[发明专利]电极、电化学电池及形成电极和电化学电池的方法

说明书

本文描述了电极及形成电极的方法。所述电极可以是电化学电池或电池组的电极。所述电极包括集电器和与所述集电器电连通的膜。所述膜可包含使膜保持在一起的碳相。所述电极还包括使膜粘接于集电器的电极附接物质。

相关申请的交叉引用

本申请是2011年12月21日提交的第13/333,864号美国申请的部分继续申请，其要求2010年12月22日提交的第61/426,446号美国临时申请和2011年5月20日提交的第61/488,313号美国临时申请的权益，通过引用的方式将上述申请的整体内容并入本文。

背景

发明领域

本公开内容涉及电化学电池(cell)和用于电化学电池的电极。具体而言，本公开内容涉及用于电池组(battery)的包含硅和碳复合材料的电极和电化学电池。

相关技术描述

锂离子电池组通常包括位于阳极和阴极之间的隔板和/或电解质。在一类电池中，将隔板、阴极和阳极材料单独地形成为片或膜。随后将阴极片、隔板片和阳极片与分隔阴极和阳极(例如，电极)的隔板一起堆叠或轧制以形成电池。对于待轧制的阴极、隔板和阳极，各个片必须足够可变形或有弹性以被轧制而不失效，例如破裂、破碎、机械失效等。典型的电极包括在导电金属(例如，铝和铜)上的电化学活性材料层。例如，可以将碳连同惰性粘合材料一起沉积在集电器上。常使用碳，因为其具有优异的电化学特性且还是导电的。电极能被轧制或切割成片，然后分层堆积为堆。所述堆具有电化学活性材料，所述电化学活性材料与其间的隔板交替。

发明概述

在某些实施方案中，提供了电极。所述电极可包括集电器和与所述集电器电连通的膜。所述膜可包含使膜保持在一起的碳相。所述电极还可包含将膜粘接在集电器上的电极附接物质。

所述膜可以是单片的自支撑膜。另外，所述膜可包含分布在碳相中的硅颗粒。所述碳相可包括硬碳。此外，所述膜可包含孔隙，并且至少一部分电极附接物质可在膜的孔隙内。例如，以膜的体积计，孔隙率可为约5％至约50％和/或约1％至约70％。

所述电附接物质可包含聚合物，例如聚酰胺酰亚胺、聚偏二氟乙烯和聚丙烯酸。此外，所述电极附接物质可为基本上不导电的。所述电极附接物质可允许阳极活性材料和集电器膨胀而不使电极显著失效。例如，电极可以被弯曲为至少7mm的曲率半径而不显著破裂。

在某些实施方案中，提供了形成电极的方法。所述方法可包括将电极附接物质夹在集电器与包含电化学活性材料的固体膜之间，以使得电极附接物质将所述固体膜粘接于集电器，并且所述固体膜与集电器电连通。在一些实施方案中，所述固体膜至少部分地将电极附接物质吸收到该膜的孔隙中。

在某些实施方案中，提供了电化学电池。所述电化学电池可包括多孔隔板片及夹在所述多孔隔板片与上述电极之间的电池附接物质。所述电池附接物质可包含聚偏二氟乙烯。所述电池附接物质可涂覆所述多孔隔板片和所述电极中的至少之一或两者。例如，涂覆所述多孔隔板片的电池附接物质可为第一电池附接物质，且涂覆所述电极的电池附接物质可为在化学上与第一电池附接物质不同的第二电池附接物质。

在某些实施方案中，提供了形成电化学电池的方法。所述方法能包括将电池附接物质夹在多孔隔板片与上述电极之间。所述方法进一步包括用所述电池附接物质涂覆所述多孔隔板片和所述电极中的至少之一或两者。此外，所述方法可包括在将所述电池附接物质夹在所述多孔隔板片与所述电极之间后，加热所述电池附接物质。

在某些实施方案中，提供了电极。所述电极可包括集电器和与所述集电器电连通的膜。所述膜可包含使膜保持在一起的碳相。所述电极还可包含使膜粘接于集电器的电极附接物质。所述膜可包含孔隙并且至少约90％的孔隙可基本上不含电极附接物质。