在电池电极内产生可变密度的方法和系统技术方案

一种在机动车辆的电池电极内产生可变密度的方法，包括以下中的一个或多个步骤：提供集电器；在该集电器的第一表面上施加第一层活性电极材料；以及用第一纹理辊压延该第一层活性电极材料,以在该第一层活性电极材料的表面上产生纹理几何形状，该第一层活性电极材料的密度梯度与该纹理几何形状成比例。密度梯度与该纹理几何形状成比例。密度梯度与该纹理几何形状成比例。

【技术实现步骤摘要】
在电池电极内产生可变密度的方法和系统


[0001]本公开涉及用于机动车辆的电池电极。更具体地，本公开涉及在电池电极内产生可变密度的方法和系统。

技术介绍

[0002]越来越多的机动车辆由电动机或将电动机与内燃机组合成的混合系统提供动力。电动机通常从具有多个电池单元的电池组接收能量。这些电池单元的电极，特别是厚电极，增加了容量但却阻碍了其他性能特性,例如充电速率。
[0003]因此，虽然当前的电池电极实现了其预期的目的，但是仍需要一种新的、改进的系统和方法来产生具有可变密度的电池电极以优化电池单元的性能。例如，需要生产容量增加同时允许快速充电的电池单元。

技术实现思路

[0004]根据若干方面，一种在机动车辆的电池电极内产生可变密度的方法，包括以下中的一个或多个步骤：提供集电器；在该集电器的第一表面上施加第一层活性电极材料；以及用第一纹理辊压延该第一层活性电极材料,以在该第一层活性电极材料的表面上产生纹理几何形状，该第一层活性电极材料的密度梯度与该纹理几何形状成比例。
[0005]在本公开的另一方面，该纹理辊包括多个突起。
[0006]在本公开的另一方面，该活性电极材料层的表面上的多个突起的接触角决定密度梯度的方向。
[0007]在本公开的另一方面，辊压力和纹理深度决定该活性电极材料层的压实量。
[0008]在本公开的另一方面，多个突起中的每一个都具有圆锥形状。
[0009]在本公开的另一方面，多个突起中的每一个都具有截头圆锥形状。
[0010]在本公开的另一方面，该方法还包括在该第一层活性电极材料上施加附加的一层或多层活性电极材料，其中每一层都用该纹理辊压延。
[0011]在本公开的另一方面，该方法还包括在该集电器的第二表面上施加第一层活性电极材料，以及用第二纹理辊压延该集电器的第二表面上的该第一层活性电极材料，以在该集电器的第二表面上的该第一层活性电极材料的表面上产生纹理几何形状。
[0012]在本公开的另一方面，该方法还包括干燥该第一层活性电极材料。
[0013]在本公开的另一方面，该方法还包括用光滑辊压延该第一层活性电极材料。
[0014]根据若干方面，一种在机动车辆的电池电极内产生可变密度的系统，包括集电器、施加在该集电器的第一表面上的第一层活性电极材料，以及第一纹理辊，用于对该第一层活性电极材料进行压延以在该第一层活性电极材料的表面上产生纹理几何形状，该第一层活性电极材料的密度梯度与该纹理几何形状成比例。
[0015]在本公开的另一方面中，该纹理辊包括多个突起。
[0016]在本的另一方面，该活性电极材料层的表面上的多个突起的接触角决定密度梯度
的方向。
[0017]在本公开的另一方面，辊压力和纹理深度决定该活性电极材料层的压实量。
[0018]在本公开的另一方面，多个突起中的每一个都具有圆锥形状。
[0019]在本公开的另一方面，多个突起中的每一个都具有截头圆锥形状。
[0020]在本公开的另一方面，在该第一层活性电极材料上施加附加的一层或多层活性电极材料，其中每一层都用该纹理辊压延。
[0021]在本公开的另一方面，干燥该第一层活性电极材料。
[0022]在本公开的另一方面，用平滑辊压延该第一层活性电极材料。
[0023]根据若干方面，一种在机动车辆的电池电极内产生可变密度的系统包括：集电器；施加在该集电器的第一表面上的一层或多层活性电极材料；施加在该集电器的第二表面上的一层或多层活性电极材料；第一纹理辊，用于压延施加在该集电器的第一表面上的一层或多层活性电极材料的每一层，以在施加在该集电器的第一表面上的一层或多层活性电极材料中产生密度梯度，该密度梯度与该纹理几何形状成比例；以及第二纹理辊，用于压延施加在该集电器的该第二表面上的该一层或多层活性电极材料中的每个层，以在该集电器的第二表面上的该一层或多层活性电极材料中产生密度梯度，该密度梯度与该纹理几何形状成比例。
