薄膜参考电极及其制造方法、包括该电极的电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及薄膜参考电极及其制造方法、包括该电极的电化学装置。根据本公开的各个方面的制造电化学电池的参考电极组件的方法包括提供子组件，所述子组件包括隔板层和联接到所述隔板层的集电器层。所述方法还包括提供电极墨水，所述电极墨水包括电活性材料、粘结剂和溶剂。所述方法还包括通过将电活性前体层施加到所述集电器层来创建参考电极前体。所述电活性前体层覆盖所述集电器层的表面的表面区域的大于或等于约90%。所述电活性前体层包括所述电极墨水。所述方法还包括通过干燥所述电活性前体层以移除所述溶剂的至少一部分从而形成电活性层来创建所述参考电极组件。所述电活性层是固体且多孔的。

【技术实现步骤摘要】
薄膜参考电极及其制造方法、包括该电极的电化学装置
本公开涉及一种薄膜参考电极、包括薄膜参考电极的电化学装置以及制造薄膜参考电极的方法。
技术介绍
本节提供了与本公开相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。作为背景，高能量密度电化学电池，诸如，锂离子蓄电池，可以用于各种消费产品和车辆中，诸如，混合动力电动车辆（HEV）和电动车辆（EV）。典型的锂离子蓄电池、锂硫蓄电池和锂-锂对称蓄电池包括第一电极、第二电极、电解质材料和隔板（separator）。一个电极用作正电极或阴极，而另一个电极用作负电极或阳极。一堆叠蓄电池单元可以电连接，以增加总输出。可再充电的锂离子蓄电池通过使锂离子在负电极与正电极之间可逆地来回通过来操作。隔板和电解质被设置在负电极与正电极之间。电解质适用于传导锂离子，并且可以是固体（例如，固态扩散）或液体形式。锂离子在蓄电池的充电期间从阴极（正电极）移动到阳极（负电极），并且在蓄电池放电时在相反的方向上移动。可能需要对蓄电池或蓄电池的某些部件（诸如，阴极和阳极）进行电化学分析。
技术实现思路
本节提供了对本公开的概括性总结，并不是对其全部范围或所有特征的全面公开。在各个方面中，本公开提供了一种制造用于电化学电池的参考电极组件的方法。该方法包括提供子组件。该子组件包括隔板层和联接到隔板层的集电器层。隔板层是多孔的和电绝缘的。集电器层是导电的。方法还包括提供电极墨水。该电极墨水包括电活性材料、粘结剂和溶剂。方法还包括通过将电活性前体层施加到子组件的集电器层来创建参考电极前体。电活性前体层覆盖集电器层的表面的表面区域的大于或等于约90%。电活性前体层包括电极墨水。方法还包括通过干燥电活性前体层以移除溶剂的至少一部分从而形成电活性层来创建参考电极组件。电活性层是固体且多孔的。在一个方面中，创建参考电极前体包括将电极墨水旋涂到表面上。在一个方面中，旋涂是在大于或等于约500RPM至小于或等于约1,000RPM的旋转速度下执行的。在一个方面中，创建参考电极前体包括在一个方向上输送子组件。创建参考电极前体还包括将电极墨水施加到表面，使得电极具有第一厚度。创建参考电极前体还包括通过在电极墨水处引导流体以替代电极墨水的第一部分。流体具有层流。电活性前体层包括电极墨水的第二部分并且具有小于第一厚度的第二厚度。在一个方面中，方法还包括收集电极墨水的第一部分。在一个方面中，收集包括将电极墨水的第一部分的至少一部分接收在墨水托盘中，该墨水托盘被设置在子组件与电极墨水的第二部分相对的一侧上。在一个方面中，收集包括将电极墨水的第一部分的至少一部分接收在真空中。在一个方面中，施加电极墨水包括增材制造。在一个方面中，流体包括空气。在一个方面中，电活性层限定大于或等于约0.2μm至小于或等于约1μm的厚度。在一个方面中，电活性前体层覆盖基本上整个表面区域。在一个方面中，电活性层限定大于或等于隔板层的约第二孔隙率的第一孔隙率。在一个方面中，提供子组件包括将集电器层溅射到隔板层上。在一个方面中，集电器层限定大于或等于约25nm至小于或等于约100nm的厚度。在一个方面中，提供电极墨水包括通过使电活性材料、粘结剂和溶剂混合来制备电极墨水。溶剂以按重量计大于或等于约80%至按重量计小于或等于约99%的量存在。电活性材料是多个颗粒的形式。在一个方面中，方法还包括：在提供子组件之后和在创建参考电极前体之前，将掩模层施加到表面的区域。方法还包括：在创建参考电极前体之后，通过移除掩模层来创建凸片。在一个方面中，方法还包括通过将溶剂施加到电极墨水来移除表面的区中的电极墨水的一部分，从而创建凸片。在一个方面中，溶剂包括水。在各个方面中，本公开提供了用于电化学电池的参考电极组件。该参考电极组件包括隔板层、集电器层和电活性层。隔板层包括电绝缘材料并且是多孔的。集电器层联接至隔板层。集电器层包括导电材料。电活性层包括粘结剂和电活性材料。电活性层覆盖集电器层的表面的表面区域的大于或等于约90%。电活性层限定大于或等于约0.2μm至小于或等于约1μm的厚度。电活性层限定大于或等于隔板层的约第二孔隙率的第一孔隙率。