包括厚阴极的电池和用于形成厚阴极的方法与流程

本公开总体上涉及一种包括厚阴极的电池和一种用于形成厚阴极的方法。

背景技术：

1、电池、电化学电芯或电池电芯可包括阳极、阴极、电解质组合物和隔膜。电池可在充电模式下操作，从而接收电能。电池可在放电模式下操作，从而提供电能。电池可通过充电和放电循环操作，其中电池首先接收和存储电能，且然后将电能提供给连接的系统。在利用电能来提供动力的车辆中，车辆的电池可被充电，且然后车辆可利用存储的电能产生动力来操纵一段时间。

2、电池包括电解质组合物，该电解质组合物在阳极和阴极之间提供锂离子传导路径。电解质是离子导体。电解质附加地是电子绝缘材料。

3、混合动力电动和全电动（统称为“电驱动”）动力总成呈现各种架构，其中一些利用电池系统为一个或多个电动牵引马达供电。

技术实现思路

1、提供了一种厚阴极。该厚阴极包括：集流体；以及涂层，其设置在集流体上并由电极组合物形成。电极组合物包括：活性材料；导电碳填料；以及粘结剂，其包括聚合物主链上的羧酸基团。厚阴极具有表面和每平方厘米该表面至少4毫安时的能量密度。

2、在一些实施例中，包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂包括聚丙烯酸。

3、在一些实施例中，包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂包括聚(苯乙烯磺酸)。

4、在一些实施例中，包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂包括聚马来酸。

5、在一些实施例中，包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂包括聚丙烯酸共聚物。

6、在一些实施例中，包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂包括聚(苯乙烯磺酸)共聚物。

7、在一些实施例中，包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂包括聚马来酸共聚物。

8、在一些实施例中，活性材料基于100重量份的涂层以从70重量份至99重量份的量存在于涂层中。导电碳填料基于100重量份的涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于涂层中。粘结剂基于100重量份的涂层以从1重量份至20重量份的量存在于涂层中。

9、在一些实施例中，活性材料包括镍、钴、锰和铝（ncma），并且基于100重量份的涂层以97重量份的量存在于涂层中。导电碳填料基于100重量份的涂层以1.5重量份的量存在于涂层中。粘结剂基于100重量份的涂层以1.5重量份的量存在于涂层中。

10、根据一个替代性实施例，提供了一种形成厚阴极的方法。该方法包括：将溶剂和导电碳填料混合以形成浆料；以及将阴极活性材料、包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂、以及浆料混合在一起以形成电极组合物。该方法还包括：将电极组合物浇注到集流体上；以及对电极组合物进行干燥以形成设置在集流体上的涂层并由此形成厚阴极。厚阴极具有表面和每平方厘米该表面至少4毫安时的能量密度。

11、在一些实施例中，阴极活性材料基于100重量份的涂层以从70重量份至99重量份的量存在于涂层中。导电碳填料基于100重量份的涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于涂层中。粘结剂基于100重量份的涂层以从1重量份至20重量份的量存在于涂层中。

12、在一些实施例中，混合在一起包括将浆料、阴极活性材料和粘结剂进行组合，粘结剂选自由以下各者组成的组：聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚(苯乙烯磺酸)、聚(苯乙烯磺酸)共聚物、聚马来酸和聚马来酸共聚物。

13、在一些实施例中，将溶剂和导电碳填料混合以形成浆料包括将一级溶剂和导电碳填料进行组合以形成浆料以及将二级溶剂和导电碳填料进行组合。

14、在一些实施例中，一级溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮。

15、在一些实施例中，二级溶剂包括水。

16、在一些实施例中，二级溶剂包括醇类。

17、在一些实施例中，对电极组合物进行干燥包括：基于二级溶剂的蒸气压在第一温度加热电极组合物；以及在第一温度加热电极组合物之后，基于一级溶剂的蒸气压在第二温度继续加热电极组合物。

18、在一些实施例中，阴极活性材料基于100重量份的涂层以从70重量份至99重量份的量存在于涂层中。导电碳填料基于100重量份的涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于涂层中。粘结剂基于100重量份的涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于涂层中。

19、在一些实施例中，一级溶剂在干燥之前基于100重量份的电极组合物以从5重量份至55重量份的量存在于电极组合物中。二级溶剂在干燥之前基于100重量份的电极组合物以从5重量份至55重量份的量存在于电极组合物中。

20、根据一个替代性实施例，提供了一种装置。该装置包括：输出部件；以及电池，其被构造成用于将电能提供给输出部件。电池包括阳极和厚阴极。该厚阴极包括：集流体；以及涂层，其设置在集流体上并由电极组合物形成。电极组合物包括：活性材料；导电碳填料；以及粘结剂，其包括聚合物主链上的羧酸基团。厚阴极具有表面和每平方厘米该表面至少四毫安时的能量密度。电池还包括：电解质溶液；以及隔膜，其设置在阳极和厚阴极之间。