[0024]根据本公开提供的描述，进一步的适用范围将变得明显。应当理解，说明书和具体实施例只是为了举例说明，而不是为了限制本专利技术的范围。
附图说明
[0025]本文中描述的附图仅用于说明，并不用于以任何方式限制本公开的范围。
[0026]图1示出根据示例性实施例的用于生产电池电极的系统；
[0027]图2为根据示例性实施例的图1所示系统的压延辊的特写视图；
[0028]图3为根据示例性实施例的图2所示压延辊的外表面上的突起的特写视图；
[0029]图4为根据示例性实施例的图1所示的系统生产的电极的侧视图；
[0030]图5为根据示例性实施例的图4所示的电极的透视图；
[0031]图6A、6B和6C为生产根据示例性实施例的电极的方法的示图；以及
[0032]图7为生产根据示例性实施例的电极的另一种方法的示图。
具体实施方式
[0033]以下描述本质上只是示例性的，并不是为了限制本公开、应用或用途。
[0034]参见图1，示出了一种根据本公开的原理的用于生产机动车辆的电池电极的系统10。该系统10包括一个或一对辊12，用于压延施加在集电器16的一侧或两侧的活性电极材料18，以形成电极14，该电极14是电池单元中的阳极或阴极。
[0035]转向图2和图3，辊12包括从外表面20延伸的一组突起22。在一些布置中，突起22具有如图2和3所示的截头圆锥形状，以在外表面20上产生凹陷，但在其它布置中，突起22可具有任何其它合适的形状。然而，可为外表面20考虑其它纹理表面。例如，在一些布置中，在该外表面20上滚花以在该表面20上产生期望的纹理。
[0036]通过将该活性电极材料18纹理化，系统10能够生产具有可变密度的活性电极材料
18的电极14。例如，如图4和5所示，用纹理压延辊12辊压该活性电极材料18以在该活性电极材料18的表面26上产生凹陷24。这些凹陷进而压实该活性电极材料18。压实导致从表面26朝向该集电器16形成密度梯度。该密度梯度总体上是连续的，但出于举例说明的目的，在图4和图5中举例说明三层18a、18b和18c。因此，层18c比层18b更致密，层18b又比层18a更致密。因此，层18a具有最低密度或最高孔隙率的活性电极材料18，而层18c具有最高密度或最低孔隙率的活性电极材料18。因此，层18c具有较高的能量密度但离子扩散较低，例如，Li离子扩散，而层18a具有较低的能量密度但离子扩散较高。
[0037]因此，较厚的活性电极材料18层会增加容量，而孔隙率梯度允许例如Li离子在较高孔隙率(较低密度)区域(例如在层18a)中更快速地扩散。Li离子扩散更快使得充电更快且充电速率更高。
[0038]还要注意，密度梯度与由辊12产生的活性电极材料18的纹理的几何形状成比例。纹理接触角和面积决定了梯度方向，并且由辊12施加在活性电极材料18上的辊压力和该凹陷24本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在机动车辆的电池电极内产生可变密度的方法，所述方法包括：提供集电器；在所述集电器的第一表面上施加第一层活性电极材料；以及用第一纹理辊压延所述第一层活性电极材料以在所述第一层活性电极材料的表面上产生纹理几何形状，所述第一层活性电极材料的密度梯度与所述纹理几何形状成比例。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纹理辊包括多个突起。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述活性电极材料层的表面上的所述多个突起的接触角决定所述密度梯度的方向。4.根据权利要求2所述的方法，其中，辊压力和纹理深度决定所述活性电极材料层的压实量。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个突起中的每一个都具有圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
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：