本部分中提供的信息旨在一般性地介紹本公開的背景。當(dāng)前署名為發(fā)明人的操作在本部分中描述的程度下，以及在申請時可能沒有以其它形式確定為現(xiàn)有技術(shù)的說明書的方面，均不被明示或暗示地承認(rèn)為針對本公開的現(xiàn)有技術(shù)。本公開涉及制造循環(huán)鋰離子的電池組的電極的方法，且更具體地涉及制造包含基于硅氧化物的電活性材料的負(fù)電極的方法。循環(huán)鋰離子的電池組通常包括正電極、與正電極間隔開的負(fù)電極以及離子導(dǎo)電電解質(zhì)，該離子導(dǎo)電電解質(zhì)在電池組的放電和充電過程中為鋰離子在正電極和負(fù)電極之間的傳導(dǎo)提供介質(zhì)。電解質(zhì)可被配制為表現(xiàn)出高離子電導(dǎo)率、良好的熱穩(wěn)定性、寬的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口以及在負(fù)電極和/或正電極的表面上形成離子導(dǎo)電固體電解質(zhì)界面(sei)的能力。電極通常具有包含電化學(xué)活性(電活性)材料、導(dǎo)電材料和聚合物粘合劑的復(fù)合結(jié)構(gòu)。硅由于其高理論比容量而成為理想的負(fù)電極電活性材料。復(fù)合電極可以通過將包含溶劑中的電活性材料、導(dǎo)電材料和聚合物粘合劑的漿料以連續(xù)層的形式沉積在基材上，然后除去溶劑來制造。通常選擇聚合物粘合劑和溶劑以避免與電活性材料發(fā)生不期望的化學(xué)反應(yīng)并確保聚合物粘合劑在溶劑中的良好溶解度。

背景技術(shù)：

1、本公開涉及制造循環(huán)鋰離子的電池組的電極的方法，且更具體地涉及制造包含基于硅氧化物的電活性材料的負(fù)電極的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的一個或多個實(shí)施方案，在一種制造用于循環(huán)鋰離子的電池組的負(fù)電極的方法中，將前體混合物沉積在基材上以形成前體層。所述前體混合物包含電活性負(fù)電極材料、聚合物粘合劑、硝酸鹽添加劑和水性溶劑。電活性負(fù)電極材料包括硅、硅氧化物、鋰化硅低氧化物、石墨、或其組合。從前體層中除去水性溶劑以在基材上形成負(fù)電極。

2、硝酸鹽添加劑可包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鈉(nano3)、硝酸鉀(kno3)、硝酸銅(cu(no3)2)或其組合。

3、硝酸鹽添加劑可占負(fù)電極的大于或等于約0.01重量％且小于或等于約2重量％。

4、在各實(shí)施方案中，前體混合物可通過制備包含聚合物粘合劑和至少一部分水性溶劑的粘合劑溶液，然后將電活性負(fù)電極材料和硝酸鹽添加劑引入粘合劑溶液中以形成前體混合物來制備。所述方法還可包括在將電活性負(fù)電極材料和硝酸鹽添加劑引入粘合劑溶液中之前將導(dǎo)電材料引入粘合劑溶液中。

5、在各實(shí)施方案中，前體混合物可通過制備包含聚合物粘合劑、硝酸鹽添加劑和至少一部分水性溶劑的第一溶液，然后將電活性負(fù)電極材料引入第一溶液中以形成前體混合物來制備。所述方法還可包括在將電活性負(fù)電極材料引入第一溶液中之前將導(dǎo)電材料引入第一溶液中。

6、在各實(shí)施方案中，前體混合物可通過制備包含聚合物粘合劑和水性溶劑的粘合劑溶液、制備包含硝酸鹽添加劑和水性溶劑的硝酸鹽溶液、以及將粘合劑溶液、硝酸鹽溶液和電活性負(fù)電極材料混合在一起以形成前體混合物來制備。所述方法還可以包括在將粘合劑溶液與硝酸鹽溶液和電活性負(fù)電極材料混合之前將導(dǎo)電材料引入粘合劑溶液中。

7、聚合物粘合劑可包括丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、藻酸鈉或其組合。

8、聚合物粘合劑可占負(fù)電極的大于或等于約2重量％且小于或等于約10重量％。

9、前體混合物還可包含導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料可占負(fù)電極的大于或等于約2重量％且小于或等于約10重量％。

10、電活性負(fù)電極材料可占負(fù)電極的大于或等于約80重量％且小于或等于約97重量％。

11、電活性負(fù)電極材料還可包含石墨。

12、在根據(jù)本公開的一個或多個實(shí)施方案的制造循環(huán)鋰離子的電池組的方法中，將前體混合物沉積在銅集流體上以形成前體層。所述前體混合物包含電活性負(fù)電極材料、聚合物粘合劑、硝酸鹽添加劑和水性溶劑。電活性負(fù)電極材料包括硅、硅氧化物、鋰化硅低氧化物(lithiated?silicon?suboxide)、石墨、或其組合。硝酸鹽添加劑包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鈉(nano3)、硝酸鉀(kno3)、硝酸銅(cu(no3)2)或其組合。從前體層中除去水性溶劑以在銅集流體上形成負(fù)電極。將負(fù)電極和銅集流體組裝成堆疊體(stack)，所述堆疊體包括設(shè)置在正電極集流體上的正電極以及夾在負(fù)電極和正電極的相對面對的表面之間的隔離件。正電極包含鋰離子。

