电池的制作方法

文档序号:14685831发布日期:2018-06-14 21:33
本申请要求以下专利申请的权益:2013年11月13日提交的美国临时专利申请,其申请号为61/903816,名称为“电池”;2013年11月13日提交的美国临时专利申请,其申请号为61/903829,名称为“粘合材料组合物及方法”;2013年11月13日提交的美国临时专利申请,其申请号为61/903819,名称为“绝缘材料组合物及方法”;2013年11月18日提交的美国临时专利申请,其申请号为61/905697,名称为“阴极材料组合物及其制备和应用方法”;2013年11月13日提交的美国临时专利申请,其申请号为61/903846,名称为“电解质材料组合物及方法”;2013年11月13日提交的美国临时专利申请,其申请号为61/903859,名称为“锂组合物及方法”。以上所有申请的全部内容通过引用被并入本申请中。公开领域本发明涉及一种电池,一种电池制造系统和方法,特别涉及一种薄膜电池及其制造系统和方法。
背景技术
:薄膜电池可以在如智能卡,医疗设备,和消费产品等上使用。典型地,薄膜电池包括设置于隔板两侧的电极材料。薄片或导电触头耦合到所述电极材料,所述电极材料和所述隔板被密封在壳体内,使得导电触头延伸到所述壳体外,而所述电极材料和所述隔板与所述电池外部的环境隔离。技术实现要素:根据一方面,电池包括具有第一面的第一导电基板部分以及具有与所述第一面相对的第二面的第二导电基板部分。所述第一面和所述第二面各自具有周边部分和位于所述周边部分内的内部部分。所述电池还包括第一电极材料以及可喷射的电解质材料,所述第一电极材料设置为与所述第一面和所述第二面中的至少一个的所述内部部分接触,所述可喷射的电解质材料设置为与所述第一电极材料接触。第二电极材料设置为与所述电解质材料接触,导电片设置为与所述第二电极材料接触。所述导电片从所述内部区域往外延伸至所述第一面和所述第二面中的至少一个的所述周边部分外。根据另一方面,电池包括具有第一面的第一导电基板部分以及具有与所述第一面相对的第二面的第二导电基板部分。所述第一面和所述第二面各自具有周边部分和位于所述周边部分内的内部部分。第一电极材料设置为与所述第一面和所述第二面中的至少一个的所述内部部分接触,电解质材料设置为与所述第一电极材料接触,第二电极材料设置为与所述电解质材料接触。导电片设置为与所述第二电极材料接触,所述导电片从所述内部区域往外延伸至所述第一面和所述第二面中的至少一个的所述周边部分外。所述第一电极材料、电解质材料和导电片中的至少一个包括可喷射的材料。根据又一方面,电池包括具有一体的基板部分的导电基板。所述导电基板具有顶面,所述顶面具有边缘区域和位于所述边缘区域内的内部区域。所述电池还包括:粘合剂,所述粘合剂设置于所述边缘区域内的所述顶面上;第一电极材料,所述第一电极材料设置为与所述内部区域内的所述顶面的至少部分接触;电解质材料,所述电解质材料设置在所述第一电极材料上;第二电极材料,所述第二电极材料设置在所述电解质材料上;以及导电片,所述导电片设置为与所述第二电极材料接触。所述导电片往外延伸至所述内部区域外。所述基板部分被折叠以便所述粘合剂将处于折叠配置中的所述基板部分连接在一起。此外,所述粘合剂、所述第一电极材料、所述电解质材料和所述导电片中的至少一个是可喷射的。根据又另一方面,电池包括:第一和第二分立导电基板部分,每个所述导电基板部分具有面和粘合剂,所述面包括边缘区域,所述粘合剂设置在所述导电基板部分的所述边缘区域的至少一个内。所述电池还包括:第一电极材料,所述第一电极材料设置为与所述面中的至少一个的至少部分接触;电解质材料,所述电解质材料设置为与所述第一电极材料接触;第二电极材料,所述第二电极材料设置为与所述电解质材料接触;以及导电片,所述导电片设置为与所述第二电极材料接触。所述导电片裸露在所述电池外;以及所述粘合剂连接所述面的所述边缘区域。所述粘合剂、所述第一电极材料、所述电解质材料和所述导电片中的至少一个是可喷射的。在进一步的实施例中,粘合材料包括乙烯基聚合物和溶剂,所述溶剂包括二甲苯和甲苯。所述粘合材料具有约为1.0cP~20.0cP的粘度,以便利用喷墨打印喷头能将所述粘合材料施加到表面。在另一实施例中,适合使用喷墨打印喷头施加的粘合剂包括:重量百分比约为1%~8%的乙烯基聚合物、重量百分比约为1%~99%的甲苯、重量百分比约为1%~99%的二甲苯以及重量百分比最高约1.50%的表面活性剂。所述粘合剂具有粘度,以便于所述粘合剂可通过喷墨打印喷头喷射。在进一步的实施例中,利用喷墨打印喷头制造电池的方法包括以下步骤:将包括溶剂的粘合剂喷射到表面上,以及蒸发所述溶剂的部分。所述粘合材料具有约为1.0cP~20.0cP的粘度。在另一实施例中,电绝缘材料包括聚合物和溶剂,所述电绝缘材料具有约为1.0cP~20.0cP的粘度,以便利用喷墨打印喷头能将所述电绝缘材料施加到表面。在另一实施例中,利用喷墨打印喷头制造电池的方法包括以下步骤:将电绝缘材料喷射到表面上,以及蒸发所述溶剂。所述电绝缘材料包括聚合物和溶剂,并具有约为1.0cP~20.0cP,优选约为3.4cP~5.5cP的粘度。在进一步的实施例中,阴极材料包括活性材料、碳材料、粘合剂聚合物、锂盐和溶剂。所述阴极材料具有约为3.0cP~30.0cP的粘度,以便利用喷墨打印喷头能将所述阴极材料施加到表面。在又一进一步实施例中,用于原电池的阴极材料包括:重量百分比约为5%~20%的活性材料;重量百分比约为0.1%~2%的炭黑;重量百分比最高约为10%的石墨;重量百分比约为0.25%~5.0%的粘合剂聚合物;重量百分比约为50%~94.5%的溶剂;重量百分比约为0.5%~5%的锂盐;重量百分比约为0.1%~6%的分散剂;重量百分比最高约6.0%的表面活性剂;以及重量百分比约为50%~95%的溶剂。所述阴极材料具有粘度,以便于所述阴极材料可从喷墨打印喷头中喷射。在另一实施例中,利用喷墨打印喷头制造原电池的方法包括以下步骤:将阴极材料喷射到表面上,以及蒸发所述溶剂的部分。所述阴极材料包括活性材料和溶剂,并具有约为3.0cP~30cP的粘度。在另一进一步实施例中,制造阴极油墨的方法包括以下步骤:在第一溶剂内研磨活性材料,以产生具有平均粒径范围约为0.100微米~0.500微米的活性材料混合物;在第二溶剂内研磨炭黑,以产生具有平均粒径范围约为0.100微米~0.500微米的炭黑混合物;在第三溶剂内搅拌粘合剂聚合物,以产生聚合物混合物;在第四溶剂内搅拌锂盐,以产生锂盐混合物;组合所述活性材料混合物、炭黑混合物、聚合物混合物和锂盐混合物,以产生阴极油墨。在再一进一步的实施例中,阴极材料包括活性材料、碳材料和锂盐。所述活性材料具有范围约为0.100微米~0.500微米的平均粒径,所述碳黑具有范围约为0.100微米~0.500微米的平均粒径。在另一实施例中,所述电解质材料包括聚合物、盐和溶剂。所述电解质材料具有约3.0cP~20.0cP的粘度,以便利用喷墨打印喷头能将所述电解质材料施加到表面。在另一实施例中,适合使用喷墨打印喷头施加的所述电解质包括:重量百分比约为0.5%~2.5%的聚合物;重量百分比约为0.5%~5%的锂盐;以及重量百分比约为80%~99%的溶剂。所述电解质具有粘度,以便于所述电解质可通过喷墨打印喷头喷射。在进一步的实施例中,利用喷墨打印喷头制造电池的方法包括以下步骤:将电解质材料喷射到表面上,所述电解质材料包括溶剂,并具有约为3.0cP~20.0cP的粘度;以及蒸发所述溶剂的部分。在再一进一步实施例中,阳极基材包括:重量百分比约为50%~85%的金属锂颗粒,所述金属锂颗粒基本不含其他金属;以及重量百分比约为15%~50%的溶剂。所述阳极基材具有粘度,以便于所述阳极基材可被挤压。在进一步的实施例中,电池包括:一阳极,所述阳极由阳极基材形成,所述阳极基材包括重量百分比约为50%~85%且基本不含其它金属的金属锂颗粒和重量百分比约为15%~50%的溶剂;以及表面。所述阳极基材设置在所述表面上。在另一实施例中,形成阳极的方法包括以下步骤:喷射边界材料到表面上以形成边界;挤压一锂组合物到所述边界内的所述表面上;以及活化所述阳极基材以形成阳极。附图的简单说明图1为本发明的电池的立体示意图。图2为图1沿线2-2的剖面示意图。图3A为图1电池在折叠之前且部分移除的内部平面示意图。图3B和3C为图3A沿线3B-3B的剖面示意图,并示出了图1电池的替代实施例。图4和4a为图1另一实施例的电池沿线4-4的剖面示意图。图5A至5E为图4的实施例的内部平面示意图,并示出了此实施例不同组件的应用。图6A为图1中电池的另一个实施例的平面示意图。图6B为图6A沿线6B-6B的剖面示意图。图7为图1中电池的又一个实施例的平面示意图。图8为使用图1中电池制成的多单元电池的实施例的平面示意图。图9为使用图1中电池制成的多单元电池的另一实施例的平面示意图。图10为电池的另一实施例的立体示意图。图11为图10沿线11-11的局部分解剖面示意图。图12为可用于生产图10中电池的制造系统的方框图。图13A为电池的另一实施例的立体示意图。图13B为图13A沿线13B-13B的剖面示意图。图14为制备阴极材料的一实施例的方法的图。图15为制备阴极材料的另一实施例的另一种方法的图。图16为用于喷射电池材料的装置的一个实施例的示意图。详细说明参阅图1,电池100包括具有一外表面(或面)104的一基板102。所述电池100还包括一阴极片106和一阳极片108,所述阴极片106和阳极片108可以连接到相应的由电池100供电的装置的连接器。参阅图2,3A和3B,一内表面(或面)120与基板102的外表面104相对设置,且所述内表面(或面)120包括围绕着第一边缘区域或部分122和第二边缘区域或部分124的一外周边109,以及一内部区域或部分126。