用于预锂化能量存储装置的组合物和方法制造方法及图纸

能量存储装置可包括正极、负极以及在正极和负极之间的隔膜。电极中的至少一个可以包括通过干法制备的电极膜。电极膜和/或电极可以包括预锂化材料。还描述了用于制造电极和/或电极膜的方法和设备。电极膜的方法和设备。电极膜的方法和设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预锂化能量存储装置的组合物和方法
[0001]引用结合的任何优先权申请
[0002]本申请要求2019年1月15日提交的美国临时专利申请第62/792,544号的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及能量存储装置，特别地涉及能量存储装置电极的组合物和制造方法。

技术介绍

[0004]各种类型的能量存储装置可以用于为电子装置供电，包括例如电容器、蓄电池、电容器
‑
蓄电池混合动力和/或燃料电池。具有使用改进的电极配方和/或制造方法制备的电极的能量存储装置，例如传统的或固态的锂离子电容器或电池，可以促进改进的电容器电性能。具有使用改进的电极配方和/或制造方法制备的电极的锂离子电容器或电池可表现出改进的循环性能、降低的等效串联电阻(ESR)值、增加的功率密度性能和/或增加的能量密度性能。改进的电极配方和/或制造方法还可以促进能量存储装置制造的较低成本。

技术实现思路

[0005]为了概述本公开以及相对于现有技术实现的优点，在本文描述了本公开的某些目的和优点。在任何特定实施方案中，并非所有这些目的或优点都可以实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本专利技术可以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式实施或执行，而不必实现本文所教导或建议的其他目的或优点。
[0006]在第一方面，提供了一种能量存储装置的干电极膜。干电极膜包括干活性材料。干电极膜还包括干粘结剂。干电极膜另外包括分布在整个干活性材料和干粘结剂中的干预锂化材料(prelithiating material)。干电极膜是自支撑的(free
‑
standing，自立式的)。
[0007]在干电极膜的一些实施方案中，干预锂化材料是Li2O2。在一些实施方案中，干活性材料是干正极活性材料。在一些实施方案中，干正极活性材料包含硫或含硫的材料。
[0008]在第二方面，提供了一种制造能量存储装置的干电极膜的方法。该方法包括混合干预锂化材料和干导电碳添加剂以形成第一干混合物。该方法还包括将第一干混合物与干活性材料混合以形成第二干混合物。该方法还包括将干可原纤化粘结剂加入到第二干混合物中以形成干电极膜混合物。该方法还包括使干电极膜混合物中的干粘结剂原纤化(fibrillizing)。
[0009]在该方法的一些实施方案中，该方法还包括压延干电极膜混合物以形成自支撑干电极膜。在一些实施方案中，将第一干混合物与干活性材料混合还包括将干碳材料和干导电碳材料混合以形成第二干混合物。在一些实施方案中，进行混合干预锂化材料和干导电碳添加剂，使得第一混合物的温度为至多约100℃。在一些实施方案中，混合干预锂化材料和干导电碳添加剂导致预锂化材料的初级颗粒和导电碳添加剂之间的电接触。在一些实施方案中，在没有过度加热第一干混合物的情况下进行混合干预锂化材料和干导电碳添加
剂。在一些实施方案中，干预锂化材料与干导电碳添加剂的比例为约5:1至约5:3。
[0010]所有这些实施方案均旨在落入本文所公开的本专利技术的范围内。从以下参考附图对优选实施方案的详细描述中，这些和其他实施方案对于本领域技术人员将变得显而易见，本专利技术不限于所公开的任何特定优选实施方案。
附图说明
[0011]参考某些实施方案的附图描述了本公开的这些和其他特征、方面和优点，这些附图旨在说明某些实施方案而不是限制本专利技术。
[0012]图1是根据一个实施方案的预锂化能量存储装置的示意性截面图。
[0013]图2是示出了由包含预锂化材料的电极膜混合物制造电极膜的方法的一个实例的工艺流程图。
[0014]图3A示出了收到的过氧化锂的SEM图像。
[0015]图3B示出了以5比2的比例与SuperP炭黑混合的过氧化锂的SEM图像。
[0016]图4示出了浸没在水中的包含过氧化锂的层压电极的图像。
[0017]图5比较了包含2％过氧化锂的电化学电池与不含过氧化锂的对照电池相比的电化学曲线。
具体实施方式
[0018]本公开涉及用于能量存储装置的包括预锂化材料的电极膜及其制造方法。例如，可以将预锂化材料结合到电极膜中以补偿在相应能量存储装置的初始循环期间在电极上形成固体电解质中间相(SEI)层时消耗的锂。预锂化材料的反应还可产生气体，这可有益地增加电极的孔隙率。