13、硝酸鹽添加劑可包括lino3。在這種情況下，lino3可以占負(fù)電極的大于或等于約0.05重量％且小于或等于約0.4重量％。

14、聚合物粘合劑可包括丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、藻酸鈉或其組合。

15、所述方法還可包括用包含極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的鋰鹽的電解質(zhì)浸透負(fù)電極、正電極和隔離件。電解質(zhì)可基本不含硝酸鹽化合物。

16、所述方法還可以包括通過將負(fù)電極集流體和正電極集流體電耦合至電源來對電池組進(jìn)行充電，使得鋰離子從正電極釋放并結(jié)合到負(fù)電極中。在電池組的充電過程中，硝酸鹽添加劑可與電活性負(fù)電極材料反應(yīng)以在電活性負(fù)電極材料的表面上形成電絕緣且離子導(dǎo)電的固體界面層。

17、極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑可包含環(huán)狀碳酸酯和直鏈碳酸酯的混合物。

18、根據(jù)本公開的一個或多個實(shí)施方案的一種循環(huán)鋰離子的電池組，包括負(fù)電極、與負(fù)電極間隔開的正電極、夾在負(fù)電極和正電極之間的隔離件以及浸透負(fù)電極、正電極和隔離件的電解質(zhì)。負(fù)電極包含與聚合物粘合劑混合的電活性負(fù)電極材料粒子、硝酸鹽添加劑粒子以及導(dǎo)電碳基材料。電活性負(fù)電極材料粒子包括硅、硅氧化物、鋰化硅低氧化物、石墨或其組合。硝酸鹽添加劑粒子包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鈉(nano3)、硝酸鉀(kno3)、硝酸銅(cu(no3)2)或其組合。硝酸鹽添加劑粒子占負(fù)電極的大于或等于約0.05重量％且小于或等于約0.4重量％。聚合物粘合劑包括丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、藻酸鈉或其組合。正電極包含電活性正電極材料。電解質(zhì)包含極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的鋰鹽。電解質(zhì)和隔離件基本不含硝酸鹽化合物。

19、電解質(zhì)還可包含選自雙(草酸根合)硼酸鋰(libob)、二氟(草酸根合)硼酸鋰(lidfob)和氟丙二酸根合(二氟)硼酸鋰(lifmdfb)的電解質(zhì)添加劑。電解質(zhì)添加劑可占電解質(zhì)的大于或等于約0.5重量％且小于或等于約2重量％。

20、本發(fā)明提供了以下方案：

21、方案1.一種制造用于循環(huán)鋰離子的電池組的負(fù)電極的方法，所述方法包括：

22、在基材上沉積前體混合物以形成前體層，所述前體混合物包含電活性負(fù)電極材料、聚合物粘合劑、硝酸鹽添加劑和水性溶劑，所述電活性負(fù)電極材料包含硅、硅氧化物、鋰化硅低氧化物、石墨或其組合；和

23、從所述前體層中除去水性溶劑以在所述基材上形成負(fù)電極。

24、方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述硝酸鹽添加劑包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鈉(nano3)、硝酸鉀(kno3)、硝酸銅(cu(no3)2)或其組合。

25、方案3.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述硝酸鹽添加劑占所述負(fù)電極的大于或等于約0.01重量％且小于或等于約2重量％。

26、方案4.根據(jù)方案1所述的方法，還包括：

27、通過以下方式制備所述前體混合物：

28、制備包含聚合物粘合劑和至少一部分水性溶劑的粘合劑溶液；然后

29、將電活性負(fù)電極材料和硝酸鹽添加劑引入所述粘合劑溶液中以形成所述前體混合物。

30、方案5.根據(jù)方案4所述的方法，還包括：

31、在將電活性負(fù)電極材料和硝酸鹽添加劑引入所述粘合劑溶液中之前，將導(dǎo)電材料引入所述粘合劑溶液中。

32、方案6.根據(jù)方案1所述的方法，還包括：

33、通過以下方式制備所述前體混合物：

34、制備包含聚合物粘合劑、硝酸鹽添加劑和至少一部分水性溶劑的第一溶液；和

35、將電活性負(fù)電極材料引入所述第一溶液中以形成前體混合物。

36、方案7.根據(jù)方案6所述的方法，其中制備所述前體混合物還包括：

37、在將電活性負(fù)電極材料引入所述第一溶液中之前，將導(dǎo)電材料引入所述第一溶液中。

38、方案8.根據(jù)方案1所述的方法，還包括：

39、通過以下方式制備所述前體混合物：

40、制備包含聚合物粘合劑和水性溶劑的粘合劑溶液；

41、制備包含硝酸鹽添加劑和水性溶劑的硝酸鹽溶液；和

42、將粘合劑溶液、硝酸鹽溶液和電活性負(fù)電極材料混合在一起以形成所述前體混合物。

43、方案9.根據(jù)方案8所述的方法，其中制備所述前體混合物還包括：

44、在將粘合劑溶液與硝酸鹽溶液和電活性負(fù)電極材料混合之前，將導(dǎo)電材料引入所述粘合劑溶液中。

45、方案10.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述聚合物粘合劑包括丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、藻酸鈉、或其組合，并且其中所述聚合物粘合劑占所述負(fù)電極的大于或等于約2重量％且小于或等于約10重量％。