粘合材料128设置在位于所述第一边缘区域122和所述第二边缘区域124中至少一个或两个内的所述内表面120上。在一些实施例中,粘合材料128设置成使得所述内表面120的内部区域126的至少一部分基本上不含所述粘合材料128。阴极材料130层设置在所述内表面120的内部区域126内。所述阴极片106设置成使得所述阴极片106电耦合于所述阴极材料130且向外延伸至沉积在基板102的内表面120上的粘合材料128外。在一些实施例中,基板102包括导电材料,所述阴极材料130层设置成使得所述阴极材料130层电耦合于基板102。对于一些应用,基板102的外表面104可连接于由电池100供电的装置,且单独的阴极片106可以不是必需的。可选择地,阴极片106可设置在基板102的外表面104上或基板102的内表面120上,或与所述基板102一体化。所述阴极片106可以设置成从所述电池100的任一边向外延伸应当是显然的。电解质材料132层设置在所述阴极材料130层的至少部分的顶部。阳极材料134层设置在所述电解质材料132层的至少部分的顶部。所述阴极材料130层、电解质材料132层、阳极材料134层设置成使得电解质材料132层将阴极材料130层和阳极材料134层电分离,但允许它们之间的离子传输。阳极片108设置成以便阳极片108电耦合于阳极材料134层且向外延伸至基板102的周边136外。在一些实施例中,所述阳极片108可设置在阳极材料134层和电解质材料132层之间或阳极材料134层的顶部上,或可与阳极材料134层一体化。包括粘合材料128、阴极材料130层、电解质材料132层和阳极材料134层的电池100的内部组件按照如上所述的设置后,所述基板沿着线138被折叠以限定折叠区域或部分139,以便设置在第一边缘区域122内的粘合材料128被带入与设置在第二边缘区域124内的粘合材料128相接触,以形成折叠配置。在一些实施例中,在电池周围产生真空环境,以便排空存在于电池100内部的任何空气或其他水蒸气,并活化粘合材料128以密封电池100。参阅图3C,在电池100的一些实施例中,绝缘材料144设置于第一边缘区域122和第二边缘区域124内。阴极材料130层至少设置于不具有设置于所述内部区域126中的绝缘材料144的所述内部区域126内。粘合材料128至少设置于绝缘材料144的上方。如图3C所示,在一些实施例中,粘合材料128可设置于绝缘材料144和阴极材料130层的部分145两者的顶部上。电解质材料132层设置于阴极材料130层的顶部上。阳极片108设置于粘合材料128的顶部上。在一些实施例中,阳极片108设置成使得阳极片108耦合于电解质材料132层。阳极材料134层设置成使得阳极材料134层耦合于电解质材料132层以及阳极片108。参阅图4和4A,在一些实施例中,电池100可被构造成从侧面观察时具有大致平的轮廓。这样平的轮廓可通过将阳极片108设置成插入电解质材料132层内的凹部(或凹口)中来实现。在这样的实施例中,阳极片108设置成使得阳极片108的顶表面140与电解质材料132层顶表面142基本共面。参阅图4和5A-5E,绝缘材料144直接或间接地地设置在在基板102的内表面120上(图5A)。绝缘材料144a的第一部分146和绝缘材料144b的第二部分148设置成分别与基板102的第一边缘150和第二边缘152邻接。绝缘材料144设置成使得当阳极片108被设置时所述绝缘材料144将设置的阳极片108和基板120电隔离开来。粘合材料128至少设置在内表面120的第一边缘区域122和第二边缘区域124内(图5B)。在一些实施例中,粘合材料128可设置成覆盖所述绝缘材料144的第一部分146和第二部分148中的一个或两者的一部分。阴极材料130层设置在所述内表面120的内部区域126内(图5C)。阴极材料130层设置成,使得绝缘材料144的第二部分148没有因此而被覆盖,并使得阴极材料130层的顶表面154没有向外延伸至绝缘材料144的第二部分148的顶表面156。电解质材料132层设置在阴极材料130层顶部上,阳极片108设置在绝缘材料144的第二部分148的顶部上(图4)。在一些实施例中,一些电解质材料132(如图4A所示)可设置在阳极片108和绝缘材料的第二部分148之间,以使阳极片108的顶表面140和电解质材料132层的顶表面基本共面。在一些实施例中,阳极片108与设置在绝缘材料144的部分146和148的顶部上的粘合材料128相接触,所述粘合材料128有助于将阳极片108固定到电池100。阳极材料134层设置成与电解质材料132层和阳极片108均接触(图5E)。虽然图5E示出了阳极材料134设置在内表面120的一半内部区域126上,但阳极材料134可设置在所述内表面120的两半上或可设置成与内表面120基本上共同延伸应当是显然的。参阅图6A和6B,在一些实施例中,阴极材料130层可以设置在内部区域126的第一半或部分158的面以及第二半或部分160的面上,以便在阴极材料130层内存在间隙162。同样地,电解质材料132层可以配置在间隙162的两侧。阳极材料134层可以设置在间隙162的仅仅一侧或两侧。如图6A和6B所示,第一部分158和第二部分160为一体的基板部分应当是显然的。在阴极材料130层、电解质材料132层、阳极材料134层设置完成后,以这种方式形成的间隙162可有利于电池100的折叠。基板102可以是铜、镀镍铜、铝、镀碳铝,或其它类似材料。在一些实施例中,粘合材料128可以是热活化的粘合剂或压力活化的粘合剂,并且可以是电绝缘的或导电的。在其他实施例中,压力和热均可以用于活化粘合材料128。阳极材料134层可以是,例如,锂或锌。其他金属或金属组合物可用于阳极材料134对本领域技术人员是显然的。阳极材料134层可以设置成片形材料,粉末,和/或悬浮液。包含在电池中可以与选出的阳极材料134兼容使用的阴极材料130层的适当材料对本领域技术人员而言是显然的。这样的材料可以包括二氧化锰、二氧化钛和二氧化锂。适合用于电解质材料132层的材料可以包括半固体凝胶、聚合物和金属盐(例如,锂盐)中的一种或多种。在一个实施例中,基于如下所述的绝缘材料,绝缘材料144包括聚合物。对本领域普通技术人员而言显然的其它绝缘材料144也可以使用。在一个实施例中,基板具有约为22微米的厚度,阴极材料130设置为具有约为62微米厚度的层。电解质材料132设置为具有约16~20微米厚度的层。阳极层134可以是一块具有约为38微米厚度的锂。绝缘材料144的第一部分146和第二部分148均设置为具有约22微米厚度的层。阳极片108具有约22微米的厚度。可以使用各种技术来设置包含如上所述的电池100的一个或多个材料,所述各种技术涂层、平版印刷、凹版印刷、喷墨印刷、脉冲激光沉积、磁控溅射、化学气相沉积、溶胶-凝胶处理等等。不同的印刷或其它技术可被用于处理不同的材料对本领域普通技术人员而言应当是显然的。虽然以上描述了矩形电池100,但其它形状的电池100可以以基本相同的方式构造应当是显然的。参照图7,通过将如上所述电池100的组件应用于圆形基板102上,然后沿着线138折叠圆形基板102,可以形成一个半圆形电池100。多单元电池也可以通过并联或串联的方式将电池100耦合而制成。参照图8,通过将多个电池100形成于薄板条202上,使多个电池100的阴极片106互相电耦合,可以构造具有比单个电池100更大容量的多单元电池320。参照图9,通过将多个电池100形成于薄板条202内可以构造具有比单个电池100更大电压的多单元电池322,使所述多单元电池322的各电池100的阴极片106与所述多单元电池322的另一电池100的阳极片108电耦合。代替将材料设置到基板102上并且折叠基板102以形成电池100,可以将材料设置在分开的基板部分上,随后将它们层压在一起以形成电池100。参照图10和11,电池包括:第一导电基板部分402和第二导电基板部分404。在所示实施例中,第一导电基板部分402和第二导电基板部分404分别为分立元件。这与电池100的构造相比较,其中导电基板102(图1)的上部分454和下部分458分别互为一整体。设置在基板部分402上的材料406包括,例如,阴极材料130层、电解质材料132层、绝缘材料144和粘合材料128。设置在基板部分404上的材料408包括,例如,阴极材料130层、电解质材料132层、绝缘材料144、粘合材料128、阳极片108和阳极材料134层。两个基板部分402和404合在一起,使得包括材料406的粘合材料128和材料408相接触,以及包括材料408的粘合材料128和材料406相接触。设置在基板部分402和404上的粘合材料128被活化,以形成电池400。参阅图12,包括基板部分402的薄板条420可穿过多个材料施加器422,所述多个材料施加器422将材料406设置在薄板条420的一侧面424上。类似地,包括基板部分404薄板条网426可穿过通过多个材料施加器428,所述多个材料施加器428将材料408设置在薄板条426的一侧面430上。一转动单元432可以用于转动薄板条426,以使薄板条426的侧面430面向薄板条420的侧面424。层压单元434对准薄板条420和薄板条426,以使设置在其上的材料406和408分别对齐,并且所述层压单元434层压薄板条420和426的至少部分,以形成半成品电池436。如上文关于电池100的制造所述,半成品电池436可以进一步被处理以形成成品电池400。图13A和13B示出了实施例,其中阳极片108设置在电池100或400的外露凸缘或肩部410。具体地,相对于图13B的上部分所示的基板部分402以及单元144和128,基板部分404以及元件128,130和144向外延伸(即,在如图13B所示的右边)以限定电池100或400的凸缘或肩部。