[发明专利]用于电化学电池的干粉涂层的系统和方法

说明书

一种用于在基底上形成颗粒层的系统，所述系统可以包括至少一个喷洒器和至少两个掩蔽件，所述至少两个掩蔽件配置成选择性地在基底的第一区域和第二区域中掩蔽基底。所述至少一个喷洒器可以配置成在基底处喷洒颗粒，其中所述至少两个掩蔽件保持第一区域和第二区域基本上没有沉积的材料。可以采用加热器来在颗粒通过所述至少一个喷洒器被喷洒到基底上时对基底进行加热。

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2019年5月16日提交的美国临时申请序列号62/848,849的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

公开的实施方案涉及用于电化学电池的干粉涂层的系统和方法。

背景技术

锂离子电池典型地包括被电绝缘材料隔开的两个或更多个电极，所述电绝缘材料对于锂离子在电极之间的扩散是可透过的。在一些情况下，一个电极包含涂覆在铜基底上的阳极材料，另一个电极包含涂覆在铝基底上的阴极材料。这些电极的生产通常使用浆料法进行，其中将电化学材料(例如阳极或阴极材料)与溶解在适当的溶剂(例如，典型地为N-甲基吡咯烷酮)中的聚合物粘合剂(例如，典型地为聚偏二氟乙烯PVDF)混合。将所得浆料涂覆到电极基底上。随后，使溶剂蒸发并回收以在电极表面上形成干燥的电化学材料层。为了在组装成电池之前从电极中除去所有溶剂，在使用大型传送炉和真空干燥器(帮助干燥沉积的浆料)时花费了大量的时间和能量。

发明内容

在一些实施方案中，用于形成颗粒层的系统包括至少一个喷洒器，所述至少一个喷洒器配置成朝向基底喷洒颗粒，所述颗粒包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者。系统还包括第一掩蔽件，所述第一掩蔽件可移动以选择性地在基底的第一区域中掩蔽基底免受颗粒影响；和第二掩蔽件，所述第二掩蔽件可移动以选择性地在基底的第二区域中掩蔽基底免受颗粒影响，其中所述至少一个喷洒器将颗粒的喷洒流导向基底的在第一掩蔽件与第二掩蔽件之间的部分。系统还包括加热器，所述加热器配置成对基底进行加热。

在一些实施方案中，用于沉积材料层的方法包括：掩蔽基底的第一区域；掩蔽基底的第二区域；对基底进行加热；以及朝向经加热的基底喷洒包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者的第一颗粒以在基底上形成第一层。

在一些实施方案中，形成电极的方法包括：掩蔽基底的第一区域以抑制材料沉积在基底上的第一区域中；掩蔽基底的第二区域以抑制材料沉积在第二区域中；向基底施加包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者的第一颗粒以形成第一层；以及向第一层施加包含选自电化学材料、离子传导材料、导电材料和隔离件材料中的至少一者的第二颗粒以形成设置在第一层上的第二层。

应当理解，前述概念和下面讨论的另外的概念可以以任何合适的组合来布置，因为本公开内容在这方面不受限制。此外，当结合附图考虑时，根据以下各种非限制性实施方案的详细描述，本公开内容的其他优点和新颖特征变得明显。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在多个图中示出的各个相同或几乎相同的组件可以由相同的数字表示。为清楚起见，并非每个组件都可以在每个图中标出。在图中：

图1是喷洒沉积系统的一个实施方案的侧面示意图；

图2是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；

图3是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；

图4是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的侧面示意图；

图5是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的顶部示意图；

图6是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的顶部示意图；

图7是图1的喷洒沉积系统在材料沉积过程期间的顶部示意图；