46、方案11.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述前體混合物還包含導(dǎo)電材料，并且其中所述導(dǎo)電材料占所述負(fù)電極的大于或等于約2重量％且小于或等于約10重量％。

47、方案12.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述電活性負(fù)電極材料占所述負(fù)電極的大于或等于約80重量％且小于或等于約97重量％。

48、方案13.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述電活性負(fù)電極材料還包含石墨。

49、方案14.一種制造循環(huán)鋰離子的電池組的方法，所述方法包括：

50、在銅集流體上沉積前體混合物以形成前體層，所述前體混合物包含電活性負(fù)電極材料、聚合物粘合劑、硝酸鹽添加劑和水性溶劑，所述電活性負(fù)電極材料包括硅、硅氧化物、鋰化物硅低氧化物、石墨或其組合，所述硝酸鹽添加劑包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鈉(nano3)、硝酸鉀(kno3)、硝酸銅(cu(no3)2)或其組合；

51、從所述前驅(qū)體層中除去所述水性溶劑，以在所述銅集流體上形成負(fù)電極；和

52、將所述負(fù)電極和所述銅集流體組裝成堆疊體，所述堆疊體包括設(shè)置在正電極集流體上的正電極以及夾在所述負(fù)電極和所述正電極的相對面對的表面之間的隔離件，所述正電極包含鋰離子。

53、方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中所述硝酸鹽添加劑包括lino3，并且其中l(wèi)ino3占所述負(fù)電極的大于或等于約0.05重量％且小于或等于約0.4重量％。

54、方案16.根據(jù)方案14所述的方法，其中所述聚合物粘合劑包括丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、藻酸鈉或其組合。

55、方案17.根據(jù)方案14所述的方法，還包括：

56、用包含在極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的鋰鹽的電解質(zhì)浸透所述負(fù)電極、所述正電極和所述隔離件，所述電解質(zhì)基本不含硝酸鹽化合物；和

57、通過將所述負(fù)電極集流體和所述正電極集流體電耦合至電源來對所述電池組充電，使得鋰離子從所述正電極釋放并結(jié)合到所述負(fù)電極中，

58、其中在所述電池組的充電過程中，所述硝酸鹽添加劑與所述電活性負(fù)電極材料反應(yīng)以在所述電活性負(fù)電極材料的表面上形成電絕緣且離子導(dǎo)電的固體界面層。

59、方案18.根據(jù)方案14所述的方法，其中所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑包含環(huán)狀碳酸酯和直鏈碳酸酯的混合物。

60、方案19.一種循環(huán)鋰離子的電池組，所述電池組包括：

61、負(fù)電極，其包含與聚合物粘合劑混合的電活性負(fù)電極材料粒子、硝酸鹽添加劑粒子和導(dǎo)電碳基材料，所述電活性負(fù)電極材料粒子包括硅、硅氧化物、鋰化硅低氧化物、石墨或其組合，所述硝酸鹽添加劑粒子包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鈉(nano3)、硝酸鉀(kno3)、硝酸銅(cu(no3)2)或其組合，并且占所述負(fù)電極的大于或等于約0.05重量％且小于或等于約0.4重量％，所述聚合物粘合劑包括丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、藻酸鈉、或其組合；

62、正電極，其與所述負(fù)電極間隔開并包含電活性正電極材料；

63、隔離件，其夾在所述負(fù)電極和所述正電極之間；和

64、電解質(zhì)，其浸透所述負(fù)電極、所述正電極和所述隔離件，所述電解質(zhì)包含在極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的鋰鹽，

65、其中所述電解質(zhì)和所述隔離件基本不含硝酸鹽化合物。

66、方案20.根據(jù)方案19所述的電池組，其中所述電解質(zhì)還包含選自雙(草酸根合)硼酸鋰(libob)、二氟(草酸根合)硼酸鋰(lidfob)和氟丙二酸根合(二氟)硼酸鋰(lifmdfb)的電解質(zhì)添加劑，并且其中所述電解質(zhì)添加劑占所述電解質(zhì)的大于或等于約0.5重量％且小于或等于約2重量％。

67、從具體實(shí)施方式、權(quán)利要求書和附圖中，本公開的進(jìn)一步可應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。具體實(shí)施方式和具體實(shí)例僅意欲說明并不意在限制本公開的范圍。