【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及储能装置，并且具体地涉及用于包含硅-基活性材料的干电极膜的材料和方法。
技术介绍
1、电能存储电池广泛用于为电子、电机、电化学和其它有用装置提供能量。这些电池，包括电池组(battery)，如一次化学电池和二次(可充电)电池、燃料电池和多种电容器，包括超级电容器。为了提高能量储存、提高功率容量和扩展实际使用情况，期望提高储能装置，包括电容器和电池的工作功率和能量。
2、包括结合了互补属性的电极膜的储能装置可以提高储能装置在实际应用中的性能。此外，现有的干燥和无溶剂制造方法可能对电极组合物施加了实用限制。因此，新型电极膜配方以及它们的制造方法可以导致电极膜配方扩展的可能性，并因此改善性能。
技术实现思路
1、出于总结本专利技术以及相对于现有技术所实现的优势的目的，本文描述了本专利技术的某些目标和优势。并非所有这些目标和优势均可以在本专利技术的任何具体实施方式中实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到可以以实现或优化如本文所教导的一种优势或一组优势的方式体现或实施本专利技术，而无需实现如本文中可能教导或表明的其它目标或优势。
2、一个实施方式是包含两种不同石墨颗粒尺寸并且通过非溶剂基干法制备的硅-基锂电池阳极。在阳极中，初生石墨可以具有约20-30μm的平均(即d50)颗粒尺寸，次生石墨可以具有约4-7μm的平均颗粒尺寸。阳极硅组分可以包括原始硅、氧化硅、预锂化硅和硅-碳复合材料。在一个实施方式中，硅组分占电极配方总质量的约10wt％至30w
3、在第一个方面，提供了包含硅活性材料的自支撑干阳极电极膜。
4、在第二个方面，提供了储能装置的干电极膜。该干电极膜包含干活性材料，该干活性材料包含14族活性材料和石墨活性材料以及干粘结剂，其中干电极膜是独立式(free-standing)的。
5、在第三个方面，提供了制造储能装置的干电极膜的方法。该方法包括将干14族活性材料与干石墨材料混合以形成干活性材料混合物，将该干活性材料混合物与干粘结剂混合以形成干电极膜混合物，并且压延该干电极膜混合物以形成独立式的干电极膜。
6、所有这些实施方式旨在包含在本文所公开的本专利技术的范围内。通过参考附图，根据以下优选实施方案的详细说明，本专利技术的这些及其它实施方式将变得对本领域技术人员容易理解，本专利技术不限于所公开的任何具体优选实施方式。
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1.一种储能装置的干电极膜，其包含：
2.一种储能装置的干电极膜，其包含：
3.一种储能装置的干电极膜，其包含：
4.根据权利要求1或2所述的电极膜，其中所述干电极膜包含约1wt％至30wt％的所述14族活性材料。
5.根据权利要求1或2所述的电极膜，其中所述14族活性材料包含硅和锡中的至少一种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述14族活性材料选自原始硅、氧化硅(SiO)、硅-碳复合材料、硅合金和SiH中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的电极膜，其中所述硅-碳复合材料选自硅石墨烯(SiC)、锡石墨烯、硅石墨(Si/C)、锡石墨、氧化硅石墨烯(SiOC)和氧化硅石墨(SiO/C)中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的电极膜，其中所述硅合金选自Si-Al和Si-Sn中的至少一种。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述14族活性材料是预锂化的。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述14族活性材料包含具有约1μm至约10μ
11.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述石墨活性材料选自人造石墨和天然石墨中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的电极膜，其中所述石墨活性材料包括初生石墨(PG)颗粒和次生石墨(SG)颗粒。
13.根据权利要求12所述的电极膜，其中所述PG颗粒具有约15μm至约30μm的D50原始粒径。
14.根据权利要求12所述的电极膜，其中所述SG颗粒具有约2μm至约10μm的D50二次粒径。
15.根据权利要求12所述的电极膜，其中PG颗粒与SG颗粒的重量比为10:1至1:10。
16.根据权利要求1或3所述的电极膜，其中所述干粘结剂包含羧甲基纤维素(CMC)、聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。
17.根据权利要求2或3所述的电极膜，其中所述干粘结剂包含干可纤维化粘结剂。
18.根据权利要求1-3中任一项所述的干电极膜，其中所述干可纤维化粘结剂包含聚四氟乙烯(PTFE)。
19.根据权利要求1-3中任一项所述的干电极膜，其中所述干电极膜基本上不含溶剂残余。
20.一种电极，其包括与集电器接触的根据权利要求1-3中任一项所述的干电极膜。
