[发明专利]锂离子电化学电池的电极和具有定制的孔隙率的组合物

权利要求书

1.锂离子电化学电池的电极，所述电极包括：

集流体；和

由设置在所述集流体上的第一电极组合物形成的第一层，并且所述第一电极组合物包含：

粘合剂组分；

分散在所述粘合剂组分中的导电填料组分；以及

分散在所述粘合剂组分和所述导电填料组分中的活性材料组分；

其中所述第一电极组合物具有：

第一表面；和

与所述第一表面间隔开并平行于所述第一表面的第二表面；并且

其中所述第一电极组合物限定了在所述第一表面与所述第二表面之间的具有定制的孔径分布的多个孔隙，所述定制的孔径分布至少包括第一孔径和大于所述第一孔径的第二孔径；并且

其中所述第一电极组合物具有至少60%的第一孔隙率。

2.根据权利要求1所述的电极，其中所述多个孔隙在所述第一电极组合物中在所述第一表面与所述第二表面之间形成孔隙率梯度，所述孔隙率梯度配置成在所述锂离子电化学电池的循环过程中使所述电极的膨胀最小化并且适应硅粒子生长。

3.根据权利要求1所述的电极，其中所述多个孔隙随机布置在所述第一表面与所述第二表面之间。

4.根据权利要求1所述的电极，其中所述第一电极组合物具有从所述第一表面到所述第二表面基本上均匀的厚度。

5.根据权利要求1所述的电极，其中所述粘合剂组分以第一量存在于所述第一电极组合物中；所述导电填料组分以第二量存在于所述第一电极组合物中；并且所述活性材料组分以大于所述第一量和所述第二量的第三量存在于所述第一电极组合物中。

6.根据权利要求5所述的电极，进一步包括由第二电极组合物形成并与所述第一层相邻设置的第二层。

7.根据权利要求6所述的电极，其中所述第二电极组合物包含以不同于所述第三量的第四量存在于所述第二电极组合物中的第二活性材料组分。

8.根据权利要求6所述的电极，其中所述第二电极组合物具有不同于所述第一孔隙率的第二孔隙率。

9.形成锂离子电化学电池的电极的方法，所述方法包括：

将导电填料组分、活性材料组分、流变改性剂组分、以及包含粘合剂组分和溶剂的粘合剂溶液混合在一起，以便将所述导电填料组分、所述活性材料组分和所述流变改性剂组分分散在所述粘合剂溶液中并形成浆料；

将所述浆料铸塑到集流体上以形成湿工件；

使所述湿工件与非溶剂接触，以便由此引发相转化并形成湿电极组合物；以及

干燥所述湿电极组合物以形成设置在所述集流体上的第一电极组合物并由此形成所述电极；

其中所述第一电极组合物具有：

第一表面；和

与所述第一表面间隔开并平行于所述第一表面的第二表面；

其中所述第一电极组合物限定了在所述第一表面与所述第二表面之间的具有定制的孔径分布的多个孔隙，所述定制的孔径分布至少包括第一孔径和大于所述第一孔径的第二孔径；并且

其中所述第一电极组合物具有至少60%的第一孔隙率。

10.根据权利要求9所述的方法，其中接触和引发相转化包括随着所述非溶剂进入所述浆料在所述湿电极组合物中形成类液态聚合物稀相和类固态聚合物浓相。