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

背景技術(shù)：

1、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)明人的工作在本部分中描述的程度下，以及在申請(qǐng)時(shí)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(duì)本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

2、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)電極和離子導(dǎo)電電解質(zhì)，離子導(dǎo)電電解質(zhì)在電池組的放電和充電期間為正電極和負(fù)電極之間的鋰離子傳導(dǎo)提供介質(zhì)。電解質(zhì)可以被配制成表現(xiàn)出高離子導(dǎo)電性、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負(fù)電極合意的電活性材料。

3、復(fù)合電極可以通過將包含電活性材料、導(dǎo)電材料和在溶劑中的聚合物粘合劑的漿料以連續(xù)層的形式沉積在基材上，然后通過除去溶劑來制造。通常選擇聚合物粘合劑和溶劑以避免與電活性材料發(fā)生不合意的化學(xué)反應(yīng)，并確保聚合物粘合劑在溶劑中的好的溶解性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，在制造用于循環(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。所述前體混合物包括包含包括鋰化的低價(jià)硅氧化物(lso)材料的電活性負(fù)電極材料、聚合物粘合劑、官能聚合物和水性溶劑。所述lso材料包括堿性化合物。所述官能聚合物包含酸性官能團(tuán)，所述酸性官能團(tuán)被配制成與所述lso材料中的堿性化合物反應(yīng)以中和所述前體混合物的ph。從所述前體層除去所述水性溶劑以在所述基材上形成所述負(fù)電極。

2、在實(shí)施方案中，所述官能聚合物可包括聚(羧酸)。在這種情況下，所述酸性官能團(tuán)可包括羧基官能團(tuán)(-c(＝o)oh)。例如，所述官能聚合物可包括聚(丙烯酸)。

3、在實(shí)施方案中，所述官能聚合物可包括聚(磺酸)。在這種情況下，所述酸性官能團(tuán)可包括磺基官能團(tuán)(-s(＝o)2-oh)。例如，所述官能聚合物可包括磺化聚(亞苯基)(spp)、磺基苯基化聚(亞苯基)(sppp)或其組合。

4、所述官能聚合物可配置為與所述前體混合物中的鋰離子反應(yīng)，以形成所述官能聚合物的鋰鹽。

5、在實(shí)施方案中，所述官能聚合物的鋰鹽可不溶于所述水性溶劑，并且其中所述官能聚合物的鋰鹽可配置為沉積在所述lso材料的表面上以形成物理屏障，所述物理屏障防止在所述lso材料和所述水性溶劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

6、所述官能聚合物可具有大于或等于約10,000克/摩爾且小于或等于約400,000克/摩爾的分子量。

7、所述lso材料可具有包括開放納米孔的納米多孔結(jié)構(gòu)，并且其中所述官能聚合物的尺寸可使得所述官能聚合物能夠滲透所述lso材料的開放納米孔。

8、所述聚合物粘合劑可包括丁苯橡膠(sbr)和羧甲基纖維素鈉(na-cmc)。

9、所述堿性化合物可包括氫氧化鋰(lioh)、碳酸鋰(lico3)或其組合。

10、所述電活性負(fù)電極材料可包括所述lso材料和石墨。

11、所述前體混合物可進(jìn)一步包含基于碳的電化學(xué)非活性導(dǎo)電材料。

12、在實(shí)施方案中，所述方法可進(jìn)一步包括通過將所述lso材料引入到包含聚合物粘合劑、官能聚合物和水性溶劑的溶液中來制備所述前體混合物。

13、在其它實(shí)施方案中，所述方法可進(jìn)一步包括通過制備包含所述lso材料和所述官能聚合物的第一混合物、制備包含所述聚合物粘合劑和所述水性溶劑的第二混合物，然后將所述第一混合物引入到所述第二混合物來制備所述前體混合物。

