通过轧制制得电极的制造方法与流程

1.本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
2.本公开涉及通过轧制制得电极的制造方法、通过该制造方法制得的电极、和包括该电极的电化学电池。


背景技术：

3.高能量密度电化学电池，如锂离子电池组，可以用于多种消费产品和车辆，如电池组或混合动力电动车。随着电池组功率和使用寿命不断取得技术进步，电池组动力车辆表现出有望作为一种运输选择。


技术实现要素：

4.本部分提供本公开的整体总结，并且并非对其全部范围或所有其特征的全面公开。
5.在各个方面，本公开提供了制造电化学电池的电极的方法。该方法包括提供一种掺混物。该掺混物包括电活性材料、粘结剂和溶剂。方法进一步包括轧制掺混物以形成片材。方法进一步包括由片材形成多层堆叠体。方法进一步包括通过实施多次相继轧制形成电极膜前体。每次轧制包括轧制多层堆叠体通过在相对于多层堆叠体平面为横向的方向上限定的第一间隙。多次相继轧制包括第一轧制和第二轧制。在第一轧制中，多层堆叠体相对于机器方向处于第一取向。在第二轧制中，多层堆叠体相对于机器方向处于第二取向。该第二取向不同于第一取向。方法进一步包括通过轧制电极膜前体通过在方向上限定的第二间隙以形成电极膜。第二间隙小于或等于第一间隙。方法进一步包括干燥电极膜以除去至少一部分溶剂，形成电极。
6.在一个方面，第二取向与第一取向间呈大约85
–
95
°
。
7.在一个方面，电活性材料具有小于或等于大约1.3 g/cm3的振实密度。
8.在一个方面，多次相继轧制包括2-50次轧制。
9.在一个方面，第二间隙小于第一间隙。
10.在一个方面，第二间隙为20μm-2 mm。
11.在一个方面，提供包括通过掺混电活性材料和导电填料形成预掺混物。提供进一步包括通过块料混合（lump-mixing）预掺混物、粘结剂和溶剂形成掺混物。
12.在一个方面，提供包括通过捏合电活性材料、导电填料、粘结剂和溶剂形成掺混物。
13.在一个方面，方法进一步包括在干燥后将电极耦合到集流体上。
14.在一个方面，其中耦合包括在电极和集流体之间设置导电胶。耦合进一步包括将电极热层压到集流体上。
15.在一个方面，热层压包括使电极与集流体（在其间具有导电胶）穿过在方向上限定的第三间隙。该第三间隙大于第二间隙。
16.在一个方面，耦合进一步包括在热层压之前预热电极和集流体。
17.在一个方面，集流体是网状集流体。耦合包括将电极压制到网状集流体上。
18.在一个方面，形成电极膜包括在轧制前将片材施加到膜上。
19.在各个方面，本公开提供了用于电化学电池的电极。该电极包括电活性材料、粘结剂和导电填料。电活性材料以80-98重量%的量存在。电活性材料具有小于大约2 g/cm3的振实密度。粘结剂以大约0.5-10重量%的量存在。导电填料以大约0.5-15重量%的量存在。电极被配置为在包括电极的电化学电池循环过程中具有大约0.5
–
50 mah/cm2的放电容量负荷。
20.在一个方面，电活性材料是正电活性材料。该正电活性材料包含橄榄石化合物。
21.在一个方面，电活性材料包含磷酸锂锰铁。
22.在各个方面，本公开提供了一种电极组装件。该电极组装件包括活性材料层、集流体和导电胶层。活性材料层包括电极。导电胶层在电极与集流体之间。
23.在一个方面，导电胶层包含聚合物和导电填料。导电填料与聚合物的重量比为大约0.1
–
50%。
24.在各个方面，本公开提供了用于电化学电池的电极组装件。该电极组装件包括两个活性材料层、集流体和两个导电胶层。两个活性材料层各自限定了大约20μm
–
2 mm的厚度。两个活性材料层各自限定了大约25
–
65%的孔隙率。两个活性材料层各自包括磷酸锂锰铁、粘结剂和导电填料。磷酸锂锰铁以大约80
–
98重量%的量存在。粘结剂以大约0.5
–
10重量%的量存在。导电填料以大约0.5
–
15重量%的量存在。集流体在两个活性材料层之间。导电胶层分别在集流体与两个活性材料层各自一个之间。各活性材料层被配置为在包括电极组装件的电化学电池循环过程中具有大于或等于大约4 mah/cm2的放电容量负荷。
25.其它适用领域将由本文中提供的描述而变得显而易见。此概述中的描述和具体实例仅意在为了举例说明的目的且无意限制本公开的范围。
附图说明
26.本文中描述的附图仅为了图示说明所选实施方案的目的，且并非所有可能的实施方式，并且无意限制本公开的范围。
