CN104040764B

Semi-solid electrode cell having a porous current collector and methods of manufacture

Abstract

The present invention provides an electrochemical cell and a manufacturing method thereof. The electrochemical cell includes an anode, a semi-solid cathode, and a separator disposed therebetween. The semi-solid cathode includes a porous current collector and a suspension of active material and conductive material arranged in a non-aqueous liquid electrolyte. The porous current collector is at least partially disposed in the suspension so that the suspension substantially encapsulates the porous current collector.

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38 claims: 5 independent, 33 dependent

  1. 1
    1· 一种电化学电池,包括: 阳极; 半固体阴极,其包括活性物质和导电物质在非水液体电解质中的悬浮液,该半固体阴 极具有设置在其中的多孔集流体,使得该半固体阴极的悬浮液至少部分嵌入多孔集流体中 且基本上包封多孔集流体,其中多孔集流体具有200-5000微米的厚度;和 设置在阳极与半固体阴极之间的分隔体。
  2. 2
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体的至少一部分延伸超出分隔体 以形成引线。
  3. 3
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体具有200微米至2,500微米的厚 度。
  4. 4
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体为刚性的并且在不受支撑时为 基本上平坦的。
  5. 5
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体是由网、工程化微构架和泡沫中 的至少一者形成。
  6. 6
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体是由丝网、板网框架、板网中的 至少一者形成。
  7. 7
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体是由网状材料形成。
  8. 8
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体为金属性的。
  9. 9
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体为非金属性的。
  10. 10
    根据权利要求1所述的电化学电池,其中多孔集流体包括铝。 11· 一种电化学电池,包括: 至少部分由分隔体限定的阳极腔; 设置在阳极腔中并且配置成基本上填充阳极腔的第一多孔集流体; 设置在阳极腔中并至少部分嵌入第一多孔集流体的阳极半固体悬浮液; 至少部分由分隔体限定的阴极腔; 设置在阴极腔中并且配置成基本上填充阴极腔的第二多孔集流体;和 设置在阴极腔中并基本上嵌入第二多孔集流体的阴极半固体悬浮液, 其中第一多孔集流体和第二多孔集流体中的至少一个具有200-5000微米的厚度。
  11. 11
    12. 根据权利要求11所述的电化学电池,其中设置在阳极腔中的第一多孔集流体的至 少一部分延伸超出分隔体并且至阳极腔外以形成阳极引线。
  12. 12
    13. 根据权利要求11所述的电化学电池,其中设置在阴极腔中的第二多孔集流体的至 少一部分延伸超出分隔体并且至阴极腔外以形成阴极引线。
  13. 13
    14. 根据权利要求11所述的电化学电池,其中第一多孔集流体和第二多孔集流体中的 至少一个具有200微米至2,500微米的厚度。
  14. 14
    15. 根据权利要求11所述的电化学电池,其中第一多孔集流体和第二多孔集流体中的 至少一个为刚性的并且在不受支撑时为基本上平坦的。
  15. 15
    16. —种电极,其包含 多孔电子导电基材;和 嵌入多孔电子导电基材中且基本包封多孔电子导电基材的半固体电极材料,该半固体 CN 104040764 B 电极材料包括活性物质和导电物质在非水液体电解质中的悬浮液, 其中多孔电子导电基材具有200-5000微米的厚度。
