具有多层电极的锂离子电池部件的制作方法

本公开涉及用于锂离子电池的电极材料。

背景技术：

1、电池技术的进展可能会影响各种领域(包括电动车辆和便携式电子产品)的进步。固态电池(ssb)由于其潜在地增加的比能量密度和体积能量密度而受到关注。要使ssb的益处最大化，通常使用金属阳极，诸如锂(li)或硅(si)。

2、然而，这些阳极在电池充电和放电期间可能会经历大的体积变化。这种体积变化可能需要堆叠压力(范围为5mpa至50mpa)以维持电池单元内的界面接触。此外，即使在这些堆叠压力下，li或si ssb也可能发生性能劣化。这一部分是由于电极中的应力波动和所得的应变累积。

技术实现思路

1、本公开涉及一种用于次级ssb的设计。所述电池由负电极、固体电解质分隔体和集电器组成。集电器的特征在于其中泡沫金属被封闭在两个微孔碳层之间的配置。这些碳层中的一者维持与负电极的直接面接触，而另一者接触固体电解质分隔体。这种配置导致集电器的表面比泡沫金属的表面更光滑。

2、可以由纳米大小的碳颗粒组成的微孔碳层可以涂覆在泡沫金属上。泡沫金属可以是铜(cu)泡沫金属，并且其厚度意在大于微孔碳层中的每一者的厚度。

3、另外，所述设计可以包括正电极，所述正电极维持与固体电解质分隔体的直接面接触。当这些部件(正电极、集电器、固体电解质分隔体和负电极)组合时，它们形成电极总成。电池的特征可能在于几个此类总成，其中碳纤维纸在它们之间交错，使得并非所有相邻总成都直接接触。而是，一些相邻总成由碳纤维纸分开。

4、另一个设想的实施例涉及集电器由夹在两个金属箔层之间的弹性体构成。这些层被布置成使得一者维持与正电极的直接面接触，而另一者接触固体电解质分隔体。这种结构使集电器能够分别在充电和放电期间响应于正电极和负电极的膨胀或收缩而压缩或膨胀。

5、这些金属箔层可以是相同材料或不同材料，并且弹性体可以潜在地是硅橡胶。同样，这些部件(正电极、集电器、固体电解质分隔体和负电极)可以形成电极总成。这些总成可以倍增并与碳纤维纸交错。

6、在另一实施例中，集电器可以是碳纤维纸集电器。在该设想的实施例中，集电器包括夹在两个微孔层之间的碳纤维层，其中碳纤维层的表面粗糙度通过微孔层的涂层进行补偿。

技术特征：

1.一种次级固态电池，其包括：

2.如权利要求1所述的电池，其中所述微孔碳层涂覆在所述泡沫金属上。

3.如权利要求1所述的电池，其中所述微孔碳层包括纳米大小的碳颗粒。

4.如权利要求1所述的电池，其中所述泡沫金属是铜泡沫金属。

5.如权利要求1所述的电池，其中所述泡沫金属的厚度大于所述微孔碳层中的每一者的厚度。

6.如权利要求1所述的电池，其还包括与所述固体电解质分隔体直接面接触的正电极。

7.如权利要求6所述的电池，其中所述正电极、所述集电器、所述固体电解质分隔体和所述负电极形成电极总成，所述电池还包括多个所述电极总成和与所述电极总成交错的碳纤维纸，使得所述电极总成的一些但不是所有相邻的对由所述碳纤维纸中的一者分开。

8.一种次级固态电池，其包括：

9.如权利要求8所述的电池，其中所述金属箔层是相同的材料。

10.如权利要求8所述的电池，其中所述金属箔层是不同的材料。

11.如权利要求8所述的电池，其中所述弹性体是硅橡胶。

12.如权利要求8所述的电池，其中所述正电极、所述集电器、所述固体电解质分隔体和所述负电极形成电极总成，所述电池还包括多个所述电极总成和与所述电极总成交错的碳纤维纸，使得所述电极总成的一些但不是所有相邻的对由所述碳纤维纸中的一者分开。

13.一种次级固态电池，其包括：

14.如权利要求13所述的电池，其中通过所述微孔层填充所述碳纤维层的粗糙表面。

15.如权利要求13所述的电池，其中所述电极总成的一些但不是所有相邻的对由所述碳纤维纸中的一者分开。

技术总结本公开提供了“具有多层电极的锂离子电池部件”。本公开涉及一种具有集电器配置的次级固态电池，所述集电器配置包括夹在两个微孔碳层之间的泡沫金属。所述集电器与所述负电极和所述固体电解质分隔体两者直接对接。替代地，所述集电器可以包括夹在一对金属箔层之间的弹性体，从而根据充电‑放电循环期间电极的变化来实现响应性膨胀和收缩。另一实施例设想了位于两个微孔层之间的碳纤维纸集电器。技术研发人员：鲁自界,刘明宏,C·坎宁安受保护的技术使用者：福特全球技术公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6