27.图1是用于循环锂离子的电化学电池组电池的示意图；图2是描述根据本公开的各个方面通过轧制工艺制造电极的方法的流程图；图3是根据本公开的各个方面形成片材的方法的透视图；图4是根据本公开的各个方面的堆叠体的透视图；图5是根据本公开的各个方面形成电极膜前体方法的步骤的透视图；图6是根据本公开的各个方面形成电极膜前体方法的另一步骤的透视图；图7是根据本公开的各个方面形成电极膜方法的透视图；图8是根据本公开的各个方面形成电极组装件方法的侧视图；图9是在图8的方法中形成的电极组装件的截面图；图10是根据本公开的各个方面的电极组装件的扫描电子显微镜（sem）图像；图11是根据本公开的各个方面的电极的sem图像；图12是包括根据本公开的各个方面的电极的半纽扣电化学电池的比容量与电压的图；且
图13是显示在包括根据本公开的各个方面的电极的半纽扣电化学电池中25个循环的放电容量负荷的图。
28.在附图的几个视图中，相应的附图标记指示相应的部件。
29.详细说明提供示例性实施方案从而使得本公开为完全的，并使本公开向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、组分、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可具体体现为许多不同的形式，并且其都不应被视为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。
30.本文中所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案，并且无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”可旨在也包括复数形式。术语“包含”、“包括”、“涵盖”和“具有”是可兼的，并且因此指定了所述特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或组分的存在，但不排除一种或多种其它特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其群组的存在或加入。尽管开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面，该术语或可被理解成替代性地为更具限制性和局限性的术语，如“由
……
组成”或“基本由
……
组成”。因此，对于叙述组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤的任意给定实施方案，本公开还具体包括由或基本由此类所叙述组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤组成的实施方案。在“由
……
组成”的情况下，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，而在“基本由
……
组成”的情况下，从此类实施方案中排除了实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，但是不在实质上影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、组分、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤可以包括在实施方案中。
31.本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或举例说明的特定次序履行，除非明确确定以一履行次序的形式进行。还要理解的是，除非另行说明，可采用附加或替代的步骤。
32.当组件、元件或层被提到在另一元件或层“上”，“啮合”、“连接”或“耦合”到另一元件或层上时，其可直接在另一组件、元件或层上，啮合、连接或耦合到另一组件、元件或层上，或可存在居间元件或层。相较之下，当元件被提到直接在另一元件或层上，“直接啮合”、“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或层上时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释（例如“之间”相对“直接在...之间”，“相邻”相对“直接相邻”等）。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。
33.尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、组件、区域、层和/或区段，但除非另有说明，这些步骤、元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、组件、区域、层或区段与另一步骤、元件、组件、区域、层或区段进行区分。除非上下文清楚表明，术语如“第一”、“第二”和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此，下文论述的第一步骤、元件、组件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、元件、组件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。