在图示的实施例中,粘合材料128可设置在绝缘材料144和阳极片108之间。如果需要的话,只要粘合材料128是电绝缘的,绝缘材料144可以省略。如图13A所示,绝缘材料144可前后延伸一定距离,所述距离可以大于或等于阳极片108的范围。具有肩部410的电池100或400在其他方面可以与图1、4和11的电池一致。至少如图13A所示,至少阳极片108的一部分暴露在电池100或400外部,以便于电负载可以耦合到其上。在一些实施例中,可以使用上述任何应用方法应用于阳极片108和/或绝缘材料144,所述应用方法包括平版印刷,凹版印刷,喷墨,蒸镀等。为了定制电池100或400,可以选择性地应用阳极片108和/或绝缘材料144对本领域普通技术人员而言应当是显然的。例如通过压接、导电粘接剂如环氧树脂等方式,基板部分402和404的一个或多个部分可以彼此电耦合。通过折叠所述折叠区域或部分139周围的基板在电池100内形成所述凸缘或肩部410,以使上部分454的第一和第二边缘452a和452b(图1和图3A)对准(即,是对齐)下部分458的第一和第二边缘456a和456b(第一边缘456a在图1中不可见)。第三边缘452c和456c相对于彼此偏移(而如图1所示的边缘452c和456c并未说明有被偏移)。通过将基板部分402的第一至第三边缘460a-460c分别与基板部分404的第一至第三边缘462a-462c对齐,并通过使得基板部分402的宽度比基板部404的宽度窄分别偏移基板部分402和404的第四边缘460d和462d,同样形成电池400的凸缘或肩部410。在一些实施例中,仅基板部分402的第一和第二边缘460a和460b分别与基板部分404的第一和第二边缘462a和462b对齐。在一些实施例中,上述电池100或400可以被包封于合适的非导电材料463,例如,塑料或其他的聚合物,或对本领域普通技术人员显然的其它材料(图2示出了包封电池100的非导电材料463的部分)。在该实施例中,电池100被折叠呈折叠配置,和/或被层压和密封后,电池100可以被包封。所述包封材料可以密封除了阴极片106和/或阳极片108的部分之外的整个电池100,无论是在生产或之后的过程中,所述阴极片106和/或阳极片108的部分均可暴露于所述包封材料外。以这种方式,一负载可以与所述阴极片106和/或阳极片108电耦合,但电池100的其余部分可以被包封,以保护该电池免受环境影响。除了折叠以外的一种或多种其他技术均可用于本文公开的任一实施例,以装配/制造电池组件。这样的技术包括沉积、铺设、熔合、粘接、层压等,无论有或没有相关联的一个或多个基板,将薄膜、涂层等材料和/或平面的、基本平面的、和/或非平面的组件施加到他者之上和/或旁边。粘合材料在一个实施例中,本申请的粘合材料128包括乙烯基聚合物和包含甲苯及二甲苯的溶剂。在电池制造过程中,喷墨印刷技术可被用于将所述粘合材料128施加到基板。所述粘合材料128可为内部区域126内的电池组件提供保护,使得在最终的电池包装时它们免受水和其它污染物的影响。在电池被层压之后,粘合材料128应具有足够的内聚力以抵抗撕裂和脱层。粘合材料128的降解可能干扰电子和离子运输,并致使锂或其它阳极材料裸露到周围环境中,这可能导致电池失效。粘合材料128具有流动特性,以确保喷墨稳定性。这种流动特性可以通过粘度、表面张力、或流体的固体含量来限定。粘度范围约为1.0cP~20.0cP,优选约为1.0cP~8.8cP。表面张力范围约为25mN/m~45mN/m,优选约为27mN/m~33mN/m。流体的固体含量(NV)的范围约为0.1%~50%,优选约约为1.5%~8.0%。在一些实施例中,粘合材料128在室温下从所述打印喷头喷出。在其他实施例中,打印喷头可被加热到65°F以降低粘度。在进一步的实施例中,粘合材料128可在输送到打印喷头之前被加热。在一个实施例中,粘合材料128可包括重量百分比约为1.0%~8.0%,优选约为2.0%~7.0%,且最优选约为4.0%~5.0%的乙烯基聚合物,以及重量百分比约为1.0%~100.0%,优选约为60.0%~100.0%,且最优选约为85.0%~95.0%的溶剂。一旦该粘合材料128施加到基板上,大部分的溶剂将被汽化,主要保留下来的是乙烯基聚合物。汽化包括所有将任何材料变为气体状态的过程,该过程可以通过主动手段如加热以及其他类似方法,和通过被动手段如蒸发以及类似方法来实现。所述粘合材料128被喷射至基板上,为了促进溶剂的汽化,所述基板可以保持在约23℃~176℃,优选约在280°F(约138℃)的较高的温度。相对于设置在喷射粘合材料128后的基板上的电池组件,该粘合材料128的组份优选为抗性和惰性的。特别地,粘合材料128可暴露在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和γ-丁内酯(GBL),或类似的溶剂下,且粘合材料128可以是相当惰性的和不受这些溶剂影响的,使得绝缘材料不会发生如软化、变色、或溶解的降解。聚合物应具有黏性特质且可喷射。在一个实施例中,平均分子量在30000至40000g/mol之间的聚合物具有这些属性。一种适合使用的聚合物可以是乙烯、醋酸乙烯酯和马来酸酐的三元共聚物,如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的Orevac9305。其它合适的聚合物包括聚乙烯,乙烯共聚物,马来酸酐共聚物,乙烯基共聚物,丙烯酸乙酯共聚物,乙烯丙烯酸,乙烯丙烯酸共聚物,乙烯醋酸乙烯酯,热塑性氨基甲酸乙酯,聚偏二氟乙烯,乙烯丙烯酸酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸甲酯,聚异丁烯,聚烯烃,苯乙烯-丁二烯,共聚松香,聚萜烯,聚苯乙烯化萜烯,萜烯酚醛塑料,以上仅是举例说明。可以与其他聚合物共同使用的合适的单体包括马来酸酐,乙酸乙烯酯,丙烯酸乙酯等。溶剂可以包括甲苯和/或二甲苯。在一个实施例中,溶剂包括重量百分比约为1.0%~99.8%,优选约为30%~70%,且最优选约为45%~55%的甲苯,重量百分比以及约为1.0%~100.0%,优选约为30%~70%,最优选约为40%~45%的二甲苯。在某些情况下,为了加强溶剂的汽化,甲苯与二甲苯的比率范围应该为1.125:1~1.222:1。其它合适的溶剂包括对甲基异丙基苯(4-异丙基甲苯)和苯甲醚。在其他实施例中,(甲氧基苯),二甲基甲酰胺,环己酮,苯甲醚,n-甲基吡咯烷酮,乙烯基吡咯烷酮,三甲苯(1,3,5-三乙苯),甲基乙基酮,碳酸丙烯酯,碳酸乙烯酯,丙二醇苯醚,丙二醇单甲醚乙酸酯,二元酸酯,1-十四碳烯,十八碳烯,苎烯和松油醇,或类似的化合物,均可被使用。例如,在随后(多个)层压期间,若所述聚合物经受较高的热,另一种聚合物可被包括,以提高耐热性和防止在高温高压下的流动。在一些实施例中,电池可在100psig、135℃的条件下经受层压7min和/或进一步地在100psig、145℃的条件下经受层压6min。在一些实施例中,粘合材料128中的聚合物可具有高于(多个)层压温度的熔点,然而同时具有足够低的粘度以允许喷射。耐热性的一个指标是聚合物的熔融指数,其涉及在特定温度下的分子量流率。经受层压的粘合材料128可以是具有对比熔融指数的聚合物的结合物。例如,具有黏性特质且可喷射的聚合物可以具有一个如约200的高的熔融指数以及如约68℃的熔点。该聚合物可以和具有相对较低的如约7的熔融指数以及约150℃的熔点的另一聚合物混合,以得到具有粘合性能、可喷射、并且足够耐热的粘合材料128。一种合适的耐热性聚合物可以是乙烯、丙烯酸乙酯、和马来酸酐的三元共聚物,如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的Lotader4700。在一个示例实施例中,粘合材料128可以包括重量百分比约为0.1%~2.7%,优选约为0.5%~1.6%,且最优选约为0.75%~0.9%的另一种聚合物。在此示例实施例中,所述聚合物与所述另一种聚合物的比率范围应该从为5.333:1~5.556:1,以保持粘性和耐热性的良好平衡。其它合适的聚合物包括上文列出的那些。在其他实施例中,如过氧化物的交联剂可以包括在内。所述粘合材料128也可包括表面活性剂,以防止溶剂在喷射之前蒸发。粘合材料128可以包括重量百分比最高约10%,优选约为0.5%~5%,最优选约为0.3%~3%的表面活性剂。任何类型的表面活性剂如阴离子型,非离子型,阳离子型等被包括在内都可能有利于粘合材料128,用以赋予其所需的性质。一种可能的表面活性剂是辛基环氧乙烷缩合物,如陶氏化学(美国,密歇根州,米德兰)的TritonX-45。其它合适的表面活性剂包括聚丙烯酸酯、氟改性丙烯酸酯、聚硅氧烷、改性乙烯氧化物、烷氧基化的表面活性剂、磺基琥珀酸酯、炔,烷基聚葡糖苷、磷酸酯和其它高表面张力溶剂。在其他实施例中,表面张力改性剂可用于减少扩散。优选地,动态表面张力约为25dynes/cm~45dynes/cm。更优选地,动态表面张力范围约为29dynes/cm~31dynes/cm。静态表面张力范围约为25dynes/cm~45dynes/cm,优选约为27dynes/cm~33dynes/cm。表面张力改性剂可以包括丙二醇苯基醚或二元酯等等。粘合材料128的其他预期组分包括表面活性剂,聚合物,流平剂,无机化合物,有机化合物,介电粒子,电介质树脂,或可具有电绝缘性能的化合物,和/或它们的任意组合。在一些实施例中,粘合材料128可设置在具有约在10微米至12微米之间的厚度的层内。此厚度可通过印刷单元在基板上进行多个道次的方式来获得。