通过轧制制得电极的制造方法技术

本发明专利技术公开了通过轧制制得电极的制造方法。制造电化学电池的电极的方法包括提供包含电活性材料、粘结剂和溶剂的掺混物。方法进一步包括轧制掺混物以形成片材，并由片材形成多层堆叠体。方法进一步包括通过实施多次相继轧制形成电极膜前体，所述多次相继轧制各自包括轧制堆叠体通过第一间隙。多次相继轧制包括第一和第二轧制。在第一轧制中，堆叠体处于第一取向。在第二轧制中，堆叠体处于不同于第一取向的第二取向。方法进一步包括通过轧制电极膜前体通过小于或等于第一间隙的第二间隙，形成电极膜。方法进一步包括干燥该电极膜以除去至少一部分溶剂。少一部分溶剂。少一部分溶剂。

【技术实现步骤摘要】
通过轧制制得电极的制造方法


[0001]本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
[0002]本公开涉及通过轧制制得电极的制造方法、通过该制造方法制得的电极、和包括该电极的电化学电池。

技术介绍

[0003]高能量密度电化学电池，如锂离子电池组，可以用于多种消费产品和车辆，如电池组或混合动力电动车。随着电池组功率和使用寿命不断取得技术进步，电池组动力车辆表现出有望作为一种运输选择。