34.为了易于描述，在本文中可使用空间或时间上的相对术语，如“之前”、“之后”、“内”、“外”、“下”、“下方”、“下部”、“上”、“上部”等描述如附图中所示的一个元件或特征与其他（一个或多个）元件或（一个或多个）特征的关系。空间或时间上的相对术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作中在附图中所示的取向之外的不同取向。
35.在本公开通篇中，数值代表近似测量值或范围界限以涵盖与给定值的轻微偏差和大致具有所提及值的实施方案以及确切具有所提及值的那些。除了在详细描述最后提供的工作实例中之外，本说明书（包括所附权利要求）中的参数（例如量或条件）的所有数值将被理解为在所有情况中被术语“大约”修饰，无论在该数值前是否实际出现“大约”。“大约”是指所述数值允许一定的轻微不精确（在一定程度上接近该值的精确值；大致或合理地近似该值；几乎是）。如果在本领域中不以这种普通含义理解由“大约”提供的不精确性，那么本文所用的“大约”是指可由测量和使用此类参数的普通方法造成的至少偏差。例如，“大约”可包括小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%，且在某些方面任选小于或等于0.1%的偏差。
36.此外，范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对范围给出的端点和子范围。
37.现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。
38.本技术涉及可再充电的锂离子电池组，其可用于车辆应用。但是，本技术也可用于循环锂离子的其它电化学装置，如手持电子装置或储能系统（ess）。
39.常规电化学电池的功能、结构和组成电化学电池通常包括第一电极（如正电极或阴极）、第二电极（如负电极或阳极）、电解质和隔离件。通常，在锂离子电池组包中，电化学电池以堆叠体电连接来提高总输出。锂离子电化学电池通过在负电极与正电极之间可逆地传送锂离子来运行。隔离件和电解质设置在负电极与正电极之间。电解质适于传导锂离子，并可为液体、凝胶或固体形式。在电池组充电过程中，锂离子由正电极向负电极移动，并在电池组放电时在相反的方向上移动。
40.堆叠体中的各负电极与正电极通常电连接至集流体（例如金属，如用于负电极的铜和用于正电极的铝）。在电池组使用过程中，与两个电极关联的集流体通过外部电路连接，使得通过电子产生的电流在负电极与正电极之间传送以补偿锂离子的传输。
41.电极通常可以并入各种商业电池组设计中，如方形电池、卷绕的圆柱形电池、纽扣电池、袋式电池或其它合适的电池形状。电池可以包括每种极性单个电极结构或具有以并联和/或串联电连接组装的多个正电极和负电极的堆叠结构。特别地，电池组可以包括交替的正电极与负电极（具有隔离件设置在其间）的堆叠体。虽然正电活性材料可以在一次或单次充电使用的电池组中使用，但是所得电池组通常在电池的多次循环中具有对于二次电池组使用而言合意的循环性质。
42.锂离子电池组20的示例性示意图显示在图1中。锂离子电池组20包括负电极22、正电极24和设置在负电极与正电极22、24之间的多孔隔离件26（例如多微孔或纳米多孔聚合物隔离件）。电解质30设置在负电极与正电极22、24之间和多孔隔离件26的孔隙中。电解质30还可存在于负电极22与正电极24中，如存在于孔隙中。
43.负电极集流体32可位于负电极22处或附近。正电极集流体34可位于正电极24处或附近。虽然并未显示，但负电极集流体32与正电极集流体34可在一侧或两侧上为涂布的。在某些方面，集流体可在两侧上涂布有电活性材料/电极层。负电极集流体32与正电极集流体
34分别将自由电子收集并移动至外部电路40和由外部电路40收集并移动自由电子。可中断的外部电路40包括负载装置42，连接负电极22（通过负电极集流体32）和正电极24（通过正电极集流体34）。
44.多孔隔离件26作为电绝缘体和机械支撑工作。更特别地，多孔隔离件26设置在负电极22与正电极24之间以防止或减少物理接触，并由此防止或减少短路的发生。除了在两个电极22、24之间提供物理屏障外，多孔隔离件26可以在锂离子循环过程中为锂离子（和相关阴离子）的内部通行提供最小电阻路径，以促进锂离子电池组20的运行。