在一些实施例中,虽然道次的数量取决于如打印喷头的类型的选择、喷射性能、粘合材料128流体的固体含量和质量流速的各种参数,但通过印刷单元在基板上进行最多约50道次,优选最多约30道次,更优选最多约15道次,可获得此厚度。下面的示例进一步阐述本发明,但是当然不应当被解释为以任何方式限制其范围。一种在本发明中有用的粘合材料128的制备方法如下:50.8wt%甲苯43.314wt%二甲苯4.36wt%乙烯、乙酸乙烯酯和马来酸酐的三元共聚物(Orevac9305)0.84wt%乙烯、丙烯酸乙酯和马来酸酐的三元共聚物(Lotader4700)0.69wt%辛基苯基环氧乙烷缩合物(TritonX-45)为了制备粘合材料128,在装配有磁力搅拌器的热板上将甲苯和二甲苯加热至约90°。所述聚合物和所述另一种聚合物以小增量筛分到加热后的溶剂中充分搅拌以防止沉降和凝胶包埋。该树脂在溶液中时,将油墨冷却至室温,同时加入了表面活性剂。再搅拌油墨15分钟。在喷射之前,过滤粘合材料128。为评价其性能,分别对粘合材料128进行溶剂测试、粘附力测试和水分测试。将五滴溶剂放置在粘合材料128的干燥膜上进行溶剂测试。将表面皿放置在所述滴剂的顶部上以防止其蒸发。滴后2小时和24小时以粘合膜的降解来评价滴剂。如果粘合剂软化、变色、或溶解,则降解发生。在电池包装的制造过程中,粘合材料128在高温下暴露于其它溶剂。没有发生降解。粘合材料128对基板的粘附力通过胶带试验,t-弯曲,和剥离强度试验测定。胶带试验测试干燥油墨对基板的粘附力。粘合材料128涂覆到镀镍铜基板,并在100℃下干燥15分钟。将一片粘合胶带粘合,使其部分地覆盖所述粘合剂以及部分地覆盖所述未涂覆的镀镍铜基板。在150度角下迅速取出胶带。这个试验手动利用迈耶绕线棒将粘合剂涂覆到基板。该粘合剂表现出优异的粘合性。T-弯曲通过箔对箔折叠涂覆粘合剂的基板和折皱边缘测定。然后用放大镜检查折痕,以确定是否存在任何粘合剂脱层。之后,使用标签和标识制造商协会(美国,缅因州,阿米蒂维尔市)的配有夹具的释放和粘附力测试仪以夹持电池基板来测试剥离强度粘附力。Mark-10(美国,纽约州,Copiaque市),M5-10模型的测力计,被附着在粘附力测试仪的一个夹具上来测量剥离强度。通过将基板的未涂覆端部放置在夹具内来连接电池。剥离测试仪设定成12inches/min。采用Mesur-Lite软件(美国,纽约州,Copiaque市)收集数据。可接受的剥离强度被发现为处于2lbs的力的范围内。水分测试是使用现场测试来确定的。将五滴溶剂放置在粘合材料128的干燥膜上。将表面皿放置在滴剂的顶部上以防止其蒸发。滴后2小时和24小时以粘合膜的降解来评价滴剂。如果粘合剂软化、变色、或溶解,则降解发生。在电池包装的制造过程中,粘合材料128在高温下暴露于其它溶剂。没有检测到降解。通过平衡各种溶剂组合物确定喷射能力,使其具备溶解聚合物,以及产生能够与富士Dimatix的打印喷头兼容的表面张力、蒸发率、粘度的能力。所选择的二甲苯和甲苯溶剂组合物的所述沸点和蒸发速率提供了一速干性油墨,所述速干性油墨不需要额外的干燥步骤。粘合材料128能够产生具有良好边缘清晰度的无空隙连续膜。绝缘材料本申请的绝缘材料144包括聚合物和溶剂。在电池制造过程中,喷墨印刷技术可被用于将所述绝缘材料144施加到基板。在电池被100层压之后,绝缘材料144应具有足够的内聚力以抵抗撕裂和脱层。绝缘材料144的降解可能干扰电子和离子运输,并致使锂或其它阳极材料裸露到周围环境中,这可能导致电池失效。绝缘材料144具有流动特性,以允许绝缘材料144能适当的从打印喷头中喷射出来。该流动特性可以通过粘度、表面张力、或流体的固体含量(NV)来限定。粘度范围约为1.0cP~20.0cP,优选约为3.4cP~5.5cP。表面张力范围约为28mN/m~45mN/m。流体的固体含量的范围约为1%~40%,优选约为5%~25%,且最优选约为15%~19%。在一些实施例中,绝缘材料144在室温下从所述打印喷头喷出。在一个实施例中,绝缘材料144可包括重量百分比约为0.25%~20.0%,优选约为0.5%~6.0%,且最优选约为0.75%~5.0%的聚合物,以及重量百分比约为1.0%~99.75%,优选约为30.0%~99.5%,且最优选约为57.0%~99.25%的溶剂。在另一实施例中,绝缘材料144还包括重量百分比约为10.0%~70.0%,优选约为20.0%~50.0%,且最优选约为36.0%~40.0%的交联剂。一旦绝缘材料144施加到基板上,大部分的溶剂被汽化,以使主要保留下来的是聚合物。汽化包括所有将材料变为气体状态的过程,该过程可以通过主动手段如加热以及类似方法,和被动手段如蒸发以及类似方法来实现。所述绝缘材料144被喷射至基板上,所述基板可以在较高的温度约80℃~300℃下保持约5s~40min,优选在约90℃~115℃下保持约6min~8min,以促进溶剂的汽化。在一些实施例中,在施加绝缘材料144期间,基板被加热到约180°F(约82℃),此后提高到约210°F(约99℃)以完成干燥工序。若适用,基板和绝缘材料144可以进一步加热以促进交联。这种状况下,在约80℃~300℃的温度下可加热基板和绝缘材料144持续约2min~120min,优选在约95℃~115℃的温度下持续保持约5min~10min,且最优选在约110℃的温度下持续约6min~8min。在一个实施例中,相对于设置在喷射绝缘材料144后的基板上的电池组份,该绝缘材料144的组份可为抗性和惰性的。特别地,绝缘材料144可暴露在n-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和γ-丁内酯(GBL),或类似的溶剂下,且绝缘材料144是相对惰性的和和不受这些溶剂影响的,使得绝缘材料144不会发生如软化、变色、或溶解的降解。适合使用的聚合物可以是线性共聚酯,如赢创公司(美国,新泽西州,帕西帕尼)的Dynapol912或聚(酰胺酰亚胺),如苏威(美国,德克萨斯州,休斯顿)的Torlon4000T-HV和/或Torlon4000T-LV。其它合适的聚合物包括聚酯,聚乙烯,聚碳酸酯,聚酯-聚碳酸酯共聚物,环氧树脂,硅树脂,聚氨酯,聚硫化物,氰基丙烯酸酯,乙烯-丙烯二烯单体(EPDM),CE脂环族环氧基,和聚对二甲苯(聚(对二甲苯)的聚合物,以上仅是举例说明。在一个实施例中,绝缘材料144包括重量百分比约为1%~20%,优选约为3%~5%,且最优选约为3.5%~4%的线性共聚酯。在另一实施例中,绝缘材料144包括重量百分比约为0.5%~10.0%,优选约为0.75%~5%,最优选约为1%~4%的聚(酰胺酰亚胺)。溶剂可以包括NMP,甲苯和/或二甲苯。在一个实施例中,绝缘材料144包括重量百分比约为1.0%~99.0%,优选约为10.0%~50.0%,且最优选约为19.0%~20.0%的甲苯,以及重量百分比约为1.0%~99.0%,优选约为10.0%~50.0%,最优选约为19.0%~20.0%的二甲苯。在某些情况下,甲苯与二甲苯的比率应约为1:1,以加强溶剂的汽化。在另一实施例中,绝缘材料144包括重量百分比约为1.0%~99.75%,优选约为30%~99.5%,且最优选约为57.0%~99.25%的NMP。其它合适的溶剂包括对甲基异丙基苯(4-异丙基甲苯)、三甲苯(1,3,5-三乙苯)和苯甲醚(甲氧基苯)。此外,进一步可替代的溶剂包括二甲基甲酰胺,环己酮,苯甲醚,n-甲基吡咯烷酮,乙烯基吡咯烷酮,甲基乙基酮,碳酸丙烯酯,碳酸乙烯酯,丙二醇苯醚,丙二醇单甲醚乙酸酯,二元酸酯,十四烯,十八碳烯,苎烯和松油醇,或类似的化合物。在某些情况下,绝缘材料144可以包括一种或多种交联剂,以增加其耐热性。在一些实施例中,电池在100psig、135°F的条件下被层压7分钟。在其他实施例中,电池可以经受第二次层压。一种合适的交联剂是如TrixeneBL7960(美国,伊利诺伊州,绍姆堡)的异佛尔酮二异氰酸酯3,5-二甲基吡唑。另一种合适的交联剂是如TrixeneBL7963(美国,伊利诺伊州,绍姆堡)的异佛尔酮二异氰酸酯二乙基丙二酸酯。在包括有异佛尔酮二异氰酸酯3,5-二甲基吡唑和异佛尔酮二异氰酸酯二乙基丙二酸酯的一个试样实施例中,异佛尔酮二异氰酸酯3,5-二甲基吡唑和异佛尔酮二异氰酸酯二乙基丙二酸酯比例应为1:1,以保持粘度和耐热性的良好平衡。备选的交联剂包括聚酯多元醇,triglycidal异氰酸酯,三聚氰胺,苯并胍胺,n-丁基化脲,己内酰胺,甲基乙基酮肟,二乙基丙二酸酯,3,5-二甲基,脲二酮,异佛尔酮二异氰酸酯,1,6-六亚甲基二异氰酸酯,及其他类似的化合物。绝缘材料144可包括另一种溶剂以溶解所述一种或多种交联剂。一种可能的溶剂是环己酮,尽管备选包括甲苯,二甲苯,以及如上列出的其它溶剂。此外,催化剂可包括于绝缘材料144内以引发交联。OMGBorchers公司(美国,俄亥俄州,西湖市)的新癸酸铋,BorchiKat315a是一种合适的催化剂。其它可能的催化剂包括有机锌络合物,新癸酸铋,有机锌络合物,乙酸钾,辛酸钾,羧酸铋,二丁基氧化锡,铝螯合物,锆螯合物,辛酸亚锡,和二月桂酸二丁基锡,等等。优选地,动态表面张力约为25dynes/cm~45dynes/cm。更优选地,动态表面张力范围约为29dynes/cm~31dynes/cm。静态表面张力范围约为25dynes/cm~45dynes/cm,优选约为27.5dynes/cm~29dynes/cm。表面活性剂为辛基环氧乙烷缩合物,如陶氏化学(美国,密歇根州,米德兰)的TritonX-45。绝缘材料144的其他预期成份包括表面活性剂,聚合物,流平剂,无机化合物,有机化合物,和/或它们的任意组合。