【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于例如锂离子电池的硅-聚合物复合阳极。更具体地，本公开涉及具有两种或更多种不同分子量(mw)形式的相同聚合物的硅-聚合物阳极，以及使用两种或更多种不同mw形式的相同聚合物制造硅-聚合物阳极的方法。
技术介绍
1、锂离子(li-离子)电池大量用于消费电子产品、电动汽车(ev)、储能系统(ess)和智能电网。li-离子电池的能量密度至少部分取决于所用的阳极材料和阴极材料。优化li-离子电池的加工和制造使得li-离子电池的能量密度每年改进4至5％，但这些增量改进不足以达到下一代技术的能量密度目标。为了达到这些目标，将需要在电极材料方面取得进展，诸如将高能量密度活性材料结合到电极中。最近的研究主要集中在开发高能阴极上，只有有限的研究致力于阳极材料的开发。
2、最近，硅(si)已成为li-离子电池最具吸引力的高能阳极材料之一。硅的低工作电压和3579mah/g的高理论比容量是常规石墨的近十倍，因此引起了人们的兴趣增加。然而，尽管有这样的显著的优势，由硅颗粒组成的阳极仍然面临着与严重的体积膨胀和由此产生的颗粒击穿相关联的几个挑战。当石墨基电极在锂嵌入期间膨胀10至15％时，si-基电极膨胀约300％，导致固体电解质界面(sei)层的结构劣化和不稳定性。这会导致材料粉碎和电极分层，从而导致循环容量的损失。
3、解决该问题的一种方法是在硅基阳极中使用特定的粘合剂材料来保护硅颗粒并为整个硅基阳极提供弹性和机械强度。在一种方法中，硅颗粒涂布有诸如聚丙烯腈(pan)的聚合物粘合剂，之后对涂布有pan的硅颗粒进行受控
技术实现思路
1、提供
技术实现思路
以便以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在以下具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
和前述
技术介绍
不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征。此外，本
技术实现思路
不旨在作为确定所要求保护的主题的范围的辅助。
2、本文描述的是硅-聚合物阳极及其制造方法的各种实施方案，包括确保硅-聚合物阳极的硅颗粒组分适当且充分地涂布有粘合剂材料的方法。
3、在一些实施方案中，制造硅-聚合物阳极的方法通常包括以下步骤：将硅颗粒、低分子量聚合物和高分子量聚合物混合在一起以形成混合物，将混合物涂布到铜集流器上以形成经涂布的铜集流器；和使经涂布的铜集流器经受温度处理。在一些实施方案中，聚合物是聚丙烯腈(pan)。在一些实施方案中，低分子量pan的分子量在约1000至约85000的范围内，高分子量pan的分子量在约90000至约5000000的范围内。
4、在一些实施方案中，电化学储能设备通常包括阳极、阴极和电解质。该阳极可以包括多个活性材料颗粒和至少一种聚合物，其中将至少两种不同分子量形式的聚合物掺入阳极中。多种活性材料可以是颗粒尺寸在约1nm和约100μm之间的硅颗粒。聚合物的两种不同分子量形式可以是分子量在约1000至约85000的范围内的低分子量形式和分子量在约90000至约5000000的范围内的高分子量形式。在一些实施方案中，聚合物是聚丙烯腈(pan)，使得阳极包括低分子量pan和高分子量pan。
5、考虑本文的具体实施方式和附图之后，本文所描述的技术的这些方面和其他方面将是显而易见的。然而，应当理解的是，所要求保护的主题的范围应当由所发布的权利要求来确定，而不是由给定的主题是否解决了
技术介绍
中提到的任何或所有问题或者是否包括
技术实现思路
中列举的任何特征或方面来确定。
【技术保护点】
1.一种用于电化学储能设备的包含硅和至少一种聚合物材料的阳极活性材料的制造方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物是聚丙烯腈。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两种不同分子量形式的所述聚合物包括分子量在1000至85000的范围内的低分子量形式和分子量在90000至5000000的范围内的高分子量形式。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合物的所述低分子量形式与所述高分子量形式的比率为1:1至1:10。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述聚合物的所述低分子量形式与所述高分子量形式的比率为1:3至1:5。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含约30重量％至约90重量％的所述硅颗粒和约10重量％至约40重量％的所述聚合物。
