用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法技术

本发明专利技术涉及用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法。一种负极组件片，其包括夹在一对隔板层之间的锂金属层，以简化锂金属的处理，从而促进快速有效的堆叠的卷芯的组装。在一些实施方式中，隔板层被压力层压至锂金属层而无需任何粘合剂。在一些实施方式中，堆叠的卷芯是通过将负极组件片与正极片交替地堆叠来制造。在一些实施方式中，在将一个或多个隔板层压至锂金属层之前，将有益于锂金属层的功能性涂层提供给一个或多个隔板层。还描述了使用根据本公开的方面制造的堆叠的卷芯制成的锂金属电池。

【技术实现步骤摘要】
用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法相关申请数据本申请要求于2019年3月1日提交的名称为“NEWSTACKJELLY-ROLLSTRUCTUREUSINGLAMINATIONONLITHIUM-METALANODE”的美国临时专利申请第62/812,472号和于2019年4月8日提交的名称为“NEWSTACKJELLY-ROLLSTRUCTUREUSINGLAMINATIONONLITHIUM-METALANODE”的美国临时专利申请第62/830,620号以及于2019年4月11日提交的名称为“NEWSTACKJELLY-ROLLSTRUCTUREUSINGLAMINATIONONLITHIUM-METALANODE”的美国临时专利申请第62/832,665号的优先权的利益，其每一个通过引用全部并入本文。
本专利技术大体上涉及电化学装置领域。特别地，本专利技术涉及用于锂金属电池的负极组件，以其制备的锂金属电池及相关方法。
技术介绍
由于其高的重量和体积能量密度，锂金属电池具有成为许多需要此类特性的应用(包括电动汽车和移动电子设备等)的首选电池的潜力。然而，锂金属电池的制造具有必须克服的挑战，以使生产锂金属电池的成本在经济上可行。一些挑战来源于锂金属的固有特性。锂金属是发火金属，由于其“粘性”，轻便和柔软度，与其一起使用具有挑战性，尤其是在大规模生产的情况下，特别是在处理和加工薄层(例如，小于20微米)时，这对于在商业级锂金属电池中使用可能是理想的。专利技术内容在一些方面，本公开涉及一种制造锂金属电池的方法。该方法包括：组装堆叠的卷芯，该堆叠的卷芯的组装包括：提供多个负极组件片，每个负极组件片包括被压力层压在第一隔板和第二隔板之间的锂金属层；提供多个正极片；并且将负极组件片和多个正极片彼此交替地堆叠，以形成堆叠的卷芯。在该方法的一个或多个实施方式中，形成负极组件片，其中，该形成包括：形成包括第一隔板、锂金属层和第二隔板的层压幅材(web)；并切割该层压幅材，以形成负极组件片。在该方法的一个或多个实施方式中，形成该层压幅材包括：使第一隔板和第二隔板与锂金属接触以形成多层结构，并向该多层结构施加压力以形成层压幅材。在该方法的一个或多个实施方式中，向多层结构施加压力包括将多层结构输送通过夹辊。在该方法的一个或多个实施方式中，该第一隔板包括用于锂金属层的功能性涂层，并且该功能性涂层与锂金属层接触。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括陶瓷材料。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括氟化锂。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括碳酸锂。在该方法的一个或多个实施方式中，形成负极组件片，其中，该形成包括：形成包括第一隔板、锂金属层和第二隔板的层压幅材；其中，该第一隔板包括与锂金属层接触的功能性涂层；并切割该层压幅材以形成负极组件片。在该方法的一个或多个实施方式中，形成该层压幅材包括：使第一隔板和第二隔板与锂金属接触以形成多层结构，并向该多层结构施加压力以形成层压幅材。在该方法的一个或多个实施方式中，将功能性涂层施加到多孔隔板主体上以形成第一隔板。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括陶瓷材料。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括氟化锂。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括碳酸锂。在该方法的一个或多个实施方式中，向多层结构施加压力包括将多层结构输送通过夹辊。在该方法的一个或多个实施方式中，将堆叠的卷芯放置在壳体的内部。在该方法的一个或多个实施方式中，将电解质添加到壳体的内部并密封壳体。在该方法的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有小于20微米的厚度。在该方法的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有小于10微米的厚度。在该方法的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有一片状区域，并且负极组件片还包括跨过该片状区域与锂金属层接触的集电器层。在该方法的一个或多个实施方式中，该集电器层被嵌入锂金属层中，使得锂金属存在于集电器层的两侧。在一些方面，本公开涉及一种制造负极组件的方法。该方法包括提供锂金属层，该锂金属层具有第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面；提供具有用于锂金属层的功能性涂层的第一隔板；使功能性涂层和锂金属层的第一侧面彼此接触；并使第一隔板和锂金属层彼此压力层压以形成负极组件。在该方法的一个或多个实施方式中，将功能性涂层施加到多孔隔板主体上以形成第一隔板。在该方法的一个或多个实施方式中，压力层压使用夹辊。在该方法的一个或多个实施方式中，该方法以卷到卷工序(roll-to-rollprocess)进行。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括陶瓷材料。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括氟化锂。在该方法的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括碳酸锂。在该方法的一个或多个实施方式中，提供第二隔板；使第二隔板和锂金属层的第二侧面彼此接触；并使第一隔板、锂金属层和第二隔板彼此压力层压以形成负极组件。在该方法的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有一片状区域，并且负极组件片还包括跨过该片状区域与锂金属层接触的集电器层。在该方法的一个或多个实施方式中，该集电器层被嵌入锂金属层中，使得锂金属存在于集电器层的两侧。在一些方面，本公开涉及一种负极组件，包括具有第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面的锂金属层；和第一隔板，其具有表面和用于该表面的锂金属层的功能性涂层，其中，在具有与锂金属层接触的功能性涂层的锂金属层的第一侧面上，第一隔板被压力层压至锂金属层。在该负极的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括陶瓷材料。在该负极的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括氟化锂。在该负极的一个或多个实施方式中，该功能性涂层包括碳酸锂。在该负极的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有小于20微米的厚度。在该负极的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有小于10微米的厚度。在该负极的一个或多个实施方式中，第二隔板与锂金属层在锂金属层的第二侧面上被压力层压。在该负极的一个或多个实施方式中，该锂金属层具有一片状区域，并且负极组件片还包括跨过该片状区域与锂金属层接触的集电器层。在该负极的一个或多个实施方式中，该集电器层被嵌入锂金属层中，使得锂金属存在于集电器层的两侧。在一些方面，本公开涉及一种锂金属电池，包括：磁芯体，该磁芯体包括多个负极组件片和与负极组件片交替地堆叠的多个正极片；其中，每个负极组件片包括：具有第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面的锂金属层；在锂金属层的第一侧面上被压力层压至锂金属层的第一隔板；以及在锂金属层的第二侧面上与锂金属层被压力层压的第二隔板；电解质溶液；和包含磁芯体的壳体及电解质溶液，以便电解质溶液使负极组件片的第一隔板和第二隔板饱和。...