45.当负电极22含有相对较大量的可循环锂时，锂离子电池组20可以在放电过程中通过在外部电路40闭合（以电连接负电极22和正电极24）时发生的可逆电化学反应产生电流。正电极24与负电极22之间的化学势差驱动在负电极22处由锂的氧化（例如嵌入/合金化/镀敷锂）所产生的电子穿过外部电路40前往正电极24。也是在负电极处产生的锂离子同时穿过电解质30和多孔隔离件26朝向正电极24转移。电子流过外部电路40且锂离子穿过电解质30中的多孔隔离件26迁移，以嵌入/合金化/镀敷到正电极24的正电活性材料中。穿过外部电路40的电流可以被利用并被引导通过负载装置42，直到负电极22中的锂耗尽且锂离子电池组20的容量减小。
46.锂离子电池组20可以随时通过将外部电源（例如充电装置）连接到锂离子电池组20上以逆转在电池组放电过程中发生的电化学反应来充电或重新供能。将外部电源连接到锂离子电池组20上迫使正电极24处的锂离子移动返回至负电极22。通过外部电路40流回至负电极22的电子与被电解质30携带穿过隔离件26返回至负电极22的锂离子在负电极22处再结合，并为其补充在下一电池组放电循环过程中消耗的锂。由此，每个放电和充电事件被认为是一次循环，其中锂离子在正电极24与负电极22之间循环。
47.可用于为锂离子电池组20充电的外部电源可根据锂离子电池组20的尺寸、结构和特定的最终用途而改变。一些值得注意和示例性的外部电源包括但不限于ac电源，如ac壁装插座或机动车交流发电机。可使用转换器将ac转化为dc以便对电池组20充电。
48.在许多锂离子电池组配置中，负电极集流体32、负电极22、隔离件26、正极24和正电极集流体34中的每一个被制成为相对薄的层（例如几微米至一毫米或更小的厚度），并且以电串联和/或并联布置连接的层的形式组装以提供合适的电能和功率组（electrical energy and power package）。此外，锂离子电池组20可以包括多种其它组件，所述组件尽管并未在本文中描述，但为本领域技术人员所已知。例如，作为非限制性实例，锂离子电池组20可包括外壳、垫圈、端子盖（terminal caps）、极耳、电池组端子以及可位于电池组20内（包括在负电极22、正电极24和/或隔离件26之间或周边）的任何其它常规组件或材料。如上所述，锂离子电池组20的尺寸和形状可根据其被设计用于的特定应用而改变。电池组供电的车辆和手持式消费电子装置是两个实例，其中锂离子电池组20将最可能被设计为不同的尺寸、容量和功率输出规格。锂离子电池组20还可与其它类似的锂离子电池或电池组串联或并联连接，以便在负载装置42需要时产生更大的电压输出、能量和/或功率。
49.因此，锂离子电池组20可以向负载装置42生成电流，负载装置42可以操作连接到外部电路40上。虽然负载装置42可为任何数量的已知电动装置，作为非限制性实例，耗能负载装置的一些具体实例包括用于混合动力车辆或全电动车辆的电动机、膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话和无绳电动工具或器具。负载装置42还可为为了存储电能而对锂离子
电池组20进行充电的发电设备。在某些其它变体中，电化学电池可为超级电容器，如基于锂离子的超级电容器。
50.电解质能够在负电极22与正电极24之间传导锂离子的任何合适的电解质30（无论是固体、液体或凝胶形式）均可用于锂离子电池组20。在某些方面，电解质30可为包含溶解在有机溶剂或有机溶剂的混合物中的一种或多种锂盐的非水性液体电解质溶液。可在锂离子电池组20中采用大量非水性液体电解质30溶液。在某些变体中，电解质30可包含水性溶剂（即基于水的溶剂）或混合型溶剂（例如包含至少1重量%水的有机溶剂）。
51.合适的锂盐通常具有惰性阴离子。可溶解在有机溶剂中以形成非水性液体电解质溶液的锂盐的非限制性实例包括六氟磷酸锂（lipf6）；高氯酸锂（liclo4）；四氯铝酸锂（lialcl4）；碘化锂（lii）；溴化锂（libr）；硫氰酸锂（liscn）；四氟硼酸锂（libf4）；二氟草酸硼酸锂（libf2(c2o4)）（liodfb）；四苯基硼酸锂（lib(c6h5)4）；双(草酸)硼酸锂（lib(c2o4)2）（libob）；四氟草酸磷酸锂（lipf4(c2o4)）（lifop）；硝酸锂（lino3）；六氟砷酸锂（liasf6）；三氟甲烷磺酸锂（licf3so3）；双(三氟甲烷磺酰亚胺)锂（litfsi）（lin(cf3so2)2）；氟磺酰亚胺锂（lin(fso2)2）（lifsi）；及其组合。在某些变体中，电解质30可包含1.2 m浓度的锂盐。