14、根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，在制造循環(huán)鋰離子的電池組的方法中，將前體混合物沉積在負(fù)電極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、包括磺化聚(亞苯基)的官能聚合物和水性溶劑。所述電活性負(fù)電極材料包括鋰化的低價(jià)硅氧化物(lso)材料和任選的石墨。所述lso材料包括堿性化合物。所述官能聚合物包括磺基官能團(tuán)(-s(＝o)2-oh)，其配制成與所述lso材料中的堿性化合物反應(yīng)以中和所述前體混合物的ph。從所述前體層除去所述水性溶劑以在所述負(fù)電極集流體上形成負(fù)電極。所述負(fù)電極和所述負(fù)電極集流體組裝成電堆(stack)，所述電堆包括設(shè)置在正電極集流體上的正電極和夾在所述負(fù)電極和所述正電極的相對(duì)飾面表面之間的隔離件。所述正電極包含鋰離子。

15、所述官能聚合物可包括磺基苯基化聚(亞苯基)(sppp)。

16、所述官能聚合物可配置為與所述前體混合物中的鋰離子反應(yīng)，以形成所述官能聚合物的鋰鹽。

17、在實(shí)施方案中，所述官能聚合物的鋰鹽可不溶于所述水性溶劑。在這種情況下，所述官能聚合物的鋰鹽可被配置為沉積在所述lso材料的表面上以形成物理屏障，所述物理屏障防止在所述lso材料和所述水性溶劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

18、所述聚合物粘合劑可包括丁苯橡膠(sbr))和羧甲基纖維素鈉(na-cmc)。

19、循環(huán)鋰離子的電池組包括負(fù)電極、與所述負(fù)電極間隔開的正電極以及滲透所述負(fù)電極和所述正電極的電解質(zhì)。所述負(fù)電極包含電活性材料、聚合物粘合劑和包括磺化聚(亞苯基)的鋰鹽的官能聚合物。所述電活性材料包括鋰化的低價(jià)硅氧化物(lso)材料和任選的石墨。所述正電極包括電活性正電極材料。所述電解質(zhì)包括在極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的鋰鹽。

20、所述官能聚合物可包括苯基化磺化聚(亞苯基)的鋰鹽。在實(shí)施方案中，所述官能聚合物可不溶于水。

21、本發(fā)明公開了以下方案：

22、方案1.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：

23、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包括鋰化的低價(jià)硅氧化物(lso)材料的電活性負(fù)電極材料、聚合物粘合劑、官能聚合物和水性溶劑，所述lso材料包含堿性化合物，并且所述官能聚合物包含酸性官能團(tuán)，所述酸性官能團(tuán)被配制成與所述lso材料中的堿性化合物反應(yīng)以中和所述前體混合物的ph；和

24、從所述前體層除去所述水性溶劑以在所述基材上形成所述負(fù)電極。

25、方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述官能聚合物包括聚(羧酸)，并且其中所述酸性官能團(tuán)包括羧基官能團(tuán)(-c(＝o)oh)。

26、方案3.根據(jù)方案2所述的方法，其中所述官能聚合物包括聚(丙烯酸)。

27、方案4.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述官能聚合物包括聚(磺酸)，并且其中所述酸性官能團(tuán)包括磺基官能團(tuán)(-s(＝o)2-oh)。

28、方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中所述官能聚合物包括磺化聚(亞苯基)(spp)、磺基苯基化聚(亞苯基)(sppp)或其組合。

29、方案6.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述官能聚合物被配置為與所述前體混合物中的鋰離子反應(yīng)以形成所述官能聚合物的鋰鹽，其中所述官能聚合物的所述鋰鹽不溶于所述水性溶劑，并且其中所述官能聚合物的所述鋰鹽被配置為沉積在所述lso材料的表面上以形成物理屏障，所述物理屏障防止在所述lso材料和所述水性溶劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

30、方案7.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述官能聚合物具有大于或等于約10,000克/摩爾且小于或等于約400,000克/摩爾的分子量。