[0019]定义
[0020]如本文所用，术语“蓄电池(battery，电池，电池组)”和“电容器”应被赋予本领域普通技术人员对其理解的普通和习惯含义。术语“蓄电池”和“电容器”互不排斥。电容器或蓄电池可以指可以单独操作或作为多电池系统的组件操作的单个电化学电池。
[0021]如本文所提供的，“自支撑”电极膜是结合有粘结剂基质结构的电极膜，该粘结剂基质结构足以支撑膜或层并保持其形状，使得电极膜或层可以是自支撑的。当结合到能量存储装置中时，自支撑电极膜或活性层(active layer)是结合这种粘结剂基质结构的一种。通常，并且取决于所采用的方法，这样的电极膜或活性层足够坚固以在没有任何外部支撑元件(例如集电器、支撑腹板或其他结构)的情况下用于能量存储装置制造过程中，尽管支撑元件可以用于促进能量存储装置制造过程。例如，“自支撑”电极膜可以具有足够的强度以在没有其他支撑元件的情况下在电极制造过程中被卷起、处理和展开。干电极膜，例如正极电极膜或负极电极膜，可以是自支撑的。
[0022]如本文所提供的，“无溶剂”电极膜是不包含可检测的加工溶剂、加工溶剂残留物或加工溶剂杂质的电极膜。干电极膜，例如仅用干组分制造的正极电极膜或负极电极膜，可以是无溶剂的。
[0023]“湿”电极、“湿法”电极或浆液电极是通过至少一个步骤制备的电极或包括通过至少一个步骤制备的电极膜，该步骤涉及活性材料、粘结剂和任选的添加剂的浆液，即使随后
的干燥步骤从电极或电极膜中去除水分。因此，湿电极或湿电极膜将包括至少一种或多种加工溶剂、加工溶剂残留物和/或加工溶剂杂质。
[0024]除非另有明确说明或在所使用的上下文中以其他方式理解，否则条件语言例如“可以(can)”、“可以(could)”、“可能(might)”或“可能(may)”通常旨在传达某些实施方案包括，而其他实施方案不包括某些特征、要素和/或步骤。因此，这种条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施方案以任何方式所要求的特征、要素和/或步骤，或者一个或多个实施方案必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、要素和/或步骤是否包括在内或将在任何特定实施方案中执行的逻辑。
[0025]除非另外特别说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”的连接语在上下文中通常被用来理解为传达项目、术语等可以是X、Y或Z。因此，这种连接语通常不旨在暗示某些实施方案要求X的至少一个、Y的至少一个和Z的至少一个的存在。
[0026]本文所用的程度语言，例如本文所用的术语“大约(approximately)”、“约(about)”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能量存储装置的干电极膜，包括：干活性材料；干粘结剂；和均匀地分布在整个所述干活性材料和所述干粘结剂中的干预锂化材料，其中所述干电极膜是自支撑的。2.根据权利要求1所述的干电极膜，其中所述干预锂化材料选自由以下组成的组：Li2O、Li2O2、Li2S、Li3N、LiN3、LiF、Li5FeO4、Li2NiO2、Li6CO4和Li2MoO3或其组合。3.根据权利要求1所述的干电极膜，其中所述干预锂化材料为Li2O2。4.根据权利要求1所述的干电极膜，其中所述干预锂化材料占所述干电极膜的约0.5
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10wt％。5.根据权利要求1所述的干电极膜，其中所述干活性材料是干正极活性材料。6.根据权利要求5所述的干电极膜，其中所述干正极活性材料包含硫或含硫的材料。7.一种能量存储装置，包括权利要求1所述的干电极膜。8.根据权利要求7所述的能量存储装置，其中所述能量存储装置为蓄电池。9.一种能量存储装置的干电极膜的制造方法，包括：混合干预锂化材料和干导电碳添加剂以形成第一干混合物；将所述第一干混合物与干活性材料混合以形成第二干混合物；将干可原纤化粘结剂加入到所述第二干混合物中以形成干电极膜混合物；和使所述干电极膜混合物中的干粘结剂原纤化。10.根据权利要求9所述的方法，还包括压延所述干电极膜混合物以形成自支撑干电极膜。11.根据权利要求10所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子瀛，希厄，
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：