绝缘材料144层可通过打印喷头的多道次工作来形成,以获得足够的抵抗性以及期望的厚度。在一些实施例中,厚度范围约为20微米~100微米,一些实施例中优选约为35微米~45微米。电阻应大于约125兆欧,优选大于约550兆欧。下面的实施例进一步阐述本发明,但是当然不应当被解释为以任何方式限制其范围。一种在本发明中有用的绝缘材料144的制备方法如下:示例13.85wt%线性共聚酯19.11wt%甲苯19.11wt%二甲苯19.89wt%环己酮19.02wt%异佛尔酮二异氰酸酯3,5-二甲基吡唑19.02wt%异佛尔酮二异氰酸酯二乙基丙二酸酯示例22-4wt%线性聚(酰胺酰亚胺)(Torlon4000T-LV)96-98wt%溶剂(NMP)示例31-3wt%线性聚(酰胺酰亚胺)(Torlon4000T-H)97-99wt%溶剂(NMP)为了制备绝缘材料144,在装配有磁力搅拌器的热板上将溶剂加热至约90°。聚合物以小增量筛分到加热后的溶剂,充分搅拌以防止沉降和凝胶包埋。该树脂在溶液中时,将油墨冷却至室温,同时加入交联剂。再搅拌油墨15分钟。在喷射之前,过滤绝缘材料144。为评价其性能,分别对绝缘材料144进行溶剂测试,粘附力测试,水分测试和电绝缘性能测试。将五滴溶剂放置在绝缘材料144的干燥膜上进行溶剂测试。将表面皿放置在滴剂的顶部上以防止其蒸发。滴后2小时和24小时以绝缘膜的降解来评价滴剂。如果绝缘剂软化、变色、或溶解,则降解发生。在电池包装的制造过程中,绝缘材料144在高温下暴露于其它溶剂。没有发生降解。绝缘材料144对基板的粘附力通过胶带试验和t-弯曲测定。至于胶带试验,绝缘材料144涂覆到镀镍铜基板,并在100℃下干燥15分钟。将一片粘合胶带粘合,使其部分地覆盖所述绝缘剂以及部分地覆盖所述未涂覆的镀镍铜基板。在150度角下迅速取出胶带。该绝缘剂表现出优异的粘合性。T-弯曲通过箔对箔折叠涂覆绝缘剂的基板和折皱边缘确定。然后用放大镜检查折痕,以确定是否存在任何绝缘剂脱层。绝缘剂表现出能连续并且良好的粘附到镀镍铜基板。水分测试是使用现场测试来确定的。将五滴溶剂放置在绝缘材料144的干燥膜上。将表面皿放置在滴剂的上方以防止其蒸发。滴后2小时和24小时以绝缘膜的降解来评价滴剂。如果绝缘剂软化、变色、或溶解,则降解发生。在电池包装的制造过程中,绝缘材料144在高温下暴露于其它溶剂。没有检测到降解。所述的电绝缘性质通过在铝箔上涂敷和固化绝缘剂来确定。然后,使用三种方法测试电阻。第一种方法使用Flue1507绝缘测试仪。负探头夹到裸铝上,正探头触及到涂覆的绝缘剂。厚度为2至3微米的绝缘剂电阻率可达550兆欧。第二种方法使用VitrekV61测试仪。负探头夹到裸铝上,正探头夹到绝缘剂。试用0.1千伏的电压和3毫安的电流测试样品五秒。然后将电压升高至0.5千伏,并重新测试该样品。当为465兆欧时测试通过3。第三次测试为建立一个工作电池。将电池的所有各层均施加,并且将所述电池在50PSI(层压缸压力)和110℃下层压3秒钟。然后测试电池连续性,电池通过测试。通过平衡各种溶剂组合物确定喷射能力,使其具备溶解聚合物以及产生能够与富士Dimatix的打印喷头兼容的表面张力、蒸发率、粘度的能力。所选择的二甲苯和甲苯的溶剂组合物的这种沸点和蒸发速率提供了一速干性油墨,所述速干性油墨不需要额外的干燥步骤。绝缘材料144能够产生具有良好边缘清晰度的无空隙连续膜。阴极材料在另一个实施例中,阴极材料130可以包括活性材料,碳材料,粘合剂聚合物,离子盐,分散剂,和溶剂。在电池制造过程中,喷墨印刷技术可被用于将所述阴极材料130施加到基板。阴极材料130具有流动特性,以允许阴极材料130能适当的从打印喷头中喷射出来。该流动特性可以通过粘度、表面张力、流体的固体含量(NV),以及粒径分布来限定。粘度,尤其是在阴极材料130被施加到基板上时,范围约为3.0~30.0cP,优选约为3.0cP~20.0cP。表面张力范围约为30dynes/cm~50dynes/cm。流体的固体含量的范围约为2.5%~25.0%,优选约为5.0%~15.0%,且最优选约为7.5%~10.0%。进一步地,在一些实施例中,阴极材料130可在室温下从所述打印喷头喷出。在其他实施例中,打印喷头可被加热到约25℃~55℃,优选约为43℃。除了材料的流动特性之外,如活性材料和(多种)碳材料的分散组分的粒径分布也可对阴极组合物的可喷射性很重要。所述材料的粒径分布的95%约为0.300微米至3.000微米,以排除可能阻塞喷墨打印喷头的大颗粒的存在。此外,用于制造阴极材料130的方法可以被修改以优化分散组分的粒径。研磨方法的修改如下示例所述。此外,如电阻和粘合性的其它性能在评价阴极材料130时均被考虑。每一定厚度该材料的电阻可以是最高约1.0欧姆/微米,优选最高约0.5欧姆/微米。粘合失效指的是阴极材料130从基板分离。凝聚失效指的是阴极材料130与自身的分离。在一个实施例中,阴极材料130包括重量百分比约为5.0%~20.0%,优选约为7.0%~15.0%的活性材料,重量百分比约为0.1%~5.0%,优选约为0.25%~2.5%的碳材料,重量百分比约为0.25%~5.0%,优选约为0.5%~2.5%的粘合剂聚合物,重量百分比约为0.5%~5.0%,优选约为1.0%~3.0%的离子盐,重量百分比约为50.0%~94.05%,优选约为80.0%~90.0%的溶剂和溶剂混合物,以及重量百分比约为0.1%~6.0%,优选约为0.2%~4.0%的分散剂。阴极材料130也可以包括重量百分比最高约6.0%,优选约为0.2%~4.0%的表面活性剂。一旦该阴极材料130施加到基板上,大部分的溶剂将被汽化。汽化包括所有将材料变为气体状态的过程,该过程可以通过主动手段如加热以及类似方法,和被动手段如蒸发以及类似方法来实现。所述阴极材料130被喷射至基板上,所述基板可以保持在较高的温度约25℃~200℃,优选为约145℃,以促进溶剂的汽化。所述打印喷头和/或基板的温度会随着溶剂的改变而有所变化。适合使用的活性材料可以是电解二氧化锰。其他可能的活性材料包括硫化铁,二硫化铁,铜硫化铁,氟化碳,铬酸银,氧化银加五氧化二钒,铜(III)氧化物,硫化铜,铅铋,三氧化二铋,五氧化二钒,和氧化钴和其他类似的材料。利用动态光散射设备,如Nanotrac模型252(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利维尔,Microtrac公司),进行粒径分布测量。MV代表平均体积分布的粒径,D50代表第50%体积分布的粒径,D95代表95%体积分布的粒径。活性材料的粒径分布结果示例如表1、3和4所示。在一个示例实施例中,活性材料具有小于约0.5微米的平均粒径,并且不含大于3.0微米的颗粒。表1碳材料可被添加到阴极材料130,以提高导电性和离子迁移率。碳材料被限定为炭黑,乙炔炭黑,石墨,石墨烯,碳纳米管,碳的所有其它结构变异者,以及它们的混合物。在一个实施例中,阴极材料130包括以下的炭黑的一个或多个:特密高Ensaco350G,阿克苏诺贝尔科琴炭黑EC-300J,特密高C-NergySuperC65,和赢创Arosperse7。其它合适的炭黑包括特密高C-NergySuperC45,特密高SuperP-Li和登卡日本登卡黑乙炔炭黑。在一些实施例中,阴极材料130可包括重量百分比最高约5.0%,优选最高约2.5%的石墨。碳材料的粒径分布结果示例如表2-4所示。在一个示例实施例中,碳材料具有小于约0.5微米的平均粒径,并且不含大于3.0微米的颗粒。在一些实施例中,可能期望保持碳材料与活性物质的比率约为1:4~1:25,优选约为1:10~1:20,更优选约为1:13~1:15。表2该粘合剂聚合物可以提供所述阴极到导电基板的凝聚力和粘附力。适合使用的聚合物可以是聚酰亚胺,诸如Solicore公司(美国,佛罗里达州,莱克兰)的三元共聚物(1,2,4,5-苯四甲二酐-共聚-4,4'-亚甲基二(2,6-二甲基苯胺)-共聚-2,4-二氨基均三甲苯)酰亚胺(聚(PDMA+TMMDA/DAMs)酰亚胺),由PMDA,33.3摩尔%的DAMs和66.7摩尔%的TMMDA反应形成。另一种合适的聚合物是聚酰亚胺,如亨斯迈(美国,犹他州,盐湖城)的Matrimid5218。其它合适的聚合物包括官能聚偏氟乙烯均聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的KynarADX,聚偏氟乙烯均聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的KynarHSV900,聚偏氟乙烯均聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的Kynar761,聚偏氟乙烯共聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的Kynar2751,聚偏氟乙烯均聚物如苏威(美国,德克萨斯州,休斯顿)的FlourSolef5130,聚偏氟乙烯均聚物如吴羽(美国,纽约州,纽约市)的KF,VDF/TFE共聚物如大金(美国,阿拉巴马州,迪凯特)的VT-475,聚(偏二氟乙烯-四氟乙烯-丙烯)如3M(美国,明尼苏达州,圣保罗)的DyneonBRE-7131X,聚(偏二氟乙烯)如Targray(加拿大,蒙特利尔)的D-1,聚酰胺-酰亚胺,例如例如苏威(美国,德克萨斯州,休斯顿)的Torlon4000T,以上仅是举例说明。聚合物的混合物也可使用。离子盐使离子扩散到活性物质并与其反应。在某些情况下,离子盐可以是锂盐或锂盐混合物。在一个实施例中,离子盐可以是双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)如3M(美国,明尼苏达州,圣保罗)的HQ-115。