[发明专利]用于锂基电池的电极的电泳沉积

说明书

提供了一种通过电泳沉积制造用于锂基电池的电极的方法。该方法包括：将颗粒与氧化石墨烯和粘合剂在溶液中混合，该颗粒包括选自硅、氧化硅、硅合金、锡、氧化锡、硫、锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍锰氧化物和锂镍锰钴氧化物的材料。该方法还包括：在浸没在该溶液中的集流体与对电极之间施加电势，以使该颗粒、至少部分还原的氧化石墨烯和粘合剂的组合的涂层沉积到所述集流体上；该方法还进一步包括对该涂层集流体进行干燥。

技术领域

本发明总体上涉及锂基电池，并且更具体地涉及电极的电泳沉积。

背景技术

二次或可充电的锂离子电池被用于许多固定或便携装置，诸如消费性电子、汽车和航空工业中所用到的那些装置。由于多种原因，锂离子类电池得以普及，原因包括能量密度相对较高、相比于其他类型的可充电电池通常不存在任何记忆效应、内阻相对较低、不使用时自身放电率低并且可以形成很多种形状(例如棱形)和尺寸从而有效地填充电动车辆、蜂窝电话和其他电子装置中的可用空间。此外，锂离子电池在其可用寿命内经受重复的电力循环的能力使其成为具有吸引力且可靠的电力来源。

发明内容

提供了一种通过电泳沉积制造用于锂基电池的电极的方法。该方法包括：将颗粒与氧化石墨烯和粘合剂在溶液中混合。颗粒可以包括从硅、氧化硅、硅合金、锡、氧化锡、硫、锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍锰氧化物和锂镍锰钴氧化物中选择的材料。该方法进一步包括在浸没在溶液中的集流体和对电极之间施加电势，从而将颗粒、至少部分还原的氧化石墨烯以及粘合剂的组合的涂层沉积到集流体上。该方法还进一步包括对涂覆集流体进行干燥。

附图说明

通过参考以下的详细描述和附图，本发明的实例的特征将变得显而易见，其中类似的附图标记对应相似但可能不完全同样的部件。出于简洁的目的，具有之前描述功能的附图标记或特征可以也可以不结合示出它们的其他附图进行描述。

图1是，基于比容量SC(单位是mAh g^-1)和循环次数(#)的坐标，用于硅和石墨烯以1∶1比例和1∶2比例混合的混合物的放电/充电循环的曲线图；

图2是在放电状态下的锂离子电池的实例的示意性透视图，其中负极或阳极是电泳地沉积在集流体上的活性材料/至少部分还原的氧化石墨烯纳米复合材料；

图3A是示例性方法的示意图，该方法用于制造涂覆有活性材料/至少部分还原的氧化石墨烯纳米复合材料的集流体的带或片，其中用于涂覆带或片的部件的方面被设置，但没启动；

图3B是与图3A相似却是在启动该方法且描绘出在带或片上的涂层形成之后的视图。

图4是示例性的连续辊对辊方法的示意图，该方法用于制备涂覆有活性材料/至少部分还原的氧化石墨烯纳米复合材料的集流体的带或片；

图5A是，基于归一化强度I(单位任意)和波数v(单位cm^-1)的坐标，示出氧化石墨烯和电泳地沉积的氧化石墨烯的拉曼光谱的一部分的曲线图；并且

图5B是，基于比容量SC(单位mAh g^-1)和循环次数(#)的坐标，由具有不同硅颗粒/氧化石墨烯比的溶液形成的电极的放电容量和充电容量的曲线图。

具体实施方式

锂基电池通常通过在负极(有时称作阳极)和正极(有时称作阴极)之间可逆地传递锂离子来工作。负极和正极位于微孔聚合物隔膜的相对侧，该多孔聚合物隔膜被浸渍在适合于传导锂离子的电解溶液中。负极和正极中的每个也容纳在相应的集流体中。与两个电极相关的集流体通过可中断外部电路而连接，该可中断外部电路允许电流在电极之间传递从而电平衡锂离子的相关迁移。此外，负极可以包括锂嵌入基质材料，而正极可以包括活性材料，该活性材料可以以高于负极的嵌入基质材料的电势存储锂离子。锂基电池的两个实例包括锂或硅硫电池(包括带有硫基活性材料的正极)和锂离子电池(包括带有锂基活性材料的正极)。