21、1. 一种厚阴极，其包括：

22、集流体；以及

23、涂层，其设置在所述集流体上并由电极组合物形成，所述电极组合物包括：

24、活性材料；

25、导电碳填料；以及

26、粘结剂，其包括聚合物主链上的羧酸基团；

27、其中，所述厚阴极具有表面和每平方厘米所述表面至少4毫安时的能量密度。

28、2. 根据方案1所述的厚阴极，其中，包括所述聚合物主链上的所述羧酸基团的所述粘结剂包括聚丙烯酸。

29、3. 根据方案1所述的厚阴极，其中，包括所述聚合物主链上的所述羧酸基团的所述粘结剂包括聚(苯乙烯磺酸)。

30、4. 根据方案1所述的厚阴极，其中，包括所述聚合物主链上的所述羧酸基团的所述粘结剂包括聚马来酸。

31、5. 根据方案1所述的厚阴极，其中，包括所述聚合物主链上的所述羧酸基团的所述粘结剂包括聚丙烯酸共聚物。

32、6. 根据方案1所述的厚阴极，其中，包括所述聚合物主链上的所述羧酸基团的所述粘结剂包括聚(苯乙烯磺酸)共聚物。

33、7. 根据方案1所述的厚阴极，其中，包括所述聚合物主链上的所述羧酸基团的所述粘结剂包括聚马来酸共聚物。

34、8. 根据方案1所述的厚阴极，其中，所述活性材料基于100重量份的所述涂层以从70重量份至99重量份的量存在于所述涂层中；

35、其中，所述导电碳填料基于100重量份的所述涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于所述涂层中；并且

36、其中，所述粘结剂基于100重量份的所述涂层以从1重量份至20重量份的量存在于所述涂层中。

37、9. 根据方案1所述的厚阴极，其中，所述活性材料包括镍、钴、锰和铝（ncma），并且基于100重量份的所述涂层以97重量份的量存在于所述涂层中；

38、其中，所述导电碳填料基于100重量份的所述涂层以1.5重量份的量存在于所述涂层中；并且

39、其中，所述粘结剂基于100重量份的所述涂层以1.5重量份的量存在于所述涂层中。

40、10. 一种形成厚阴极的方法，所述方法包括：

41、将溶剂和导电碳填料混合以形成浆料；

42、将以下各者混合以形成电极组合物：

43、阴极活性材料；

44、包括聚合物主链上的羧酸基团的粘结剂；以及

45、所述浆料；

46、将所述电极组合物浇注到集流体上；以及

47、对所述电极组合物进行干燥以形成设置在所述集流体上的涂层并由此形成所述厚阴极；

48、其中，所述厚阴极具有表面和每平方厘米所述表面至少4毫安时的能量密度。

49、11. 根据方案10所述的方法，其中，所述阴极活性材料基于100重量份的所述涂层以从70重量份至99重量份的量存在于所述涂层中；

50、其中，所述导电碳填料基于100重量份的所述涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于所述涂层中；并且

51、其中，所述粘结剂基于100重量份的所述涂层以从1重量份至20重量份的量存在于所述涂层中。

52、12. 根据方案10所述的方法，其中，混合在一起包括将所述浆料、所述阴极活性材料和所述粘结剂进行组合，所述粘结剂选自由以下各者组成的组：聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚(苯乙烯磺酸)、聚(苯乙烯磺酸)共聚物、聚马来酸和聚马来酸共聚物。

53、13. 根据方案10所述的方法，其中，将所述溶剂和所述导电碳填料混合以形成所述浆料包括：

54、将一级溶剂和所述导电碳填料进行组合以形成所述浆料；以及

55、将二级溶剂和所述导电碳填料进行组合。

56、14. 根据方案13所述的方法，其中，所述一级溶剂包括n-甲基-2-吡咯烷酮。

57、15. 根据方案13所述的方法，其中，所述二级溶剂包括水。

58、16. 根据方案13所述的方法，其中，所述二级溶剂包括醇类。

59、17. 根据方案13所述的方法，其中，对所述电极组合物进行干燥包括：基于所述二级溶剂的蒸气压在第一温度加热所述电极组合物；以及在所述第一温度加热所述电极组合物之后，基于所述一级溶剂的蒸气压在第二温度继续加热所述电极组合物。

60、18. 根据方案13所述的方法，其中，所述阴极活性材料基于100重量份的所述涂层以从70重量份至99重量份的量存在于所述涂层中；

61、其中，所述导电碳填料基于100重量份的所述涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于所述涂层中；并且

62、其中，所述粘结剂基于100重量份的所述涂层以从0.1重量份至20重量份的量存在于所述涂层中。

63、19. 根据方案18所述的方法，其中，所述一级溶剂在干燥之前基于100重量份的所述电极组合物以从5重量份至55重量份的量存在于所述电极组合物中；并且

64、其中，所述二级溶剂在干燥之前基于100重量份的所述电极组合物以从5重量份至55重量份的量存在于所述电极组合物中。

65、20. 一种装置，其包括：

66、输出部件；以及

67、电池，其被构造成用于将电能提供给所述输出部件，所述电池包括：

68、阳极；

69、厚阴极，其包括：

70、集流体；以及

71、涂层，其设置在所述集流体上并由电极组合物形成，所述电极组合物包括：

72、活性材料；

73、导电碳填料；以及

74、粘结剂，其包括聚合物主链上的羧酸基团；

75、其中，所述厚阴极具有表面和每平方厘米所述表面至少四毫安时的能量密度；

76、电解质溶液；以及

77、隔膜，其设置在所述阳极和所述厚阴极之间。

78、当结合附图理解时，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点容易从用于实施本公开的最佳模式的以下详细描述显而易见。