其它合适的盐如LiCl,LiBr,LiI,LiPF6,LiC1O4,LiB(C2O4)2,LiAsF6,LiBF4,LiN(SO2CF2CF3)2,或LiCF3SO3可被使用。在其它实施例中,可以使用具有较低金属基板腐蚀性的锂盐。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。其它合适的溶剂包括γ-丁内酯,n-γ-戊内酯,N-甲基-2-吡咯烷酮,3-甲基恶唑烷酮,四甲基脲,二甲基亚砜,二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,甲乙酮,甲基异丁基酮,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯,碳酸二甲酯,碳酸甲乙酯,碳酸二乙酯,二甲氧基乙烷,二甲氧基甲烷,二乙氧基乙烷,四氢呋喃,2-甲基四氢呋喃,1,3-二氧戊环,4-甲基-1,3-二氧戊环,2-甲基-1,3-二氧戊环,乙腈,乙酸甲酯,乙酸乙酯,丁酸甲酯,丁酸乙酯,或任何无水的,极性非质子溶剂及其混合物。基于乙酸丁酯在25℃的蒸发速率=1.0,溶剂在25℃的蒸发率范围约为0.01~1.0,优选约为0.02~0.1。阴极材料130可包括分散剂,以有助于粒径的减小和稳定粒径分布。碳材料可能期望对应于一个小的粒径具有高表面积,以促进电子传导。在某些情况下,可期望增加活性材料的表面积,因为它增加了材料与离子盐反应的可用性。活性材料和碳材料的高表面积会产生分散问题,这是因为随着表面积的增加,粒子的重组,凝聚,和絮凝趋势随之增加。这可能导致其喷射性能差,而在喷射之前引起阴极组合物的沉降。因此,在一些实施例中,需要仔细的选择分散剂的含量和数量,以有效地稳定溶剂中的分散的粒子。在一个实施例中,分散剂可以是辛基苯酚的聚环氧乙烷加合物如斯泰潘公司的Makon10或西格玛奥瑞奇的TritonX100。另一种合适的分散剂是具有5000~20000g/mol分子量的聚乙烯吡咯烷酮如国际专业聚合物的PVP15。其它合适的分散剂为超分散剂,如路博润先进材料公司的路博润Solsperse5000,12000,41000或76400。其它合适的分散剂包括具有颜料亲和基团的聚合分散剂,如毕克化学的BYKJET-9133,BYKJET-9151,Disperbyk-130,Disperbyk-2050,Disperbyk-2117,Disperbyk-2150,Disperbyk-2155和Disperbyk-2164,或任何非离子,阴离子,阳离子,两性分散剂及其混合物,以适合用于分散炭黑,石墨,石墨烯,碳纳米管,和无机化合物。在一个实施例中,活性材料可以在包括如BYKJET-9133或DISPERBYK-130的分散剂的分散体内进行研磨。在另一个实施例中,一种或多种碳材料可以在包括诸如斯泰潘的Makon10,路博润的Solsperse5000,12000和/或76400,或15KMW聚乙烯吡咯烷酮的分散剂的分散体内进行研磨。在一些实施例中,优选不会对阴极层对基板的粘附、基板层的凝聚、导电性和离子迁移率产生不利影响的分散剂。阴极材料130喷射到基板上时,所述阴极材料130可以包括一种或多种表面活性剂,以改善所述阴极的润湿性。优选地,动态表面张力范围约为30dynes/cm~50dynes/cm。静态表面张力范围约为30dynes/cm~50dynes/cm。空气产品公司的Surfynol61是一种合适的表面活性剂。其他潜在的表面活性剂包括任何非离子,阴离子,阳离子,两性表面活性剂和它们的混合物,以适合用于控制液体的表面张力和/或提供通过阴极组合物改善的金属基板表面的润湿性。在一些实施例中,可以包括粘合促进剂,以提高与未涂底漆的金属表面的粘结。阴极材料130层可通过(多个)打印喷头的多道次工作来形成,以获得期望的厚度。在一些实施例中,厚度范围约为40~100微米,优选约为60微米~65微米。虽然道次的数量取决于各种参数,如打印喷头的类型的选择、喷射性能、阴极材料130流体的固体含量和质量流速,但该厚度的获得可通过印刷单元在基板上进行最多约120道次,优选最多约100道次,更优选约50~90道次。下面的示例进一步阐述本发明,但是当然不应当被解释为以任何方式限制其范围。应当指出的是,根据批量大小的需求,制备阴极材料130的方法可以进行修改。阴极材料130的一个实施例,在本
发明内容中有用的示例1的制备方法A如图14所示。为了制备阴极材料130,27%(重量)的Surfynol61分散体与73%(重量)的无水N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)混合以形成重量为26.52g的溶液。将5%(重量)的粘合剂聚合物的分散体缓慢加入到95%(重量)的NMP分散体,剧烈搅拌约16~24小时以保证完全溶解,形成重量为163.92g的溶液。接着,将液体组分装入阴极研磨粉预混物。包括有6.6g碳黑、3.3g石墨和138.06g无水测试形式的二氧化锰以及261.60gNMP的无水组分在搅拌下加入到所述预混物。然后,将预混物装入载有1mm钇稳定锆珠的EMI工程研磨公司的搅拌介质研磨机。其他尺寸的珠可被用于优化所得的粒径。温度控制器与所述研磨机连接,以保持研磨过程的温度约为25℃~35℃。在介质研磨过程中,颗粒凝聚体被打散并获得微观均匀的组分。该预混物在研磨机内以1000~15000rpm循环约10分钟,以排出系统中的空气。阴极研磨粉在2700~2730rpm下连续循环处理约75分钟。如图14所示,约156.92g的研磨粉被输出。之后,约1.35g锂盐,约2.64gBYK-9133分散剂,和约139.1g无水NMP被混合以完成阴极组分的配比。最后,使用高剪切旋转均质仪如OmniMixer或IKAUltraTurrax在约8000rpm下处理阴极组合物20分钟。通过耐溶剂10微米标称膜过滤器如Pall公司的聚丙烯/聚乙烯过滤器来过滤阴极材料130。示例1的材料保质期约为24小时。阴极材料130的另一个实施例,在本
发明内容中有用的示例2的制备方法B如图15所示。示例2的最终组分与示例1的最终组分相同。制造过程的不同点在于,包括炭黑,石墨和二氧化锰的各分散组分的研磨过程是分离的。这种分离允许每个组分具体选择一个最佳的研磨助剂或分散剂,同样优化研磨过程以及最终制剂。平均粒径如下表3所提供。表3组分平均粒径活性材料约0.100微米~0.500微米炭黑约0.100微米~0.500微米石墨约0.200微米~3.000微米在另一个实施例中,粘合剂聚合物和溶剂可随后加入活性材料、碳材料和锂盐组分的混合物。活性材料具有范围约为0.100微米~0.500微米的平均粒径,炭黑具有范围约为0.100微米~0.500微米的平均粒径。在又一个实施例中,溶剂加入之前,聚合物、或该聚合物和溶剂的混合物,可以被提供给活性材料、碳材料和锂盐组分的混合物。示例1-7及对比示例1和2。如上所述的示例1和2的详细信息在下表4中给出。此外,如下表4可知,示例3-7和比对比示例1和4分别根据图14和图15中任一方法A或方法B制备。虽然示例1-7中的任一个均包含炭黑、活性材料、粘合剂聚合物、溶剂的一般组分,以及诸如示例1-7中各一般组分的不同的品牌或产品线的特定组分,所述特定组分如表4所示变化。示例1-7及对比示例1和2的详细信息如表4所示。示例1-7和对比示例1和2对粘度、电阻和粘合性进行了测试。结果列于下面表5。表5,使用配有小体积样品适配器的Brookfield型号DV-II+粘度计和使用SCR-18主轴在45℃和50rpm下测定粘度。所述电绝缘性质通过在23微米厚的镀镍铜箔上涂敷和固化阴极材料130来确定。电阻使用连接到称重定制夹具的普源DM3068型号的万用表来测量。万用表的正极引线连接到与阴极层的顶表面接触的上垫片和与基板底面接触的负极引线。镀金接触垫的直径大致为1厘米。直流电阻通过将打印到基板上的阴极样品置于测试夹具的上板和下板之间来测定。待打印的阴极层的厚度使用日本三丰ID-H0530E型号数字测微计来测量,阴极层的厚度通过总厚度减去测量出来的基板的厚度来确定。阴极材料130对基板的粘附力通过胶带试验测定。阴极材料130涂覆到镀镍铜基板,并在100℃下干燥15分钟。使用标准的圆珠笔,在阴极层内从固体打印区域的一个角到斜对角划一个记号,同样的还有另一对角以形成X图案。将一片粘合胶带粘合,使其部分地覆盖所述阴极材料130以及部分覆盖所述未涂覆的镀镍铜基板。在150度角下迅速取出胶带。然后,按照阴极材料130粘附到试验胶带的指示,目测阴极层和基板之间的粘附失效以及阴极层的凝聚失效。试验的结果如表5所示。电解质材料在另一个实施例中,本申请的电解质材料132包括聚合物、盐、和溶剂。在电池制造过程中,喷墨印刷技术可被用于将所述电解质材料132施加到基板。所述的电解质材料在阳极层和阴极层之间提供物理分离,并允许离子盐从阳极到阴极的扩散输送。电解质材料可具有流动特性,以允许电解质材料能适当的从打印喷头中喷射出来。该流动特性可以通过粘度、表面张力、或流体的固体含量(NV)来限定。粘度范围约为3.0~20.0cP,优选约为3.0cP~8.0cP。表面张力范围约为30dynes/cm~50dynes/cm。流体的固体含量(NV)的范围约为0.5%~20.0%,优选约为1.0%~5.0%,且最优选约为1.0%~2.0%。在一些实施例中,电解质材料在室温下从所述打印喷头喷出。在其他实施例中,打印喷头可被加热到约25℃~55℃,优选约为43℃。在一个实施例中,电解质材料可包括重量百分比约为0.5%~2.5%,优选约为1.0%~1.5%的聚合物,重量百分比约为0.5%~5.0%,优选约为2.0%~3.0%的离子盐,以及重量百分比约为80%~98%,优选约为95%~98%的溶剂。