在各个方面中，本公开提供了一种电化学电池。该电化学电池包括第一电极、第一集电器、第一隔板、第二电极、第二集电器、参考电极组件和电解质。第一电极包括第一电活性材料。第一集电器联接至第一电极。第一隔板是多孔的并且包括第一电绝缘材料。第二电极包括第二电活性材料。第二集电器联接至第二电极。参考电极组件被设置在第一电极与第一隔板之间。参考电极组件包括第二隔板、第三集电器和参考电极。第二隔板是多孔的并且包括第二电绝缘材料。第三集电器联接至第二隔板。第三集电器层包括导电材料。参考电极包括第三电活性材料。第一隔板被设置在第二电极与参考电极之间。电解质被设置在第一隔板的孔隙和第二隔板的孔隙内。参考电极覆盖第三集电器的表面的表面区域的大于或等于约90%。参考电极限定大于或等于约0.2μm至小于或等于约1μm的厚度。参考电极限定大于或等于隔板层的约第二孔隙率的第一孔隙率。本专利技术还提供了以下方案：方案1.一种制造用于电化学电池的参考电极组件的方法，所述方法包括：提供子组件，所述子组件包括隔板层和联接到所述隔板层的集电器层，所述隔板层是多孔的和电绝缘的，所述集电器层是导电的；提供电极墨水，所述电极墨水包括电活性材料、粘结剂和溶剂；通过将电活性前体层施加到所述子组件的所述集电器层上来创建参考电极前体，所述电活性前体层覆盖所述集电器层的表面的表面区域的大于或等于约90%，所述电活性前体层包括所述电极墨水；以及通过干燥所述电活性前体层以移除所述溶剂的至少一部分从而形成电活性层来创建所述参考电极组件，所述电活性层是固体且多孔的。方案2.根据方案1所述的方法，其中，所述的创建所述参考电极前体包括将所述电极墨水旋涂到所述表面上。方案3.根据方案2所述的方法，其中，所述旋涂是在大于或等于约500RPM至小于或等于约1,000RPM的旋转速度下执行的。方案4.根据方案1所述的方法，其中，创建所述参考电极前体包括：在一个方向上输送所述子组件；将所述电极墨水施加到所述表面上，使所述电极墨水具有第一厚度；以及通过在所述电极墨水处引导流体以替代所述电极墨水的第一部分，来形成所述电活性前体层，所述流体具有层流，所述电活性前体层包括所述电极墨水的第二部分并且具有小于所述第一厚度的第二厚度。方案5.根据方案4所述的方法，所述方法还包括收集所述电极墨水的所述第一部分。方案6.根据方案5所述的方法，其中，所述收集包括将所述电极墨水的所述第一部分的至少一部分接收在墨水托盘中，所述墨水托盘被设置在所述子组件与所述电极墨水的所述第二部分相对的一侧上。方案7.根据方案5所述的方法，其中，所述收集包括将所述电极墨水的所述第一部分的至少一部分接收在真本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于电化学电池的参考电极组件的方法，所述方法包括：/n提供子组件，所述子组件包括隔板层和联接到所述隔板层的集电器层，所述隔板层是多孔的和电绝缘的，所述集电器层是导电的；/n提供电极墨水，所述电极墨水包括电活性材料、粘结剂和溶剂；/n通过将电活性前体层施加到所述子组件的所述集电器层上来创建参考电极前体，所述电活性前体层覆盖所述集电器层的表面的表面区域的大于或等于约90%，所述电活性前体层包括所述电极墨水；以及/n通过干燥所述电活性前体层以移除所述溶剂的至少一部分从而形成电活性层来创建所述参考电极组件，所述电活性层是固体且多孔的。/n

【技术特征摘要】
20190920 US 16/5779341.一种制造用于电化学电池的参考电极组件的方法，所述方法包括：
提供子组件，所述子组件包括隔板层和联接到所述隔板层的集电器层，所述隔板层是多孔的和电绝缘的，所述集电器层是导电的；
提供电极墨水，所述电极墨水包括电活性材料、粘结剂和溶剂；
通过将电活性前体层施加到所述子组件的所述集电器层上来创建参考电极前体，所述电活性前体层覆盖所述集电器层的表面的表面区域的大于或等于约90%，所述电活性前体层包括所述电极墨水；以及
通过干燥所述电活性前体层以移除所述溶剂的至少一部分从而形成电活性层来创建所述参考电极组件，所述电活性层是固体且多孔的。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的创建所述参考电极前体包括将所述电极墨水旋涂到所述表面上。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述旋涂是在大于或等于约500RPM至小于或等于约1,000RPM的旋转速度下执行的。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，创建所述参考电极前体包括：
在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高婧，BJ科赫，李喆，A张，GV达希奇，
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