本公開涉及用于鋰離子電池的電極材料。

背景技術(shù)：

1、電池技術(shù)的進(jìn)展可能會(huì)影響各種領(lǐng)域(包括電動(dòng)車輛和便攜式電子產(chǎn)品)的進(jìn)步。固態(tài)電池(ssb)由于其潛在地增加的比能量密度和體積能量密度而受到關(guān)注。要使ssb的益處最大化，通常使用金屬陽(yáng)極，諸如鋰(li)或硅(si)。

2、然而，這些陽(yáng)極在電池充電和放電期間可能會(huì)經(jīng)歷大的體積變化。這種體積變化可能需要堆疊壓力(范圍為5mpa至50mpa)以維持電池單元內(nèi)的界面接觸。此外，即使在這些堆疊壓力下，li或si?ssb也可能發(fā)生性能劣化。這一部分是由于電極中的應(yīng)力波動(dòng)和所得的應(yīng)變累積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開涉及一種用于次級(jí)ssb的設(shè)計(jì)。所述電池由負(fù)電極、固體電解質(zhì)分隔體和集電器組成。集電器的特征在于其中泡沫金屬被封閉在兩個(gè)微孔碳層之間的配置。這些碳層中的一者維持與負(fù)電極的直接面接觸，而另一者接觸固體電解質(zhì)分隔體。這種配置導(dǎo)致集電器的表面比泡沫金屬的表面更光滑。

2、可以由納米大小的碳顆粒組成的微孔碳層可以涂覆在泡沫金屬上。泡沫金屬可以是銅(cu)泡沫金屬，并且其厚度意在大于微孔碳層中的每一者的厚度。

3、另外，所述設(shè)計(jì)可以包括正電極，所述正電極維持與固體電解質(zhì)分隔體的直接面接觸。當(dāng)這些部件(正電極、集電器、固體電解質(zhì)分隔體和負(fù)電極)組合時(shí)，它們形成電極總成。電池的特征可能在于幾個(gè)此類總成，其中碳纖維紙?jiān)谒鼈冎g交錯(cuò)，使得并非所有相鄰總成都直接接觸。而是，一些相鄰總成由碳纖維紙分開。

4、另一個(gè)設(shè)想的實(shí)施例涉及集電器由夾在兩個(gè)金屬箔層之間的彈性體構(gòu)成。這些層被布置成使得一者維持與正電極的直接面接觸，而另一者接觸固體電解質(zhì)分隔體。這種結(jié)構(gòu)使集電器能夠分別在充電和放電期間響應(yīng)于正電極和負(fù)電極的膨脹或收縮而壓縮或膨脹。

5、這些金屬箔層可以是相同材料或不同材料，并且彈性體可以潛在地是硅橡膠。同樣，這些部件(正電極、集電器、固體電解質(zhì)分隔體和負(fù)電極)可以形成電極總成。這些總成可以倍增并與碳纖維紙交錯(cuò)。

6、在另一實(shí)施例中，集電器可以是碳纖維紙集電器。在該設(shè)想的實(shí)施例中，集電器包括夾在兩個(gè)微孔層之間的碳纖維層，其中碳纖維層的表面粗糙度通過(guò)微孔層的涂層進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)特征：

1.一種次級(jí)固態(tài)電池，其包括：

2.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述微孔碳層涂覆在所述泡沫金屬上。

3.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述微孔碳層包括納米大小的碳顆粒。

4.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述泡沫金屬是銅泡沫金屬。

5.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述泡沫金屬的厚度大于所述微孔碳層中的每一者的厚度。

6.如權(quán)利要求1所述的電池，其還包括與所述固體電解質(zhì)分隔體直接面接觸的正電極。

7.如權(quán)利要求6所述的電池，其中所述正電極、所述集電器、所述固體電解質(zhì)分隔體和所述負(fù)電極形成電極總成，所述電池還包括多個(gè)所述電極總成和與所述電極總成交錯(cuò)的碳纖維紙，使得所述電極總成的一些但不是所有相鄰的對(duì)由所述碳纖維紙中的一者分開。

8.一種次級(jí)固態(tài)電池，其包括：

9.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述金屬箔層是相同的材料。

10.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述金屬箔層是不同的材料。

11.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述彈性體是硅橡膠。

12.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述正電極、所述集電器、所述固體電解質(zhì)分隔體和所述負(fù)電極形成電極總成，所述電池還包括多個(gè)所述電極總成和與所述電極總成交錯(cuò)的碳纖維紙，使得所述電極總成的一些但不是所有相鄰的對(duì)由所述碳纖維紙中的一者分開。

13.一種次級(jí)固態(tài)電池，其包括：

14.如權(quán)利要求13所述的電池，其中通過(guò)所述微孔層填充所述碳纖維層的粗糙表面。

15.如權(quán)利要求13所述的電池，其中所述電極總成的一些但不是所有相鄰的對(duì)由所述碳纖維紙中的一者分開。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了“具有多層電極的鋰離子電池部件”。本公開涉及一種具有集電器配置的次級(jí)固態(tài)電池，所述集電器配置包括夾在兩個(gè)微孔碳層之間的泡沫金屬。所述集電器與所述負(fù)電極和所述固體電解質(zhì)分隔體兩者直接對(duì)接。替代地，所述集電器可以包括夾在一對(duì)金屬箔層之間的彈性體，從而根據(jù)充電?放電循環(huán)期間電極的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性膨脹和收縮。另一實(shí)施例設(shè)想了位于兩個(gè)微孔層之間的碳纖維紙集電器。

技術(shù)研發(fā)人員：魯自界,劉明宏,C·坎寧安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福特全球技術(shù)公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6