[发明专利]使用盐添加剂形成含硫电极的方法

说明书

本公开涉及含硫电极及其形成方法。例如，所述方法可包括将电活性材料布置在集流体上或附近以形成具有第一孔隙率的电活性材料层和对电活性材料层施加压力和热以使电活性材料层具有第二孔隙率。第一孔隙率大于第二孔隙率。所述电活性材料可包括许多电活性材料粒子和一种或多种盐添加剂。所述方法可进一步包括使电活性材料层和电解质接触以使电解质溶解所述许多的一种或多种盐粒子以使电活性材料层具有第三孔隙率。第三孔隙率可大于第二孔隙率和小于第一孔隙率。

政府支持

依据Department of Energy授予的DE-EE0008230在政府支持下作出本发明。政府在本发明中享有某些权利。

引言

这一节提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

本公开涉及用于锂离子电化学电池的电极，例如含硫电极及其形成方法。该方法可包括将包括许多盐添加剂粒子的电活性材料布置在集流体的一个或多个表面上或附近以形成具有第一孔隙率的电活性材料层和对电活性材料层施加压力以使电活性材料层具有第二孔隙率，其中第一孔隙率大于第二孔隙率。

需要高级储能设备和系统以满足各种产品，包括汽车产品，如启停系统（例如12V启停系统）、电池辅助系统、混合动力汽车（“HEV”）和电动汽车（“EV”）的能量和/或动力要求。典型的锂离子和锂硫电池组包括至少两个电极和电解质和/或隔离件。两个电极之一充当正极或阴极，和另一个电极充当负极或阳极。将各电极连接到集流体（通常金属，如用于阳极的铜和用于阴极的铝）。可将隔离件和/或电解质安置在负极和正极之间。电解质适于在电极之间传导锂离子并且如两个电极，在各种情况下可以是固体和/或液体形式和/或它们的混合形式。在包括固态电极和固态电解质的固态电池组的情况下，固态电解质可物理分隔电极以致不需要独立隔离件。

锂硫电池组可包括具有硫基电活性材料，例如元素硫(S)和/或Li₂S_x（其中1 ≤ x≤ 8）的阴极。这样的阴极通常包括布置在集流体的一个或多个表面上或附近的一个或多个包括例如许多电活性材料粒子的电活性材料层。常用的制造方法包括将许多电活性材料粒子布置在集流体的所述一个或多个表面附近以形成电活性材料层和对所述许多电活性材料粒子（即前体电活性材料层）施加压力以形成压延或固结的电活性材料层，例如通过使用压延法。在固结过程，如压延后，压延或固结的电活性材料层具有不同于初始孔隙率的孔隙率。该制造方法通常包括随后将电解质引入压延或固结的电活性材料层中以形成阴极。但是，已暴露于压延或其它固结法的此类阴极通常由于低电解质渗入通常具有小于或等于大约50%的孔隙率的压延或固结电活性材料层而经受低容量利用率（例如小于50%）。因此希望开发可解决这些挑战的用于电化学电池的改进的阴极及其制造方法，和优选容易集成到常用制造工艺中的方法和材料。

概述

这一节提供本公开的一般概述并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

本申请涉及以下内容：

[1]. 一种制备用在循环锂离子的电化学电池中的电极的方法，其中所述方法包括：

将电活性材料掺合物布置在集流体的一个或多个表面上或附近以形成具有第一孔隙率的电活性材料层，其中所述电活性材料掺合物包含许多电活性材料粒子和许多盐添加剂粒子；和

对电活性材料层施加压力以使电活性材料层具有第二孔隙率，其中第一孔隙率大于第二孔隙率，其中所述电活性材料层和所述集流体界定电极。