7.根据权利要求3所述的方法，其中使所述经涂布的集流器经受所述温度处理包括在惰性气氛中将所述经涂布的集流器加热至约150℃至约600℃的范围内的温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中加热所述经涂布的集流器包括在足以熔化所
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
11.根据权利要求9所述的方法，其中步骤c)从涂布在所述铜集流器上的所述混合物中除去所述溶剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅颗粒的尺寸范围为从约1nm至约100μm。
13.一种电化学储能设备，包括：
14.根据权利要求13所述的电化学储能设备，其中所述多个活性材料颗粒是硅颗粒。
15.根据权利要求13所述的电化学储能设备，其中所述低分子量形式的所述聚合物封装一种或多种活性材料颗粒以形成低分子量聚合物封装的活性材料颗粒，所述低分子量聚合物封装的活性材料颗粒还被所述高分子量形式的所述聚合物包封。
16.根据权利要求13所述的电化学储能设备，其中所述聚合物包含聚丙烯腈。
17.根据权利要求13所述的电化学储能设备，其中所述阴极包含锂金属氧化物、尖晶石、橄榄石、碳涂布的橄榄石、氧化钒、过氧化锂、硫、多硫化物、一氟化碳锂或其混合物。
18.根据权利要求13所述的电化学储能设备，其中所述阴极是过渡金属氧化物材料，并且包含过度锂化氧化物材料。
19.根据权利要求13所述的电化学储能设备，其中所述电解质包含a)非质子有机溶剂体系；和b)金属盐，其中所述金属盐包括锂盐。
20.根据权利要求13所述的电化学储能设备，还包括：
21.一种硅-聚合物复合电极，包括：
22.根据权利要求21所述的电极，其中所述聚合物是聚丙烯腈。
23.根据权利要求21所述的电极，其中所述低分子量形式的所述聚合物具有在1000至85000的范围内的分子量，并且所述高分子量形式的所述聚合物具有在90000至5000000的范围内的分子量。
24.根据权利要求21所述的电极，其中低分子量聚合物与高分子量聚合物的比率为1:1至1:10。
25.根据权利要求24所述的电极，其中低分子量聚合物与高分子量聚合物的比率为1:3至1:5。
26.根据权利要求21所述的电极，其中所述阳极包含约30重量％至约90重量％的硅活性材料颗粒和约10重量％至约40重量％的所述聚合物。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于电化学储能设备的包含硅和至少一种聚合物材料的阳极活性材料的制造方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物是聚丙烯腈。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两种不同分子量形式的所述聚合物包括分子量在1000至85000的范围内的低分子量形式和分子量在90000至5000000的范围内的高分子量形式。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合物的所述低分子量形式与所述高分子量形式的比率为1:1至1:10。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述聚合物的所述低分子量形式与所述高分子量形式的比率为1:3至1:5。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含约30重量％至约90重量％的所述硅颗粒和约10重量％至约40重量％的所述聚合物。
7.根据权利要求3所述的方法，其中使所述经涂布的集流器经受所述温度处理包括在惰性气氛中将所述经涂布的集流器加热至约150℃至约600℃的范围内的温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中加热所述经涂布的集流器包括在足以熔化所述低分子量形式的所述聚合物的第一温度下加热所述经涂布的集流器，然后在足以熔化所述高分子量形式的所述聚合物的第二温度下加热所述经涂布的集流器。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
11.根据权利要求9所述的方法，其中步骤c)从涂布在所述铜集流器上的所述混合物中除去所述溶剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅颗粒的尺寸范围为从约1nm至约100μm。
13.一种电化学储能设备，包括：
14.根据权利要求13所述的电化学储能设...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏里亚·S·莫甘蒂，鲁特维克·瓦伊迪亚，朱晓京，
申请(专利权)人：诺姆斯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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