31、方案8.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述lso材料具有包括開放納米孔的納米多孔結(jié)構(gòu)，并且其中所述官能聚合物的尺寸使得所述官能聚合物能夠滲透所述lso材料的開放納米孔。

32、方案9.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)和羧甲基纖維素鈉(na-cmc)。

33、方案10.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述堿性化合物包括氫氧化鋰(lioh)、碳酸鋰(lico3)或其組合。

34、方案11.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述電活性負(fù)電極材料包括所述lso材料和石墨。

35、方案12.根據(jù)方案1所述的方法，其中所述前體混合物進(jìn)一步包括基于碳的電化學(xué)非活性導(dǎo)電材料。

36、方案13.根據(jù)方案1所述的方法，其進(jìn)一步包括：

37、通過將所述lso材料引入到包含所述聚合物粘合劑、所述官能聚合物和所述水性溶劑的溶液中來制備所述前體混合物。

38、方案14.根據(jù)方案1所述的方法，其進(jìn)一步包括：

39、通過制備包含所述lso材料和所述官能聚合物的第一混合物、制備包含所述聚合物粘合劑和所述水性溶劑的第二混合物，然后將所述第一混合物引入到所述第二混合物中來制備所述前體混合物。

40、方案15.制造循環(huán)鋰離子的電池組的方法，所述方法包括：

41、將前體混合物沉積在負(fù)電極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、包括磺化聚(亞苯基)的官能聚合物和水性溶劑，所述電活性負(fù)電極材料包括鋰化的低價(jià)硅氧化物(lso)材料和任選的石墨，所述lso材料包括堿性化合物，并且所述官能聚合物包括磺基官能團(tuán)(-s(＝o)2-oh)，所述磺基官能團(tuán)被配制成與所述lso材料中的堿性化合物反應(yīng)以中和所述前體混合物的ph；

42、從所述前體層除去所述水性溶劑以在所述負(fù)電極集流體上形成負(fù)電極；和

43、將所述負(fù)電極和所述負(fù)電極集流體組裝成電堆(stack)，所述電堆包括設(shè)置在正電極集流體上的正電極和夾在所述負(fù)電極與所述正電極的相對(duì)飾面表面之間的隔離件，所述正電極包含鋰離子。

44、方案16.根據(jù)方案15所述的方法，其中所述官能聚合物包括磺基苯基化聚(亞苯基)(sppp)。

45、方案17.根據(jù)方案15所述的方法，其中所述官能聚合物被配置為與所述前體混合物中的鋰離子反應(yīng)以形成所述官能聚合物的鋰鹽，其中所述官能聚合物的所述鋰鹽不溶于所述水性溶劑，并且其中所述官能聚合物的所述鋰鹽被配置為沉積在所述lso材料的表面上以形成物理屏障，所述物理屏障防止在所述lso材料和所述水性溶劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

46、方案18.根據(jù)方案15所述的方法，其中所述聚合物粘合劑包括丁苯橡膠(sbr)和羧甲基纖維素鈉(na-cmc)。

47、方案19.循環(huán)鋰離子的電池組，所述電池組包括：

48、負(fù)電極，其包含電活性材料、聚合物粘合劑和包括磺化聚(亞苯基)的鋰鹽的官能聚合物，所述電活性材料包含鋰化的低價(jià)硅氧化物(lso)材料和任選的石墨；

49、正電極，其與所述負(fù)電極間隔開并包括電活性正電極材料；和

50、電解質(zhì)，其滲透所述負(fù)電極和所述正電極，所述電解質(zhì)包括在極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的鋰鹽。

51、方案20.根據(jù)方案19所述的電池組，其中所述官能聚合物包括苯基化磺化聚(亞苯基)的鋰鹽，并且其中所述官能聚合物不溶于水。

52、由具體實(shí)施方式、權(quán)利要求書和附圖將顯而易見本公開的進(jìn)一步適用領(lǐng)域。具體實(shí)施方式和具體實(shí)例僅意在舉例說明并且無意限制本公開的范圍。