  16. 16
    17. 根据权利要求16所述的电极,其中多孔电子导电基材为刚性的并且在不受支撑时 为基本上平坦的。
  17. 17
    18. 根据权利要求16所述的电极,其中多孔电子导电基材具有200微米至2,500微米的 厚度。
  18. 18
    19. 根据权利要求16所述的电极,其中将多孔电子导电基材的至少一个部分折叠并压 缩以形成集成的电极引线。 20 .一种制造蓄电池的方法,该方法包括: 向阳极腔转移阳极半固体悬浮液,该阳极腔具有设置在其中的第一多孔电子导电集流 体; 向阴极腔转移阴极半固体悬浮液,该阴极腔具有设置在其中的第二多孔电子导电集流 体; 在阳极腔与阴极腔之间设置分隔体;和 密封阳极腔和阴极腔。
  19. 19
    21. 根据权利要求20所述的方法,其还包括: 向阳极腔施加压力以将阳极半固体嵌入第一集流体的孔隙中。
  20. 20
    22. 根据权利要求20所述的方法,其还包括: 向阴极腔施加压力以将阴极半固体嵌入第二集流体的孔隙中。
  21. 21
    23. 根据权利要求20所述的方法,其还包括: 在转移期间向阳极腔和阴极腔中的至少一者施加机械振动。
  22. 22
    24. 根据权利要求20所述的方法,其还包括: 使第一集流体的至少一部分成型成集成的阳极引线。
  23. 23
    25. 根据权利要求24所述的方法,其中所述成型包括将第一集流体的一部分折叠到自 身上。
  24. 24
    26. 根据权利要求24所述的方法,其中所述成型包括在第一集流体的一部分上施加压 缩力。
  25. 25
    27. 根据权利要求20所述的方法,其还包括: 使第二集流体的至少一部分成型成集成的阴极引线。
  26. 26
    28. 根据权利要求27所述的方法,其中所述成型包括将第二集流体的一部分折叠到自 身上。
  27. 27
    29. 根据权利要求27所述的方法,其中所述成型包括在第二集流体的一部分上施加压 缩力。 30 .一种形成电极的方法,其包括: 将半固体组合物转移到电子导电基材上,半固体组合物包括活性物质和导电物质在非 水液体电解质中的悬浮液;和 将半固体组合物的温度降低至低于非水液体电解质的凝固点。 31.根据权利要求30的方法,其中电子导电基材为多孔的。 32 .一种形成电极的方法,其包括: CN 104040764 Β 将半固体组合物转移到腔体中,半固体组合物包括活性物质和导电物质在非水液体电 解质中的悬浮液;和 将半固体组合物的温度降低至低于非水液体电解质的凝固点以形成固体电极。
  28. 28
    33. 根据权利要求32所述的方法,其还包括: 将固体电极设置到集流体上。
  29. 29
    34. 根据权利要求33所述的方法,其中集流体为多孔的。
  30. 30
    35. 根据权利要求33所述的方法,其中集流体是电子导电箔材。
  31. 31
    36. —种电化学电池,其包含: 阴极; 半固体阳极,其包括活性物质和导电物质在非水液体电解质中的悬浮液,该半固体阳 极具有设置在其中的多孔集流体,使得半固体阳极的悬浮液至少部分嵌入多孔集流体中且 基本上包封多孔集流体,其中多孔集流体具有200-5000微米的厚度;和 设置在阴极与半固体阳极之间的分隔体。
  32. 32
    37. 一种电化学电池,其包含: 半固体阴极,其包括活性物质和导电物质在非水液体电解质中的悬浮液,该半固体阴 极具有设置在其中的第一多孔集流体,使得该半固体阴极至少部分嵌入第一多孔集流体中 且基本上包封第一多孔集流体; 半固体阳极,其包括活性物质和导电物质在非水液体电解质中的悬浮液,该半固体阳 极具有设置在其中的第二多孔集流体,使得该半固体阳极的悬浮液至少部分嵌入第二多孔 集流体中且基本上包封第二多孔集流体;和 设置在半固体阴极与半固体阳极之间的分隔体, 其中第一多孔集流体和第二多孔集流体中的至少一个具有200-5000微米的厚度。
  33. 33
    38. —种电极,其包含 具有200微米至5000微米的第一厚度的多孔电子导电集流体;和 设置和配置成基本上包封多孔电子导电集流体以形成具有第二厚度的双侧电极的半 固体电极材料,该第一厚度大于第二厚度的50%, 其中半固体电极材料包括活性物质和导电物质在非水液体电解质中的悬浮液。
  34. 34
    39. 根据权利要求38所述的电极,其中第一厚度大于第二厚度的60 %。
  35. 35
    40. 根据权利要求39所述的电极,其中第一厚度大于第二厚度的70 %。
  36. 36
    41. 根据权利要求40所述的电极,其中第一厚度大于第二厚度的80 %。
  37. 37
    42. 根据权利要求41所述的电极,其中第一厚度大于第二厚度的90%。
  38. 38
    43. 根据权利要求42所述的电极,其中第一厚度基本上等于第二厚度。 CN 104040764 Β
Independent claims38