[发明专利]用于锂离子电池的喷涂涂覆工艺的电极表面粗糙度控制

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实现方式总体涉及高容量能量存储器件，并且更具体地说，本发明的实现方式涉及用于制造能量存储器件和器件部件的方法、器件部件、系统和装置。

相关技术的描述

高容量能量存储器件(诸如锂离子(Li-ion)电池)被用于越来越多的应用中，所述应用包括便携式电子设备、医疗、运输、并网(grid-connected)大型能量存储装置、可再生能量存储装置以及不间断式电源(UPS)。

Li-ion电池通常包括阳极电极、阴极电极和定位在阳极电极与阴极电极之间的隔件。隔件是提供阳极电极与阴极电极之间物理隔离和电气隔离的电绝缘体。隔件通常是由多微孔聚乙烯和聚烯烃制成，并且在单独制造步骤中施加。

对于大多数的能量存储应用而言，能量存储器件的充电时间和容量是重要参数。另外，此类能量存储器件的大小、重量和/或成本可能造成显著局限性。

一种用于制造能量存储器件的阳极电极和阴极电极的方法在原理上基于：将阴极活性材料或阳极活性材料的粘性粉末浆料混合物狭缝涂覆在导电性集电器上，接着，长时间加热以形成干燥铸片(cast sheet)并且防止破裂。蒸发溶剂的干燥之后的电极厚度最终是由调节最终层的密度和孔隙度的压缩和压延(calendering)确定。狭缝涂覆粘性浆料是高度发展的制造技术，所述技术非常依赖于浆料调配、成形以及均化。成形的活性层对干燥工艺的速率以及热学细节极度敏感。

此外，此项技术的问题和限制在于需要较大占地面积(例如，长达50米)以及用于经蒸发的挥发组分的精密收集和再循环系统两者的缓慢且昂贵的干燥部件。在这些经蒸发的挥发组分中，许多组分是另外需要精密消除系统的挥发性有机化合物。另外，这些类型的电极的所得电导率还限制了电极厚度，并因此限制了电极体积。

因此，本领域中需要用于更成本有效地制造充电更快、容量更高的能量存储器件的方法、系统和装置，所述能量存储器件体积更小且更轻，并且可以高生产率制造，而不会对环境造成不利影响。

发明内容

本发明的实现方式总体涉及高容量能量存储器件，并且更具体地说，涉及用于制造能量存储器件和器件部件的方法、器件部件、系统和装置。在一个实现方式中，提供一种形成电极结构的方法。所述方法包括：在柔性导电基板之上喷涂电活性的材料，传送上面沉积有电活性的材料的所述柔性导电基板通过具有第一温度的第一加热辊，并且随后，传送上面沉积有所述电活性的材料沉积的所述柔性导电基板通过具有第二温度的第二加热辊，其中所述第二温度大于所述第一温度，并且所述电活性的材料包括阴极活性材料。

附图简单说明

因此，为了详细理解本发明的上述特征结构的方式，上文简要概述的本发明的更具体的描述可以参照实现方式进行，一些实现方式示出在附图中。然而，应当注意，附图仅示出了本发明的典型实现方式，并且因此不应被视为本发明的范围的限制，因为本发明可允许其他等效实现方式。

图1A是根据本文所述实现方式形成的具有一或多个电极结构的部分电池单元双层的示意图；

图1B是根据本文所述实现方式形成的具有一或多个电极结构的部分电池单元的示意图；

图2是根据本文所述实现方式的具有加热辊的喷涂模块的一个实现方式的示意局部横截面图；和

图3是根据本文所述实现方式的形成电极的方法的流程图。

为了促进理解，已尽可能使用相同元件符号指定各图所共有的相同元件。可以预期，一个实现方式中公开的元件可有利地用于其他实现方式，而无需具体地叙述。

具体描述

本发明的实现方式总体涉及高容量能量存储器件，并且更具体地说，涉及用于制造能量存储器件和器件部件的方法、器件部件、系统和装置。在某些实现方式中，已经发现，将包含电活性的材料的浆料喷涂到柔性基板上并随后将所述基板暴露于增加的温度梯度下产生具有低孔隙度和减小的表面粗糙度/增加的平滑度的干燥或几乎干燥的膜的沉积。所述增加的温度梯度可由所述基板横越过的多个加热辊而导致，其中每个加热辊加热至大于前一加热辊的温度，从而产生具有低孔隙度的相对平滑表面的干燥或几乎干燥的膜的沉积。干燥或几乎干燥的膜的沉积使得不再需要大型且昂贵的干燥机构，因此减少所述装置的成本和占地面积。