一旦该电解质材料施加到基板上,大部分的溶剂将被汽化。汽化包括所有将材料变为气体状态的过程,该过程可以通过主动手段如加热以及类似方法,和被动手段如蒸发以及类似方法来实现。所述电解质材料被喷射至基板上,所述基板可以保持在较高的温度约150°F~300°F,优选为约290°F,以促进溶剂的汽化。所述打印喷头和/或基板的温度会随着溶剂的改变而有所变化。适合使用的聚合物可以是聚酰亚胺,诸如Solicore公司(美国,佛罗里达州,莱克兰)的三元共聚(均苯四甲酸酐+3,3',5,5'-四甲基-4,4'-亚甲基二苯胺/2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺])酰亚胺(聚(PDMA+TMMDA/DAMs)酰亚胺),并由PMDA,33.3摩尔%的DAMs和66.7摩尔%的TMMDA反应形成。另一种合适的聚合物是如亨斯迈(美国,犹他州,盐湖城)的Matrimid5218的聚酰亚胺。其它合适的聚合物包括官能聚偏氟乙烯均聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的KynarADS,聚偏氟乙烯均聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的KynarHSV900,聚偏氟乙烯均聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的Kynar761,聚偏氟乙烯共聚物如阿科玛化学(美国,宾夕法尼亚州,蒙哥马利郡普王市)的Kynar2751,聚偏氟乙烯均聚物如苏威(美国,德克萨斯州,休斯顿)的FlourSolef5130,聚偏氟乙烯均聚物如吴羽(美国,纽约州,纽约市)的KF,VDF/TFE共聚物如大金(美国,阿拉巴马州,迪凯特)的VT-475,聚(偏二氟乙烯-四氟乙烯-丙烯)如3M(美国,明尼苏达州,圣保罗)的DyneonBRE-7131X,聚(偏二氟乙烯)如Targray(加拿大,蒙特利尔)的D-1,聚酰胺-酰亚胺,例如例如苏威(美国,德克萨斯州,休斯顿)的Torlon4000T,以上仅是举例说明。聚合物的混合物也可使用。在一个实施例中,离子盐可以是双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)如3M(美国,明尼苏达州,圣保罗)的HQ-115。其它合适的盐如LiCl,LiBr,LiI,LiPF6,LiC1O4,LiB(C2O4)2,LiAsF6,LiBF4,LiN(SO2CF2CF3)2,或LiCF3SO3可被使用。溶剂可以是γ-丁内酯(GBL),或,另一种选择,N-甲基吡咯烷酮。其它合适的溶剂包括n-γ-戊内酯,N-甲基-2-吡咯烷酮,3-甲基恶唑烷酮,四甲基脲,二甲基亚砜,二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,甲乙酮,甲基异丁基酮,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯,碳酸二甲酯,碳酸甲乙酯,碳酸二乙酯,二甲氧基乙烷,二甲氧基甲烷,二乙氧基乙烷,四氢呋喃,2-甲基四氢呋喃,1,3-二氧戊环,4-甲基-1,3-二氧戊环,2-甲基-1,3-二氧戊环,乙腈,乙酸甲酯,乙酸乙酯,丁酸甲酯,丁酸乙酯,或任何极性非质子溶剂及其混合物。基于乙酸丁酯在25℃的蒸发速率为1.0,溶剂在25℃的蒸发率范围约为0.01~0.2,优选约为0.02~0.1。优选地,动态表面张力范围约为30dynes/cm~50dynes/cm。静态表面张力范围约为30dynes/cm~50dynes/cm。示例表面张力改性剂可溶于极性非质子溶剂。该表面张力改性剂包括非离子表面活性剂如含氟表面活性剂、烷基吡咯烷酮、和类似物,以及阴离子、阳离子、两性离子表面活性剂。可选择地,电解质材料的表面张力可使用具有与初始溶剂不同的表面张力的共溶剂来调节。该溶剂可以包括更多具有较低表面张力的挥发性溶剂如低分子量醇,例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇,低分子量醚,例如异丙基醚,低分子量胺如异丙基胺,以及低分子量脂族或芳族化合物。电解质材料层可通过(多个)打印喷头的多道次工作来形成,以获得期望的厚度。在一些实施例中,厚度范围约为10微米~30微米,优选约为16微米~22微米。虽然道次的数量取决于如打印喷头的类型的选择、喷射性能、电介质材料流体的固体含量和质量流速的各种参数,但该厚度可通过印刷单元在基板上进行最多约50道次,优选最多约40道次,更优选约20~30道次来获得。下面的示例进一步阐述本发明,但是当然不应当被解释为以任何方式限制其范围。在本发明中有用的三种示例电解质材料制备如下:为了制备电解质材料,将溶剂放入在磁力搅拌器上的容器内。在加入聚合物前,启动磁力搅拌器。将聚合物以小增量筛入溶剂,充分搅拌以防止沉降。一旦透明溶液指示聚合物完全溶解,类似地将离子盐筛入溶剂以防止沉降。一旦电解质材料如此被制备,它则通过一个1.5微米级别的玻璃纤维针头式过滤器被过滤。过滤后,将电解质材料在约-27英寸汞柱的真空下搅拌约30分钟,进行脱气。然后将脱气后的电解质材料提供给富士胶片DimatixQS-80打印喷头,用于评估喷射性能,特别是滴剂形成的质量和一致性,以及通过所述打印头的质量流率。通过在8.0kHz频率下持续地烧制所有的打印喷头喷嘴来操作打印喷头。电解质材料供给容器被保持在-2英寸水真空下。参考制造商的资料,DimatixQS-80打印喷头优选的粘度范围为8~20cp。打印和溶剂蒸发后,如上所示的示例1电解质材料组合物提供了符合要求的聚合物薄膜层。但是示例1的喷射性能存在问题,其特点是高度不一致的滴剂喷射导致所述打印喷头的质量流量减少以及在基板上产生雾气。低质量流迫使更多道次在基板上以设置所需量的聚合物和锂盐,而雾气造成材料浪费并可能损害基板上的附近的粘合剂层的性能。令人惊讶的是,发现通过用具有低于打印喷头制造商建议的8~20cP范围的粘度的其他溶剂(本方案中为γ-丁内酯)稀释示例1的组合物,所述滴剂的喷射性能会被大大改进。这个在示例2和3中进行了描述。与示例1相比,示例2和3产生了符合要求的聚合物薄膜层。更令人惊奇的是,即使稀释降低了在电解质材料组合物(聚合物和锂盐的重量百分比之和)中的活性成分的浓度,滴剂喷射质量的提高导致打印喷头的质量流率大大提高,从而降低了将活性组分设置到基板上的道次数量,并提高了效率。此外,示例2表明,即使打印头的质量流率低于示例1,但因打印头的质量流率在油墨组合物中要高,净活性组分流率增高了。组分的喷射施加参考图16,材料1210使用装置1200进行喷射,所述装置1200具有一壳体1202,所述壳体1202具有一表面1204。可喷射材料1210可包括粘合材料128,绝缘材料144,阴极材料130,和/或电介质材料。该表面1204具有多个喷射喷嘴1206、1208。虽然装置1200可以根据需要的分辨率具有一排或多排喷嘴,但在图3中示出了两排喷嘴1206、1208。壳体1202包括一腔室(未示出),该腔室通过管道或其他连通介质1212与喷嘴1206、1208连通,同时与绝缘材料144的源1210连通。装置1200是通过一控制装置1214控制,该控制装置1214可以是本领域的技术人员公知的任何合适的打印控制器。在电池制造过程中,可喷射材料1210可以由包含一系列喷墨墨盒(例如,气泡喷墨墨盒,热墨盒,压电墨盒,连续喷墨系统等)的喷射系统喷射。当加热器激发泡沫喷射时,泡沫喷射发射一滴液体。当压电致动器激励压电系统时,压电系统喷射液滴。滴剂从喷墨墨盒的一个微小孔喷射而出。该墨盒可以包含任何数量的孔。一般情况下,发现该喷墨墨盒有六百个孔,常排列成两排,各排三百个孔。喷射单元可为已知的打印墨盒单元,如惠普,利盟,光谱,佳能等制造的。喷墨喷盒和喷头的示例在Murakami等的美国专利,专利号为7240998中有描述。连续系统可向商品名为万印下的柯达购买。该喷射系统或本发明的任何喷射系统可以用于从所述(多个)喷墨墨盒中发射可喷射材料1210。可喷射材料1210可从沿着基板宽度方向移动的一个打印喷头,或者从喷射到内嵌的基板上的多个打印喷头喷出。,所述基板可以在喷射可喷射材料1210时持续移动穿过所述打印单元,或可以在喷射时保持静态。可喷射材料1210层可通过(多个)打印喷头的多道次工作来形成,以获得足够的粘合强度和期望的厚度。喷射性能由液滴尺寸、喷嘴浸透性,卫星编队或拖尾(以下更详细地描述),质量流率,和频率响应进行评价。质量流率指的是一段时间内经过喷嘴的流量一致性。频率响应指的是一速度范围内性能的一致性。喷射系统可用于“打印”或喷射具有一定形状的可喷射材料1210到基板上。例如,形状控制器可以从数据系统接收形状数据。形状数据可以代表待打印的形状。形状数据可以包括相对频繁地改变的可变形状数据,较不频繁地改变的半固定形状数据,保持静态的固定形状数据,以及可变、半固定、固定形状数据的任意组合。部分或全部的形状数据可以被存储为二进制数据,位图数据,页面描述码,或二进制数据、位图数据和页面描述码的组合。在一些实施例中,例如,页面描述语言(PDL),诸如PostScript或打印机命令语言(PCL),可以用来定义和解释形状数据。然后,数据系统可以电子方式控制喷射系统以在基板上打印一些或所有不同类型的形状数据(或其任何部分)所表示的形状。在一些实施例中,真空源或热源可以位于毗邻或靠近喷射系统的位置。喷墨生产领域中惯常的任何类型的清洁系统均可以被用于清洁所述喷墨打印喷头。