[发明专利]用于锂离子阳极的石墨颗粒的各向同性自组装

说明书

本文涉及一种用于锂离子阳极的石墨颗粒的各向同性自组装，其中所描述的实施例总体上涉及改进电池单元内的导电路径。在现有的电池单元中，由于电池单元内的复杂的导电路径，可能存在高弯曲度。本文描述的实施例描述了一种方案，其可以在电极内定向颗粒，使得颗粒在通用方向上对准。对准颗粒可以允许在电池单元内的相对垂直的导电通路，这可以降低电池单元内的弯曲度。

背景技术

电动车辆(EV)越来越多地被用于替代传统的燃气发动机车辆。EV与传统的燃气发动机车辆相比具有若干优点，例如但不限于不需要太多的维护、环境友好和性能提高。然而，与依赖气体作为动力的传统气体发动机车辆不同，EV依赖多个电池单元作为动力。利用电池单元作为动力源的当前缺点是，与再填充气体罐所花费的时间相比，对电池单元充电所花费的时间。因此，需要改进EV内的电池单元的充电速率。

发明内容

本文描述的实施例总体上涉及改进电池单元内的导电路径。通过改进电池单元内的导电路径，可以认识到各种优点，诸如电池单元的快速充电。一种改善导电路径的解决方案可包括包含阳极的电池单元。阳极可进一步包括集电器和与集电器接触的阳极浆料。阳极浆料可包含第一组键合材料。电池单元还可以包括来自第一官能团的多种材料。在一个实施例中，第一官能团中的材料被配置成键合到第一组结合材料，以使阳极内的颗粒取向到垂直方向。电池单元还可包括阴极和置于阴极和阳极之间的隔板。

在一个实施方案中，第一官能团可部分由于集电器的材料组成而键合至集电器的周边。在这样的实施方案中，集电器内的一种或多种材料可具有与第一官能团的强键合亲和力。在一个实施方案中，第一官能团是自组装单层的一部分。在这样的实施方案中，键合材料也可以是自组装单层的一部分，使得键合材料和第一官能团之间的强键合亲和力可以引起阳极内的一个或多个颗粒在特定方向上自组装。在一个实施例中，自组装单层可以包括烷硫醇。在这样的实施方案中，第一官能团可以包含烷硫醇。在一个实施方案中，自组装单层可包含一种或多种含硫硫醇。在这样的实施方案中，第一官能团可以包含一种或多种含硫硫醇。在一个实施例中，键合材料可以包括金(Au)颗粒。

在一个实施方案中，阳极可包含一种或多种碳颗粒。至少由于可在碳颗粒之间以及碳颗粒和集电器之间形成的自组装单层，一个或多个碳颗粒可在隔板和集电器之间以垂直方向取向。在一个实施方案中，部分由于阳极内的颗粒在垂直方向上取向，锂离子可以在垂直传导路径中在垂直方向上取向的一个或多个碳颗粒之间从阴极流动到阳极。垂直传导通路可以在电池单元内导致很少至没有扭曲。

附图说明

图1描绘了根据一个或多个实施例的电池单元。

图2描述了根据现有系统的阳极内的碳颗粒。

图3示出了根据一个或多个实施例的电池单元制造过程。

图4示出了根据一个或多个实施例的阳极内的自对准碳颗粒。

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的特征、实施例和优点。

具体实施方式

本文描述的实施例总体上涉及改进电池单元内的导电路径。通过改进电池单元内的导电路径，可以认识到各种优点，诸如电池单元的快速充电。EV内的电池单元可以包含石墨基阳极。然而，石墨基阳极存在某些限制。例如，石墨基阳极可能包含相对高的弯曲度，因为在阳极中使用了“薄片”或“片状”石墨颗粒。弯曲度可以是离子路径与直线的偏差的量度。换句话说，当离子在充电过程期间从电池单元的阴极行进到电池单元的阳极时，由离子中的一个或多个采取的离子路径可以包括许多曲线和转弯。这种弯曲可能导致电池单元的充电时间更长，因为离子需要更长时间到达电池单元的阳极内的集电器。