21.一种锂离子电池，其包括根据权利要求20所述的电极。
22.一种制造储能装置的干电极膜的方法，其包括：
23.一种制造储能装置的干电极膜的方法，其包括：
24.一种制造储能装置的干电极膜的方法，其包括：
25.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，还包括在将所述干14族活性材料与所述干石墨材料混合前，将所述干14族活性材料与第一干粘结剂预混合，其中将所述干活性材料混合物与干粘结剂混合包括将所述干活性材料混合物与第二干粘结剂混合。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述第一干粘结剂和所述第二干粘结剂是不同的粘结剂材料。
27.根据权利要求25所述的方法，其中将所述干14族活性材料与所述第一干粘结剂预混合、将所述干14族活性材料与所述干石墨材料混合和将所述干活性材料混合物与所述第二干粘结剂混合中的至少一种包括无损混合过程。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述无损混合过程包括共振声混合过程。
29.根据权利要求25所述的方法，其中将所述干14族活性材料与所述第一干粘结剂预混合、将所述干14族活性材料与所述干石墨材料混合和将所述干活性材料混合物与所述第二干粘结剂混合中的至少一种包括高剪切过程。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述高剪切过程包括喷射研磨过程。
31.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其中所述干石墨材料包括初生石墨(PG)颗粒和次生石墨(SG)颗粒。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述PG颗粒具有15μm至30μm的D50原始粒径。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述SG颗粒具有2μm至10μm的D50二次粒径。
34.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其中所述方法是干法制造方法。
...【技术特征摘要】
1.一种储能装置的干电极膜，其包含：
2.一种储能装置的干电极膜，其包含：
3.一种储能装置的干电极膜，其包含：
4.根据权利要求1或2所述的电极膜，其中所述干电极膜包含约1wt％至30wt％的所述14族活性材料。
5.根据权利要求1或2所述的电极膜，其中所述14族活性材料包含硅和锡中的至少一种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述14族活性材料选自原始硅、氧化硅(sio)、硅-碳复合材料、硅合金和sih中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的电极膜，其中所述硅-碳复合材料选自硅石墨烯(sic)、锡石墨烯、硅石墨(si/c)、锡石墨、氧化硅石墨烯(sioc)和氧化硅石墨(sio/c)中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的电极膜，其中所述硅合金选自si-al和si-sn中的至少一种。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述14族活性材料是预锂化的。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述14族活性材料包含具有约1μm至约10μm的d50原始粒径的颗粒。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的电极膜，其中所述石墨活性材料选自人造石墨和天然石墨中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的电极膜，其中所述石墨活性材料包括初生石墨(pg)颗粒和次生石墨(sg)颗粒。
13.根据权利要求12所述的电极膜，其中所述pg颗粒具有约15μm至约30μm的d50原始粒径。
14.根据权利要求12所述的电极膜，其中所述sg颗粒具有约2μm至约10μm的d50二次粒径。
15.根据权利要求12所述的电极膜，其中pg颗粒与sg颗粒的重量比为10:1至1:10。
16.根据权利要求1或3所述的电极膜，其中所述干粘结剂包含羧甲基纤维素(cmc)、聚环氧乙烷(peo)、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯(pvdf)和聚四氟乙烯(ptfe)中的至少一种。
17.根据权利要求2或3所述的电极膜，其中所述干粘结剂包含干可纤维化粘结剂。
18.根据权利要求1-3中任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：申俊昊，海姆·费根鲍姆，希厄·明赫·东，
申请(专利权)人：特斯拉公司，
类型：发明
国别省市：
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