【技术保护点】
1.一种制造锂金属电池的方法，所述方法包括：/n组装堆叠的卷芯，所述堆叠的卷芯的所述组装包括：/n提供多个负极组件片，每个所述负极组件片包括被压力层压在第一隔板和第二隔板之间的锂金属层；/n提供多个正极片；和/n将所述负极组件片和所述多个正极片彼此交替地堆叠，以形成所述堆叠的卷芯。/n

【技术特征摘要】
20190301 US 62/812,472;20190408 US 62/830,620;20191.一种制造锂金属电池的方法，所述方法包括：
组装堆叠的卷芯，所述堆叠的卷芯的所述组装包括：
提供多个负极组件片，每个所述负极组件片包括被压力层压在第一隔板和第二隔板之间的锂金属层；
提供多个正极片；和
将所述负极组件片和所述多个正极片彼此交替地堆叠，以形成所述堆叠的卷芯。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括形成所述负极组件片，其中，所述形成包括：
形成包括所述第一隔板、所述锂金属层和所述第二隔板的层压幅材；和
切割所述层压幅材，以形成所述负极组件片。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，形成所述层压幅材包括：使所述第一隔板和所述第二隔板与所述锂金属接触以形成多层结构，并向所述多层结构施加压力以形成所述层压幅材。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，向所述多层结构施加压力包括将所述多层结构输送通过夹辊。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一隔板包括用于所述锂金属层的功能性涂层，并且所述功能性涂层与所述锂金属层接触。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述功能性涂层包括陶瓷材料。


7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述功能性涂层包括氟化锂。


8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述功能性涂层包括碳酸锂。


9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙用圭，杰奎琳·洪，胡启朝，
申请(专利权)人：麻省固能控股有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG