，阴极颗粒由柔性聚合物连接，所述柔性聚合物允 许一定的弹性。对于水基涂层，弹性通过添加橡胶颗粒(就阳极而言为SBR)来提供。对于本 发明中的阴极，使用氟化丙烯酸胶乳(FAP)橡胶。初步数据表明，不管阴极条件(在高Li电压 下）的增加的稳定性，稳定性不足以在滥用条件下占优势。更有弹性的阴极材料的开发允许 减少胶乳的所需量，使得膨胀减小。
[0078]如前所述，为了避免铝腐蚀以及为了提高浆料稳定性，需要具有高容量但是低碱 含量的阴极材料，这似乎是矛盾的。具有疏水表面保证更高的水稳定性。如本发明中所提供 的，弹性聚合物表面膜保证更好的电极机械特性，特别是预期脆性降低。如果表面膜在电解 质中溶胀，则我们可预期更高的倍率性能和更低的DCR电阻。
[0079] 实验细节
[0080] 1)涂覆
[0081] 实例1中描述了有机NMP基涂覆工艺。实例2中描述了水基涂覆工艺。
[0082] 2)全电池组件
[0083] 为了全电池测试目的，所制备的正电极（阴极)组装有负电极（阳极），该负电极通 常为石墨型碳和多孔电绝缘膜(隔板）。全电池通过以下主要步骤制备：（a)电极切割，（b)电 极干燥，（c)胶冻卷卷绕，（d)包装。
[0084] (a)电极切割:在NMP或水基涂覆之后，电极活性材料可能通过分切机来切割。电极 的宽度和长度根据电池应用确定。
[0085] (b)附接分接头:存在两种分接头。铝分接头附接到正电极（阴极)上，而铜分接头 附接到负电极（阳极)上。
[0086] (c)电极干燥:将制备的正电极（阴极)和负电极（阳极)在85°C至120°C下在真空烘 箱中干燥8小时。
[0087] (d)胶冻卷卷绕:在干燥电极之后，使用绕线机制造胶冻卷。胶冻卷至少由负电极 (阳极）、多孔电绝缘膜(隔板)和正电极（阴极)组成。
[0088] (e)包装：用铝层压膜包装将制备的胶冻卷结合到800mAh电池中，从而产生软包电 池。另外，胶冻卷浸渍有电解质。电解质的量根据正电极和负电极、以及多孔隔板的孔隙度 和尺寸来计算。最终，包装全电池由密封机密封。
[0089] 3)全电池评价
[0090] 许多不同全电池评价测试是可行的。本发明示出（a)循环稳定性、（b)容量和倍率 性能、（c)膨胀、（d)储存测试和(e)DCR电阻测试的结果。
[0091] (a)循环稳定性：电池完全充电和放电几百个循环。循环测试在25°C下进行，或在 高温(例如45°C)下进行以加速不需要的副反应，从而迫使容量较快损失。就水基涂覆而言， 预计水暴露可能损坏阴极。损坏的阴极可在高温下对循环稳定性产生负面影响。
[0092] (b)容量和倍率性能:容量是以0.1C的倍率在4.3V和2.7V之间测量的放电容量。倍 率性能是在〇. 5、1.0、2.0、3.0和4.0C的倍率下的放电容量，表示为在0.2C下的倍率百分比。 0.2C对应于使充电电池在5小时内放电的电流。例如，1C是0.2C电流5倍大的电流。
[0093] (c)膨胀:软包电池被完全充电并且插入烘箱中，该烘箱被加热到90°C并且保持该 温度数小时。在90°C下，充电阴极与电解质反应并且形成气体。放出的气体产生膨胀。在实 例中，报告了在4小时高温暴露之后测量的厚度增加（=膨胀)的值。膨胀是许多应用的相关 问题，此外，由于涂覆期间的水暴露，作者预计膨胀是检测最终的表面损坏的非常灵敏的方 法。
[0094] (d)储存测试，即剩余和恢复的容量:将电池完全充电并且在60°C下储存1个月。1 个月后将电池从60°C室取出并且在25°C下进行测试。将电池放电，在放电期间测量剩余容 量。在再充电之后，将电池放电并且获得恢复的容量。在该容量检测之后，储存在60°C下持 续又一个月，再次测量剩余和恢复的容量，然后第三次储存电池并且再次测量。除了许多应 用的关联之外，储存实验也是评估水基涂覆期间阴极的损坏的非常灵敏的工具。
[0095] (e)联接到储存测试的DCR电阻测试:除了在1、2和3个月的60°C下储存之后的容量 测量之外，测量电池的DCR电阻。
[0096] DCR电阻从电流脉冲的电压响应获得，所使用的程序根据USABC标准（美国先进电 池联盟LLC(United States Advanced Battery Consortium LLC))。对于实际应用，DCR电 阻非常相关，因为数据可用于推断到将来的衰减速率以预测电池寿命，此外，DCR电阻对检 测电极损坏非常敏感，因为电解质与阳极或阴极之间的反应的反应产物沉淀为低导电性表 面层。
[0097] 在所有实验中，所谓的NMC532(在Lii.03M0.97O2中，具有金属组成M = NiQ.5MnQ.3Co0. 2 的匪C)被用作阴极材料。匪C532是相对廉价的阴极材料;其具有中等高的碱含量。匪C 532 具有相对高的容量，在4.3V下以0.1C倍率测试为约170mAh/g。具有较低Ni含量的NMC通常具 有较低碱，并且因此允许更容易的水基涂覆。然而，含有较低碱的阴极材料(如NMC111)也倾 向于具有较低的可逆容量。因此，NMC532是低金属成本、通过水基工艺涂覆的可行性与可接 受的高容量的良好折衷。本发明将在以下实例中说明：
[0098]实例 1
[0099] 实例1表明与正常匪P基涂覆相比，水基涂覆如何导致许多变化。示出在水基涂覆 工艺期间所使用的不同步骤和化学品的影响(例如，CMC粘结剂或水暴露效果的影响）。这通 过制备不同阴极材料来完成，所有阴极材料源自相同类型的前体，所述前体是量产NMC532 粉末。然后使用常规有机NMP基涂覆工艺来涂覆阴极材料并且组装全软包电池。化学品，所 添加的化学品的量以及处理条件的选择被选为模拟典型的水基涂覆。表1.1示出实验的设 计。
[0100] 表1.1:水基粘结剂组分涂覆的NMC532的样品列表
[0101]
[0102] NMC532样品的制备
[0103] 1A)参考NMC532的制备
[0104] 通过以下步骤，在韩国优美科公司（Umicore, Korea)的量产(MP)线上制造参考 NMC532: (a)共混锂与镍锰钴前体；（b)在氧化气氛中合成；以及(c)研磨。每个步骤的详细解 释如下：
[0105] 步骤(a):使用干粉末混合方法共混锂与Ni-Mn-Co前体。将前体放置在容器中。碳 酸锂和混合的Ni-Mn-Co氧基氢氧化物被用作锂和Ni-Mn-Co前体。将前体通过干粉末混合工 艺在立式单轴混合器中共混。
[0106] 步骤(b):在氧化气氛中烧结。将来自步骤(a)的粉末混合物在氧化气氛中在隧道 炉中烧结。烧结温度为>900°C并且停留时间为~10小时。干燥空气被用作氧化气体。
[0107] 步骤(c):在烧结之后，最终，在磨削机中研磨样品。
[0108] 1B)利用水暴露的NMC532的制备
[0109] 制备实例1B以研究水暴露的影响。水暴露与水基涂覆工艺中的干燥之后的浆料制 造相似。用于水暴露的粉末是相同的MP级，并且实际上与样品1A相同。
[0110] 实例1B通过以下主要步骤制备：（a)将MP粉末样品浸没到水中；以及(b)干燥。
[0111] 每个步骤的详细解释如下：
[0112] 步骤(a):将1.3kg的MP M1C532样品和390mL H20添加到烧杯中。使用顶置搅拌器 将混合物以200rpm搅拌1小时。
[0113] 步骤(b):干燥:将呈浆料形式的锂镍锰钴氧化物与水的混合物在150°C下在对流 烘箱中干燥15小时。
[0114] 1C)利用水暴露和FAP添加的NMC532的制备
[0115] 制备实例1C以研究水暴露以及FAP粘结剂添加的影响。暴露与水基涂覆工艺的干 燥之后的浆料制造有关。所使用的粉末是相同的MP级，并且实际上与样品1A相同。
[0116] 实例1C通过以下主要步骤制备：（a)将匪C532(99% )与水基粘结剂组分（1 % )和水 湿混合；（b)干燥；以及(c)磨削。
[0117] 每个步骤的详细解释如下：
[0118] 步骤(a):将2kg的NMC532样品与水(600mL)混合并且添加40.4g的FAP的50重量％ 水中粘结剂分散体。使用顶置搅拌器将混合物以600rpm搅拌1小时。
[0119] 步骤(b):干燥:将浆料在150°C下在对流烘箱中干燥20小时。
[0120] 步骤(c):在干燥之后，最终，在磨削机中磨削样品。
[0121] 1D)利用水暴露和CMC添加的NMC532的制备
[0122 ]制备实例1D以研究水暴露以及CMC (粘度变化粘结剂添加剂)添加的影响。暴露与 水基涂覆工艺的干燥之后的浆料制造有关。所使用的粉末是相同的MP级，并且实际上与样 品1A相同。
[0123] 实例1D通过以下主要步骤制备：（a)将匪C532(99重量％)与01^(1重量％)和水湿 混合；（b)干燥；以及(c)磨削。
[0124] 每个步骤的详细解释如下：
[0125] 步骤(a):将2kg的NMC532样品与水（lOOmL)混合并且添加1030g的2重量％水中CMC 溶液。使用顶置搅拌器将混合物以600rpm搅拌1小时。
[0126] 步骤(b):干燥:将浆料在150°C下在对流烘箱中干燥20小时。
[0127] 步骤(c):在干燥之后，最终，在磨削机中磨削样品。
[0128] 1E)利用水暴露和粘结剂添加剂CMC和FAP的NMC532的制备
[0129] 制备实例1E以研究水暴露以及两种粘结剂组分FAP和CMC的影响。暴露与水基涂覆 工艺的干燥之后的浆料制造类似。所使用的粉末是相同的MP级，并且实际上与样品1A相同。 [0130] 实例1E通过以下主要步骤制备：（a)将匪C532(98%)与水基粘结剂组分（1+1%)和 水湿混合；（b)干燥；以及(c)磨削。
[0131] 每个步骤的详细解释如下：
[0132] 步骤(a):将1.3kg的匪C532样品与水（50mL)和663g的1重量％水中CMC溶液以及 26.5g的50重量％水中FAP分散体混合。使用顶置搅拌器将混合物以140rpm搅拌1小时。
[0133] 步骤(b):干燥:将浆料在150°C下在对流烘箱中干燥20小时。
[0134] 步骤(c):在干燥之后，最终，通过磨削机磨削样品。
[0135] 浆料制造和涂覆
[0136] 浆料通过混合实例1A的700g的匪C532(或实例1B-1E的暴露样品）与NMP、7.29g的 石墨、7 · 29g的superP* (Timcal公司（Timcal)的导电碳黑）和NMP溶液中的145.8g的10重 量％PVDF基粘结剂来制备。将混合物在行星式混合器中混合2.5小时。在混合期间，添加额 外的匪P。将混合物转移到分散混合器并且在进一步的匪P添加下混合1.5小时。所使用的 NMP的典型的总量为230g。浆料中的最终固体含量为约70重量％。
[0137] 将浆料转移到涂覆线。制备双层涂覆的电极。
[0138] 目视检查电极以及在显微镜下研究。没有检测到针孔，