52.这些锂盐可溶解在各种有机溶剂中，（作为举例）例如有机醚或有机碳酸酯。有机醚可包括二甲醚、甘醇二甲醚（乙二醇二甲醚或二甲氧基乙烷（dme，例如1,2-二甲氧基乙烷））、二甘醇二甲醚（二乙二醇二甲醚或双(2-甲氧基乙基)醚）、三甘醇二甲醚（三(乙二醇)二甲醚）、另外的链结构醚，如1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、1,3-二甲氧基丙烷（dmp），环醚，如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃及其组合。在某些变体中，有机醚化合物选自：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧戊环、二甲氧基乙烷（dme）、二甘醇二甲醚（二乙二醇二甲醚）、三甘醇二甲醚（三(乙二醇)二甲醚）、1,3-二甲氧基丙烷（dmp）及其组合。基于碳酸酯的溶剂可包括各种碳酸烷基酯，如环碳酸酯（例如碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯）和无环碳酸酯（例如碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙基甲基酯(emc)）。基于醚的溶剂包括环醚（例如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环）和链结构醚（例如1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷）。
53.在各种实施方案中，除上述那些之外的合适的溶剂可选自碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、γ-丁内酯、二甲基亚砜、乙腈、硝基甲烷及其混合物。
54.在电解质是固态电解质时，其可包括选自以下的组合物：liti2(po4)3、lige2(po4)3、li7la3zr2o
12
、li3xla
2/3-xtio3、li3po4、li3n、li4ges4、li
10
gep2s
12
、li2s-p2s5、li6ps5cl、li6ps5br、li6ps5i、li3ocl、li
2.99
ba
0.005
clo或其任意组合。
55.多孔隔离件在某些变体中，多孔隔离件26可包括包含聚烯烃的多微孔聚合物隔离件，包括由均聚物（衍生自单一单体成分）或杂聚物（衍生自超过一种单体成分）制成的那些，其可以是为直链或支链的。在某些方面，聚烯烃可为聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、或pe和pp的共混物，或pe和/或pp的多层结构多孔膜。市售聚烯烃多孔隔离件26膜包括可获自celgard llc的celgard
®ꢀ
2500（一种单层聚丙烯隔离件）和celgard
®ꢀ
2340（一种三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯隔离件）。
56.当多孔隔离件26是多微孔聚合物隔离件时，其可为单层或多层层压材料。例如，在
一个实施方案中，单个聚烯烃层可形成整个多微孔聚合物隔离件26。在其它方面，隔离件26可为例如纤维膜，其具有在相对表面之间延伸的丰富空隙，并可具有小于1毫米的厚度。但是，作为另一实例，可组装相似或不相似的聚烯烃的多个离散层，以形成多微孔聚合物隔离件26。多微孔聚合物隔离件26还可替代性地或在聚烯烃之外包括其它聚合物，如（但不限于）聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）、聚偏二氟乙烯（pvdf）、聚酰胺（尼龙）、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮（peek）、聚醚砜（pes）、聚酰亚胺（pi）、聚酰胺-酰亚胺、聚醚、聚甲醛（例如缩醛）、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚环烷酸亚乙酯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚烯烃共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs）、聚苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚硅氧烷聚合物（例如聚二甲基硅氧烷(pdms)）、聚苯并咪唑（pbi）、聚苯并噁唑（pbo）、聚亚苯基、聚亚芳基醚酮、聚全氟环丁烷、聚偏二氟乙烯共聚物（例如, pvdf-六氟丙烯或(pvdf-hfp)）和聚偏二氟乙烯三聚物、聚氟乙烯、液晶聚合物（例如vectran
