[发明专利]锂离子电化学电池的电极和电极组合物

说明书

本发明公开了锂离子电化学电池的电极和电极组合物。锂离子电化学电池的电极包括集流体和设置在集流体上的电极组合物。该电极组合物包含粘合剂组分、分散在粘合剂组分中的导电填料组分、以及分散在粘合剂组分和导电填料组分中的活性材料组分。该电极组合物具有第一表面和与第一表面间隔开并平行于第一表面的第二表面。该电极组合物限定了：多个通道，所述通道各自在第一表面与第二表面之间在大致垂直于第一表面的第一方向上延伸，并各自配置成用于在第一表面与第二表面之间的锂离子传输；和在第一表面与第二表面之间并与所述多个通道相邻的多个孔隙。

技术领域

本公开涉及锂离子电化学电池的电极。

背景技术

电化学电池或电池组可用于将化学能转化为电能，并可以描述为一次或二次的。一次电池组通常是不可再充电的，而二次电池组可以容易地再充电，并可以在使用后恢复到完全充电态。由此，二次电池组可用于诸如为电子设备、工具、机械和车辆供电的应用。

一种类型的二次电池组——锂离子二次电池组——可以包括负极或阳极、正极或阴极、和设置在正极与负极之间的隔离件。负极可以由能够在锂离子二次电池组的充电和放电过程中并入和释放锂离子的材料形成。在锂离子二次电池组的充电过程中，锂离子可以从正极移动到负极，并例如通过嵌入、插入、置换固溶强化或其它手段包埋在该材料中。相反，在电池组放电过程中，锂离子可以从该材料中释放，并从负极移动到正极。

发明内容

锂离子电化学电池的电极包括集流体和设置在集流体上的电极组合物。该电极组合物包含粘合剂组分、分散在粘合剂组分中的导电填料组分、以及分散在粘合剂组分和导电填料组分中的活性材料组分。该电极组合物具有第一表面和与第一表面间隔开并平行于第一表面的第二表面。该电极组合物限定了：多个通道，所述通道各自在第一表面与第二表面之间在大致垂直于第一表面的第一方向上延伸，并各自配置成用于在第一表面与第二表面之间的锂离子传输；和在第一表面与第二表面之间并与所述多个通道相邻的多个孔隙。

在一方面，所述多个通道各自可以在第一表面与第二表面之间曲折地延伸。

在另一方面，所述多个通道可以在该电极组合物中在第一表面与第二表面之间形成通道网络，所述通道网络配置成使锂离子在第一表面与第二表面之间的行进距离最小化。

在又一方面，所述多个孔隙可以随机布置在第一表面与第二表面之间。

在再一方面，所述多个通道可以大致彼此平行地设置。

在一个附加方面，所述粘合剂组分可以以第一量存在于电极组合物中；所述导电填料组分可以以第二量存在于电极组合物中；并且所述活性材料组分可以以大于第一量和第二量的第三量存在于电极组合物中。

在一方面，所述粘合剂组分可以以基于100重量份的电极组合物计3重量份至40重量份的量存在于电极组合物中。

在另一方面，所述导电填料组分可以以基于100重量份的电极组合物计2重量份至50重量份的量存在于电极组合物中。

在又一方面，所述活性材料组分可以以基于100重量份的电极组合物计30重量份至95重量份的量存在于电极组合物中。

在再一方面，所述粘合剂组分可以包含聚酰亚胺；所述导电填料组分可以包含碳；并且所述活性材料组分可以包含硅。

在一个附加方面，所述活性材料组分可以包含硅纳米粒子和硅微米粒子。

在一方面，所述电极可以是阳极。