用于制造厚的图案化含硅电极的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于包括具有大充电容量并且在电化学电池循环期间经历显著地体积膨胀和收缩的电活性材料的电化学电池的高性能电极，以及一种用于制造高性能电极的方法。高性能电极的电活性材料的厚度可大于或等于约1μm。形成高性能电极的方法包括使用选自由以下各项所构成的高速工艺图案化电活性材料以形成多个空隙空间：激光烧蚀、电子束加工、离子束铣削、滚压成形、压印、光刻及其组合。该多个空隙空间在电化学电池循环期间容纳体积膨胀和收缩，以最小化电极的开裂和损坏。

【技术实现步骤摘要】
用于制造厚的图案化含硅电极的方法引言本部分提供与本专利技术相关的背景信息，其并不一定是现有技术。本专利技术涉及厚的包含在循环期间经历大的体积变化的电活性材料(例如，含硅活性材料)的电极的图案化方法以及由其制成的图案化电极。高能量密度电化学电池(例如，锂离子电池组)可用在各种消费品和诸如混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)的车辆中。典型的锂离子电池组包括第一电极(例如，阴极)、第二电极(例如，阳极)、电解质材料和隔膜。通常，一组锂离子电池组电池电连接，以增加总体输出。锂离子电池组通过在负极和正极之间可逆地传递锂离子而运行。隔膜和电解质设在负极和正极之间。电解质适用于传导锂离子，并且可以是固体或液体形式。在电池组充电期间，锂离子从阴极(正极)流向阳极(负极)，而在电池组放电期间，锂离子则向相反方向流动。阳极和阴极材料与电解质的接触可在电极之间产生电势。当电极之间的外部电路中产生电子流，则电势通过电池组的电池中的电化学反应来维持。一组电池中的负极和正极中的每一个均连接至集电器(通常是金属，例如用于阳极的铜和用于阴极的铝)。在电池组使用期间，与两个电极相关联的集电器由外部电路连接，该外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造用于电化学电池的电极的方法，所述方法包括：图案化电活性材料层，以通过选自由以下各项所构成的组的高速工艺在其中形成多个空隙空间：激光烧蚀、电子束加工、离子束铣削、滚压成形、压印、光刻及其组合，其中，所述电活性材料层的厚度大于或等于约1μm，并且所述电活性材料层包括在所述电化学电池循环期间经历体积膨胀和收缩的电活性材料，其中，所述多个空隙空间容纳所述体积膨胀和收缩，以最小化循环期间所述电极的开裂和损坏。

【技术特征摘要】
2017.03.31 US 15/4757371.制造用于电化学电池的电极的方法，所述方法包括：图案化电活性材料层，以通过选自由以下各项所构成的组的高速工艺在其中形成多个空隙空间：激光烧蚀、电子束加工、离子束铣削、滚压成形、压印、光刻及其组合，其中，所述电活性材料层的厚度大于或等于约1μm，并且所述电活性材料层包括在所述电化学电池循环期间经历体积膨胀和收缩的电活性材料，其中，所述多个空隙空间容纳所述体积膨胀和收缩，以最小化循环期间所述电极的开裂和损坏。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述高速工艺的速度大于或等于约0.1米/秒。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述图案化步骤包括将激光引导至所述电活性材料层，以通过激光蚀刻或烧蚀形成所述多个空隙空间的图案。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述激光的波长大于对应于所述电活性材料层的带隙的参考波长。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述电活性材料层设在集电器上，并且所述激光对于所述电活性材料层而言是透明的并由所述集电器吸收，在所述电活性材料层和所述集电器之间的界面处引起等离子体产生和压力，从而导致移除所述界面上方的电活性材料层，以产生多个空隙空间。6.如权利要求3所述的方法，其中，所述激光的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖兴成，王宏亮，Q·张，M·W·维尔布鲁格，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US