有允许增加厚度的技术的陶瓷隔离体。例如，许多常规的移动设备可能不包括陶瓷隔离体，这是由于对隔离体厚度的约束，可能是陶瓷独立隔离体需要的厚度的一半。由于许多电极组件操作利用卷绕式或缠绕工艺，所以陶瓷隔离体可能不能缠绕，除非在厚度上保持超过几十微米。另外，致密陶瓷结构可通过降低透气率和降低离子传输速率来表征，这可能影响所产生的电池的操作。陶瓷隔离体还可通过借助电极活性材料的有限粘合性来表征。没有足够的粘合性，在操作期间活性材料可能膨胀或产生树突，影响产生的电池的循环寿命。本专利技术技术可通过形成隔离体来克服这些问题，所述隔离体包括具有陶瓷材料的第一层和包括粘合剂的第二层。层可以直接在其它另外单元材料上形成，它可以作为陶瓷材料的支撑部。这可产生可卷绕的电池单元部件，而通过优于常规材料的减小厚度来表征。根据本技术的一些实施方案的隔离体也可能包括另外特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造电池单元部件的方法，所述方法包括：在电极材料上方沉积第一隔离体层，其中所述第一隔离体层包括陶瓷材料；在所述第一隔离体层上方沉积第二隔离体层，其中所述第二隔离器层包括粘合剂材料；以及干燥所述第二隔离体层以形成所述电池单元部件。

【技术特征摘要】
2017.11.16 US 62/587,300;2018.02.28 US 15/907,7621.一种用于制造电池单元部件的方法，所述方法包括：在电极材料上方沉积第一隔离体层，其中所述第一隔离体层包括陶瓷材料；在所述第一隔离体层上方沉积第二隔离体层，其中所述第二隔离器层包括粘合剂材料；以及干燥所述第二隔离体层以形成所述电池单元部件。2.根据权利要求1所述的用于制造电池单元部件的方法，其中所述方法为在所述第一隔离体层上方润湿形成所述第二隔离体层。3.根据权利要求1所述的用于制造电池单元部件的方法，其中所述第一隔离体层包括致孔剂。4.根据权利要求3所述的用于制造电池单元部件的方法，还包括在沉积所述第二隔离体层之前干燥所述第一隔离体层。5.根据权利要求4所述的用于制造电池单元部件的方法，还包括将所述第一隔离体层暴露于能量源以溶解所述致孔剂的至少一部分。6.根据权利要求5所述的用于制造电池单元部件的方法，其中所述能量源包括紫外线源、电子束源或热源。7.根据权利要求1所述的用于制造电池单元部件的方法，其中所述电极材料形成在集电器上，并且其中所述第一隔离体层或所述第二隔离体层中的至少一者延伸超过所述电极材料的横向边缘以接触所述集电器。8.根据权利要求7所述的用于制造电池单元部件的方法，还包括对所述电池单元部件进行切割，其中所述切割形成所述集电器的接片区域，并且其中所述接片区域部分地涂覆在具有所述第一隔离体层或所述第二隔离体层中的至少一者的一个或多个表面上。9.根据权利要求1所述的用于制造电池单元部件的方法，其中所述陶瓷材料包括包含选自下列元素的化合物：铝、硼、镁、硅、钛、钇和锆。10.根据权利要求1所述的制造电池单元部件的方法，其中所述粘合剂材料包括丙烯酸酯或聚偏二氟乙烯(“PVDF”)。11.根据权利要求1所述的用于制造电池单元部件的方法，其中所述电极材料包括阳极电极材料。12.一种用于制造电池单元部件的方法，所述方法包括：在集电器上施加电极材料，其中不连续地施加所述电极材料以保持跨所述集电器的横向间隙，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳敏勇，R·M·曼克，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US