[发明专利]用于硅-碳复合材料的牺牲衬底

说明书

形成复合材料膜的方法可以包括在牺牲衬底上提供包含碳前驱体和硅颗粒的层。所述方法还可以包括热解所述碳前驱体以将前驱体转化成一种或多种类型的碳相以形成所述复合材料膜，由此所述牺牲衬底具有约10％或更少的成炭率。

技术领域

本公开内容总体上涉及硅-碳复合材料。具体地，本公开内容涉及用于形成硅-碳复合材料的牺牲衬底。硅-碳复合材料可以用于电池电极。

背景技术

锂离子电池通常包括在阳极与阴极之间的隔板和/或电解液。在一类电池中，隔板、阴极和阳极材料分别形成为片或膜。将阴极、隔板和阳极的片依次堆叠或轧制，使隔板将阴极与阳极(例如，电极)分隔，以形成电池。典型的电极包括在导电金属(例如，铝或铜)上的电化学活性材料层。可以将膜轧制或切割成部件，然后将其层叠为堆叠体。堆叠体具有交替的电化学活性材料以及在它们之间的隔板。

发明内容

在某些实施方式中，提供了形成复合材料膜的方法。方法可以包括在牺牲衬底上提供包含碳前驱体和硅颗粒的层。方法还可以包括热解碳前驱体以将前驱体转化成一种或多种类型的碳相以形成复合材料膜，由此牺牲衬底具有约10％或更少的成炭率。例如，牺牲衬底可以具有约7％或更少、约5％或更少、约3％或更少、约1％或更少、约0％等的成炭率。

在各种实施方式中，牺牲衬底可以包含聚甲基戊烯(PMP)、缩醛共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、石蜡、聚环氧乙烷、聚乙烯、聚丙烯、聚(碳酸亚丙酯)、乙酸纤维素或其组合。例如，牺牲衬底可以包含聚乙烯、聚丙烯、聚(碳酸亚丙酯)、聚甲基戊烯或其组合。

在一些实施方式中，层可以包含包括溶剂的混合物。在一些情况下，牺牲衬底可以不溶于溶剂。在一些情况下，溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)。在一些情况下，溶剂可以包括水。在一些情况下，碳前驱体可以包括水溶性聚合物。

在某些实施方式中，方法还可以包括在热解之前干燥牺牲衬底上的混合物，其中干燥的混合物包含约10％至约30％的溶剂。在一些情况下，方法还可以包括将在牺牲衬底上的干燥的混合物形成为多个的在牺牲衬底上的干燥的混合物，并且在热解之前堆叠所述多者。

在一些实施方式中，方法还可以包括在第一衬底上提供混合物。混合物可以包含溶剂。方法还可以包括在牺牲衬底上提供干燥的混合物之前干燥混合物和去除干燥的混合物。在一些情况下，干燥的混合物可以包含约10％至约30％的所提供的溶剂。在一些情况下，方法还可以包括将干燥的混合物形成为多个干燥的混合物。提供在牺牲衬底上的混合物可以包括提供在多个牺牲衬底上的多个干燥混合物的堆叠体。

在各种实施方式中，复合材料膜可以包含大于0重量％至约20重量％的一种或多种类型的碳相。在各种实施方式中，复合材料膜可以包含大于约50重量％至约99重量％的硅颗粒。在一些情况下，复合材料膜还可以包含石墨颗粒。在某些实施方式中，复合材料膜可以是基本上电化学活性的。在一些情况下，热解可以形成作为自支撑结构的复合材料膜。

在某些实施方式中，提供了形成电化学装置的方法。方法可以包括提供第一电极、第二电极和电解液。第一电极可以包括提供通过所提供的形成复合材料膜的方法形成的复合材料膜。在各种实施方式中，提供第一电极可以包括提供作为自支撑电极的复合材料膜。在各种实施方式中，提供第一电极可以包括在集电器上提供复合材料膜。在一些情况下，第一电极可以是阳极，并且第二电极可以是阴极。电化学装置可以是电池。

附图说明

图1例示根据本文描述的某些实施方案的形成复合材料的示例性方法。

图2示意性地例示在牺牲衬底上形成材料的示例性方法。

图3示意性地例示在牺牲衬底上形成材料的另一个示例性方法。

图4示意性地例示使用牺牲衬底形成材料的示例性方法。

图5示意性地例示使用牺牲衬底形成材料的另一个示例性方法。