tm (hoechst ag, 德国)和zenite
®ꢀ
(dupont, wilmington, de)）、聚芳酰胺、聚苯醚、纤维素材料、介孔二氧化硅或其组合。
57.此外，多孔隔离件26可与陶瓷材料混合，或其表面可涂布有陶瓷材料。例如，陶瓷涂层可包含氧化铝（al2o3）、二氧化硅（sio2）或其组合。考虑了用于形成隔离件26的各种市售聚合物和商业产品，以及可采用以制造此类多微孔聚合物隔离件26的许多制造方法。
58.固态电解质在各个方面，多孔隔离件26与电解质30可被充当电解质与隔离件二者的固态电解质（sse）所替代。sse可设置在正电极与负电极之间。sse促进锂离子的转移，同时机械分隔负电极与正电极22、24，并在负电极与正电极22、24之间提供电绝缘。作为非限制性实例，sse可包括liti2(po4)3、li
1.3
al
0.3
ti
1.7
(po4)3（latp）、lige2(po4)3、li7la3zr2o
12
、li3xla
2/3-xtio3、li3po4、li3n、li4ges4、li
10
gep2s
12
、li2s-p2s5、li6ps5cl、li6ps5br、li6ps5i、li3ocl、li
2.99
ba
0.005
clo或其组合。
59.集流体负电极和正电极22、24通常与相应的负电极和正电极集流体32、34关联以促进电子在电极与外部电路40之间的流动。集流体32、34是导电的，并可以包含金属，如金属箔、金属格栅或筛网、或多孔金属。多孔金属集流体是指具有更大厚度的金属格栅，从而在金属格栅中放置较大量的电极材料。作为非限制性实例，导电材料包括铜、镍、铝、不锈钢、钛、其合金、或其组合。
60.正电极集流体34可由铝或本领域技术人员已知的任何其它合适的导电材料形成。负电极集流体32可由铜或本领域技术人员已知的任何其它合适的导电材料形成。负电极集流体通常不包含铝，因为铝与锂反应，由此导致大的体积扩张和收缩。剧烈的体积变化可导致集流体破裂和/或粉碎。
61.正电极与负电极正电极24可由基于锂的活性材料形成或包含基于锂的活性材料，该基于锂的活性材料可以经受锂嵌入和脱嵌、合金化和脱合金化、或镀敷和剥离，同时充当锂离子电池组20的正极端子。正电极24可包含正电活性材料。该正电活性材料可包含一种或多种过渡金属阳离子，如锰（mn）、镍（ni）、钴（co）、铬（cr）、铁（fe）、钒（v）及其组合。但是，在某些变体中，正电极24基本不含所选金属阳离子如镍（ni）和钴（co）。
62.可以用于形成正电极24的两种示例性的常见类别的电活性材料是具有层状结构
的锂过渡金属氧化物和具有尖晶石相的锂过渡金属氧化物。例如，在某些情况下，正电极24可包含尖晶石型过渡金属氧化物，如锂锰氧化物（li
(1+x)
mn
(2-x)
o4），其中x通常《 0.15，包括limn2o4（lmo），和锂锰镍氧化物limn
1.5
ni
0.5
o4（lmno）。在其它情况下，正电极24可包含层状材料，如锂钴氧化物（licoo2）、锂镍氧化物（linio2）、锂镍锰钴氧化物（li(ni
x
mnycoz)o2，其中0 ≤ x ≤ 1、0 ≤ y ≤ 1、0 ≤ z ≤ 1，且x+y+z=1）（例如lini
0.6
mn
0.2
co
0.2
o2、lini
0.7
mn
0.2
co
0.1
o2、lini
0.8
mn
0.1
co
0.1
o2和/或limn
0.33
ni
0.33
co
0.33
o2）、锂镍钴金属氧化物（lini
(1-x-y)
co
xmy
o2），其中0 《 x 《 1、0 《 y 《 1且m可为al、mg、mn等等。也可以使用其它已知的锂-过渡金属化合物如磷酸锂铁（lifepo4）、氟磷酸锂铁（li2fepo4f）或磷酸锂锰铁（例如limnfepo4）。在某些方面，正电极24可包括包含锰的电活性材料，如锂锰氧化物（li
(1+x)
mn
(2-x)
o4）和/或混合型锂锰镍氧化物（limn
(2-x)
ni
x
o4），其中0 ≤ x ≤ 1。在锂-硫电池组中，正电极可具有元素硫作为活性材料或含硫活性材料。
63.正电活性材料可为粉末组合物。正电活性材料可与任选的导电材料（例如导电粒子）和聚合物粘结剂掺杂。粘结剂既可将正电活性材料保持在一起，并且又向正电极24提供离子导电性。
64.负电极22可包含负电活性材料作为能够充当锂离子电池组20负极端子的锂基质材料。常见的负电活性材料包含锂插入材料或合金基质材料。此类材料可以包括基于碳的材料，如锂-石墨嵌入化合物、锂-硅化合物、锂-锡合金、或钛酸锂li
4+x
ti5o
12
，其中0 ≤ x ≤ 3，如li4ti5o
12
（lto）。