在此所述的任何系统或组合物可以被修改以允许形成可喷射材料1210的不同大小的滴剂。滴剂大小应该是一致的,以形成连续的、一致的可喷射材料1210层。本文所述的任何系统可以被修改以允许形成不同大小的可喷射材料1210的滴剂。在一般情况下,更高的分辨率网格,即300dpi或以上的网格,随同匹配的滴剂尺寸一起加强可喷射材料1210的收集。此外,随着网格的dpi增加,最有效的滴剂尺寸一般会变小。更大的滴剂尺寸更容易受到待成像的区域的强制浸透的影响。由于印刷浓度的降低,该强制浸透会导致形状质量的下降。这种强制浸透可通过加入/除去一种或多种组分和/或改变或调整可喷射材料1210的一个或多个物理特性实现最小化。例如,减少某些表面活性剂可以降低重影,而利用、添加和/或代替其它表面活性剂也可改进形状质量。可喷射材料1210和基板的性质可以变化,以在用喷射系统打印的形状和基板之间获取期望的交互。特别是,操纵可喷射材料1210的黏度为约1~30cP(或mPa·s),在一些实施例中优选约1~20cP,来防止输墨过度,即为失去图像的强制浸透,所述输墨过度包括粗糙的边缘和线路,以及最小化重影。当可喷射材料1210迁移到形状以外可出现重影。在一些实施例中,可能重要的是,粘合剂材料128的粘度保持在小于30cP的值,在一些实施例中优选小于20cP(或mPa-s),以允许可喷射材料1210从热喷墨喷头射出。其它化学和/或材料科学性质可能被用来减少或消除这种影响。可喷射材料1210还可以包括在压力或搅拌下会改变粘度的触变流体。操纵可喷射材料1210的表面张力也可以减少扩散。另一种方法的变量是基板本身。一种或多种涂层可被施加到其上,以改变可喷射材料1210与基板的相互作用。针对其他基板,例如电路板,塑料片,薄膜,织物或其它片材,平面或曲面壁,或其它部件,等等,若必要或期望,可喷射材料1210施加到的表面可以被适当的准备、处理、处置、加工、针织、或以其他方式修改。再进一步选择是调节/控制一个或多个工艺参数的温度。例如,操作人员可能会提高可喷射材料1210施加到基板时的温度,以提高粘附性和促进它们的分散。可替代地,或另外,可喷射材料1210施加期间,基板可以被初始加热,以控制粘附、滴剂形状/尺寸、和类似参数,和/或一旦可喷射材料1210施加完成,在这一过程的某些点,可以冷却基板,以增加可喷射材料1210的粘度,从而减小可喷射材料1210扩散到非润湿区域。操作人员可以进一步使用由各喷射装置分配的多种不同的液体,当各喷射装置一起被施加时,其制造了一种可喷射材料1210,所述可喷射材料1210具有改善的粘附和/或粘度和/或其它期望的特性。液体可在不同或相同的温度、压力、流速等下施加。本发明在此公开的组合物、装置和方法,也与其他行业和其它技术相关,例如,纺织品,药品,生物医学,和电子产品,以及其他相关的。例如,具有增强的密封性能或耐水或火性的可变定制粘合剂可以被选择性地施加到纺织品的纤维网,如可以用于制造服装,地毯,和/或可以用于不同类型的应用,例如在物品上的射频识别(“RFID”)标签的生产。其它行业也可受益于黏性材料128到基板的选择性应用。应该理解的是,前述仅阐述本发明所公开的系统和方法的原理,本领域技术人员在不脱离本系统和方法的范围和精神的情况下可以进行各种修改。例如,所述方法的一些步骤顺序并非严格限定,如果需要可以进行修改。此外,各种步骤可以通过不同的技术完成。本文描述了本发明优选的实施方式,包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。在阅读前述内容的基础上,这些优选实施方式的变化对本领域普通技术人员是显而易见的。发明人期望熟练的技术人员适当的采用这些变化,并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式实施。因此,本发明包括适用法律所允许的所附权利要求书要求主题的所有修改和等同物。此外,本发明涵盖所欲可能的变化中以上所有描述的任意组合或,除非本文另外指出或与上下文明显矛盾。锂材料在一个实施例中,用于阳极材料134的锂组合物可以包括金属锂粒子和可在电池的制造过程中被挤压到基板上的溶剂。在一个实施例中,阳极材料134在与电池系统协调的单独的系统(以下称为“锂系统”)中制备。锂系统可包括打印单元和一个挤压模。这种挤压工艺可以允许更好的控制锂阳极的形状和厚度,以制得所需的特定尺寸的电池。锂极具活性,以及可以采取某些措施最大限度地减少火灾的可能性。锂组合物可包括金属锂粒子,如FMC公司(美国,宾夕法尼亚州,费城)的稳定的金属锂粉末,涂覆有烃聚合物锂粉末,或其它类似的材料。例如,稳定的锂金属粉末可以通过在惰性环境,如在存在不可燃烃油的条件下,加热锂金属粉末来形成,以形成熔融的锂金属。各种烃油都可以使用,如矿物油,石油,页岩油,石蜡油,和类似物。然后,熔融锂可以使用高剪切或其它等效的力来分散以形成均匀的锂金属液滴或粒子,以促进液滴或颗粒在烃油的分布,同时避免凝聚分散。在其他实施例中,其它可能的涂层包括蜡,有机涂层如矿物油或石油系油,以及导致磷酸锂保护层的磷酸涂层,等等。在一个实施例中,锂颗粒的稳定化通过优选被加工的烃类聚合物涂层来实现,以激活锂。另外,可以期望锂颗粒基本上不含其它金属。溶剂使得该组合物是可延展的和/或流动的,优选不损坏锂颗粒的涂层。溶剂可以是己烷,庚烷,二甲苯,甲苯,或其它类似的溶剂。在一些实施例中,至少部分溶剂可以在锂激活之前被气化和/或去除。金属锂粒子和溶剂的混合物可以具有范围约为50Pa.s~250Pa.s,优选约为150Pa.s~170Pa.s的黏度。基板可以是聚乙烯的薄膜或片材,或金属如铝或铜。在某些情况下,可能希望基板是一种非导电膜,如聚对苯二甲酸乙酯。在其他情况下,基板优选为导电性材料,如镀镍铝。当使用铝基板时,与电池任何活性部分接触的该铝基板的非锂涂覆的表面不同于阳极本身(即,阴极或电解质材料),其可以被覆盖有绝缘材料,以防止电池短路。基于阳极基板的选择,可以修改电池组件层。在挤压锂组合物之前,使用印刷单元的喷墨打印喷头在基板上喷射一个边界。设置在阳极基板上的边界可以是一个物理屏障,如具有足够厚度的绝缘材料144或粘合材料128,或物理排斥锂组合物的薄疏油屏障,以防止锂组合物的流动或扩散。在一些实施例中,边界通过包括聚合物和溶剂的边界材料来形成。聚合物可以使线性共聚酯,聚(酰胺酰亚胺),聚酰亚胺,或其它合适的聚合物,以及它们的组合。在一些实施例中,至少一部分溶剂可以被汽化。接下来,锂组合物可以从微尖或微喷的挤出模头被挤出到基板或基板顶上的材料中间层。沿着薄板条的宽度方向可以定位多个挤出端,以在嵌入过程中挤出锂组合物。或者,该挤出可以包括单个端,所述单个端在由边界勾勒的特定的区域或形状上完成多个道次。随后,可以加工锂颗粒的涂层,并可活化锂。在活化的一个方法中,当基板穿过允许锂颗粒的压延系统时,可以移位该稳定的涂层,以形成提供电连续性的连续固体。压延工艺可以在干燥的室内环境中进行,以控制湿度或水暴露于锂的可能性。另一活化方法中,稳定的涂层可以在快速熔合过程中燃尽,锂颗粒可以快速熔合至一允许电连续性的连续固体内。由于锂的高活性,快速熔合可在受控环境中进行,以防止锂暴露在空气、水和其它天然元素中。受控环境可包括围绕快速熔合区的壳体或容器,所述快速熔合区充满氩气或其他稳定气体。一旦锂被活化,模压切割机可从锂系统内的薄板条中切割出单个阳极。之后,在电池系统中折叠电池之前,单个阳极可以被放置在电池层的顶部上。应该理解的是,前述仅阐述本发明所公开的系统和方法的原理,本领域技术人员在不脱离本系统和方法的范围和精神的情况下可以进行各种修改。例如,所述方法的一些步骤顺序并非严格限定,如果需要可以进行修改。此外,各种步骤可以通过不同的技术完成。本文描述了本发明优选的实施方式,包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。在阅读前述内容的基础上,这些优选实施方式的变化对本领域普通技术人员是显而易见的。发明人期望熟练的技术人员适当的采用这些变化,并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式实施。因此,本发明包括适用法律所允许的所附权利要求书要求主题的所有修改和等同物。此外,本发明涵盖所欲可能的变化中以上所有描述的任意组合或,除非本文另外指出或与上下文明显矛盾。工业应用性所有引用的参考文献,包括出版物、专利申请和专利,在此通过引用并入本发明的一部分,其程度如同每个参考文献被单独并具体地指明被引入作为参考并以其整体阐述本文。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾,本申请上下文(尤其是在所附权利要求的上下文中)所使用一些术语如“一”,“一个”,“所述”及类似引用都将被解释为涵盖单数和复数。除非本文另有说明,本文数值仅作为简写形式,旨在用作单独提及每一个单独的值落在该范围内,并且每个单独的值的叙述被并入说明书中,如同单独列举。所述所有方法可以以任何合适的顺序施行,除非在此另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有声明,本文使用的任何和所有示例,或提供的示例性语言(例如,“如”),仅仅是为了更好地阐述本发明,并不构成对本发明保护范围的限制。说明书中的任何语言不应被解释为表示任何对本发明的实施必要的未要求保护的元素。在前述说明书的基础上,很多对本发明的修改对本领域技术人员而言都是显而易见的。因此,本说明书被解释为仅是说明性的,并且是出于使本领域技术人员能够制造和使用本发明以及教导实施相同的最佳模式的目的。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1