技术实现思路

[0004]本部分提供本公开的整体总结，并且并非对其全部范围或所有其特征的全面公开。
[0005]在各个方面，本公开提供了制造电化学电池的电极的方法。该方法包括提供一种掺混物。该掺混物包括电活性材料、粘结剂和溶剂。方法进一步包括轧制掺混物以形成片材。方法进一步包括由片材形成多层堆叠体。方法进一步包括通过实施多次相继轧制形成电极膜前体。每次轧制包括轧制多层堆叠体通过在相对于多层堆叠体平面为横向的方向上限定的第一间隙。多次相继轧制包括第一轧制和第二轧制。在第一轧制中，多层堆叠体相对于机器方向处于第一取向。在第二轧制中，多层堆叠体相对于机器方向处于第二取向。该第二取向不同于第一取向。方法进一步包括通过轧制电极膜前体通过在方向上限定的第二间隙以形成电极膜。第二间隙小于或等于第一间隙。方法进一步包括干燥电极膜以除去至少一部分溶剂，形成电极。
[0006]在一个方面，第二取向与第一取向间呈大约85
–
95
°
。
[0007]在一个方面，电活性材料具有小于或等于大约1.3 g/cm3的振实密度。
[0008]在一个方面，多次相继轧制包括2
‑
50次轧制。
[0009]在一个方面，第二间隙小于第一间隙。
[0010]在一个方面，第二间隙为20μm
‑
2 mm。
[0011]在一个方面，提供包括通过掺混电活性材料和导电填料形成预掺混物。提供进一步包括通过块料混合（lump
‑
mixing）预掺混物、粘结剂和溶剂形成掺混物。
[0012]在一个方面，提供包括通过捏合电活性材料、导电填料、粘结剂和溶剂形成掺混物。
[0013]在一个方面，方法进一步包括在干燥后将电极耦合到集流体上。
[0014]在一个方面，其中耦合包括在电极和集流体之间设置导电胶。耦合进一步包括将电极热层压到集流体上。
[0015]在一个方面，热层压包括使电极与集流体（在其间具有导电胶）穿过在方向上限定的第三间隙。该第三间隙大于第二间隙。
[0016]在一个方面，耦合进一步包括在热层压之前预热电极和集流体。
[0017]在一个方面，集流体是网状集流体。耦合包括将电极压制到网状集流体上。
[0018]在一个方面，形成电极膜包括在轧制前将片材施加到膜上。
[0019]在各个方面，本公开提供了用于电化学电池的电极。该电极包括电活性材料、粘结剂和导电填料。电活性材料以80
‑
98重量%的量存在。电活性材料具有小于大约2 g/cm3的振实密度。粘结剂以大约0.5
‑
10重量%的量存在。导电填料以大约0.5
‑
15重量%的量存在。电极被配置为在包括电极的电化学电池循环过程中具有大约0.5
–
50 mAh/cm2的放电容量负荷。
[0020]在一个方面，电活性材料是正电活性材料。该正电活性材料包含橄榄石化合物。
[0021]在一个方面，电活性材料包含磷酸锂锰铁。
[0022]在各个方面，本公开提供了一种电极组装件。该电极组装件包括活性材料层、集流体和导电胶层。活性材料层包括电极。导电胶层在电极与集流体之间。
[0023]在一个方面，导电胶层包含聚合物和导电填料。导电填料与聚合物的重量比为大约0.1
–
50%。
[0024]在各个方面，本公开提供了用于电化学电池的电极组装件。该电极组装件包括两个活性材料层、集流体和两个导电胶层。两个活性材料层各自限定了大约20μm
–
2 mm的厚度。两个活性材料层各自限定了大约25
–
65%的孔隙率。两个活性材料层各自包括磷酸锂锰铁、粘结剂和导电填料。磷酸锂锰铁以大约80
–
98重量%的量存在。粘结剂以大约0.5
–
10重量%的量存在。导电填料以大约0.5
–
15重量%的量存在。集流体在两个活性材料层之间。导电胶层分别在集流体与两个活性材料层各自一个之间。各活性材料层被配置为在包括电极组装件的电化学电池循环过程中具有大于或等于大约4 mAh/cm2的放电容量负荷。
[0025]其它适用领域将由本文中提供的描述而变得显而易见。此概述中的描述和具体实例仅意在为了举例说明的目的且无意限制本公开的范围。
附图说明
[0026]本文中描述的附图仅为了图示说明所选实施方案的目的，且并非所有可能的实施方式，并且无意限制本公开的范围。
[0027]图1是用于循环锂离子的电化学电池组电池的示意图；图2是描述根据本公开的各个方面通过轧制工艺制造电极的方法的流程图；图3是根据本公开的各个方面形成片材的方法的透视图；图4是根据本公开的各个方面的堆叠体的透视图；图5是根据本公开的各个方面形成电极膜前体方法的步骤的透视图；图6是根据本公开的各个方面形成电极膜前体方法的另一步骤的透视图；图7是根据本公开的各个方面形成电极膜方法的透视图；图8是根据本公开的各个方面形成电极组装件方法的侧视图；图9是在图8的方法中形成的电极组装件的截面图；图10是根据本公开的各个方面的电极组装件的扫描电子显微镜（SEM）图像；图11是根据本公开的各个方面的电极的SEM图像；图12是包括根据本公开的各个方面的电极的半纽扣电化学电池的比容量与电压的图；且
图13是显示在包括根据本公开的各个方面的电极的半纽扣电化学电池中25个循环的放电容量负荷的图。
[0028]在附图的几个视图中，相应的附图标记指示相应的部件。
[0029]详细说明提供示例性实施方案从而使得本公开为完全的，并使本公开向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、组分、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可具体体现为许多不同的形式，并且其都不应被视为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。
[0030]本文中所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案，并且无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”可旨在也包括复数形式。术语“包含”、“包括”、“涵盖”和“具有”是可兼的，并且因此指定了所述特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或组分的存在，但不排除一种或多种其它特征、整数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制造电化学电池的电极的方法，所述方法包括：提供包含电活性材料、粘结剂和溶剂的掺混物；轧制所述掺混物以形成片材；由所述片材形成多层堆叠体；通过实施多次相继轧制形成电极膜前体，每次轧制包括轧制所述多层堆叠体通过在相对于所述多层堆叠体的平面为横向的方向上限定的第一间隙，所述多次相继轧制包括：第一轧制，其中所述多层堆叠体相对于机器方向处于第一取向，和第二轧制，其中所述多层堆叠体相对于机器方向处于第二取向，所述第二取向不同于所述第一取向；通过轧制所述电极膜前体通过在所述方向上限定的第二间隙，形成电极膜，所述第二间隙小于或等于所述第一间隙；并干燥所述电极膜以除去至少一部分溶剂，形成所述电极。2.权利要求1所述的方法，其中所述第二取向与所述第一取向间呈大约85
–
95
°
。3.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电活性材料具有小...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德文，阙小超，吴美远，刘海晶，黄晓松，M，
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：