65.在某些方面，负电极22包括金属锂，并且负电极22是锂金属电极（lme）。锂离子电池组20可为锂-金属电池组或电池。用于可再充电电池组的负电极的金属锂具有各种潜在的优点，包括具有最高理论容量和最低电化学电位。由此，合并有锂-金属阳极的电池组可以具有较高的能量密度，这可以潜在地使储存容量加倍，从而使电池组可尺寸减半，但仍持续与其它锂离子电池组相同的时间量。
66.在某些变体中，负电极22可任选包含导电材料，以及在结构上将锂材料保持在一起的一种或多种聚合物粘结剂材料。
67.一些电活性材料，如磷酸锂锰铁（例如limnfepo4）（lmfp），能够具有高能量密度和长寿命。但是，这些材料可具有诸如大的比表面积、高孔隙率和低振实密度的性质，这带来了一定的挑战。例如，低振实密度材料可难以被纳入湿法涂布工艺，因为电活性材料的粒子趋于彼此散开，导致低能量密度。此外，大表面积和/或低振实密度材料（如lmfp）可吸收大量溶剂，导致不可流动的、低固含量的浆料。此外，包含在湿法涂布工艺中制造的这些材料的电极在干燥后可易于开裂。
68.制造电极的方法在各个方面，本公开提供了制造电极的方法。该方法大致包括提供包含电活性材料、粘结剂和溶剂的掺混物。在某些方面，电活性材料具有小于大约2 g/cm3、任选小于大约1.3 g/cm3、或任选小于大约1 g/cm3的振实密度。方法进一步包括轧制掺混物以形成片材，并由片材形成多层堆叠体。方法进一步包括通过轧制堆叠体通过第一间隙，形成电极膜前体。轧制进行至少两次，其中堆叠体在第一轧制过程中相对于机器方向处于第一取向，并在第二轧制过程中处于不同于第一取向的第二取向。方法进一步包括通过轧制电极膜前体通过小于或等于第一间隙的第二间隙形成电极膜。方法进一步包括干燥电极膜以除去至少一
部分溶剂。在某些方面，方法可被认为是“轧制法”。
69.制造方法可促进形成三维（3d）粘结剂结合网络（参见例如图11和附随论述）。3d粘结剂结合网络可提高电活性粒子之间的接触，并有助于形成孔隙率较低的电极。所得电极与通过湿法涂布工艺形成的包含类似材料的电极相比可具有更高的能量密度和活性材料载量。在某些方面，电极被配置为在包括电极的电化学电池的循环过程中具有大于或等于大约4 mah/cm2的放电容量负荷。电极可被称为“厚电极”。
70.参照图2，提供了根据本公开的各个方面的制造电极的方法。该方法大致包括在110提供掺混物，在114形成片材，在118形成多层堆叠体，在122形成电极膜前体，在126形成电极膜，并在130形成电极。在某些方面，方法进一步包括在134制造电极组装件。在某些方面，方法进一步包括在138组装电化学电池。在某些其它方面，根据本公开的各个方面的方法可仅包括一部分步骤，如110、114、126、130和134。下面进一步详细地描述各个步骤。
71.提供掺混物在110，方法包括提供掺混物。该掺混物通常包括电活性材料、粘结剂和溶剂。在某些方面，掺混物进一步包括导电填料。掺混物按干重量计可包含80
–
98%的电活性材料、0.5
–
15%的导电填料和0.5
–
10%的粘结剂。
72.在各个方面，提供掺混物包括形成掺混物。该掺混物可在单步骤方法或两步骤方法中形成。形成掺混物的单步骤方法可包括将电活性材料、导电填料和粘结剂与溶剂捏合到一起。单步骤方法可使用市售捏合机器来进行。
73.形成掺混物的两步骤方法通常包括通过掺混电活性材料与导电填料形成预掺混物，随后通过块料混合预掺混物、粘结剂和溶剂形成掺混物。两步骤方法可使用市售设备来进行，如行星式混合机、碗形混合机、挤出机或其任意组合。
74.振实密度（也称为“实密度”）是在机械地振实含有电活性材料的粉末样品的容器（如量筒）一定时间后达到的提高的堆积密度。在某些方面，电活性材料具有小于大约3 g/cm3（例如小于或等于大约2.8 g/cm3、小于或等于大约2.5 g/cm3、小于或等于大约2 g/cm3、小于或等于大约1.5 g/cm3、小于或等于大约1.4 g/cm3、小于或等于大约1.3 g/cm3、小于或等于大约1.2 g/cm3、小于或等于大约1.1 g/cm3、小于或等于大约1 g/cm3、小于或等于大约0.9 g/cm3、小于或等于大约0.8 g/cm3、小于或等于大约0.7 g/cm3、小于或等于大约0.6 g/cm3、小于或等于大约0.5 g/cm3）的振实密度。
75.电活性材料包括正电活性材料或负电活性材料。在某些方面，正电活性材料包含橄榄石化合物、岩盐层状氧化物、尖晶石、羟磷锂铁石、硼酸盐、硅酸盐、有机化合物、其它类型的正电极材料（如附随图1的论述中描述的那些）、或其任意组合。橄榄石化合物可包括例如liv2(po4)3、lifepo4（lfp）、licopo4和/或磷酸锂锰铁（lmfp）。lmfp可包括例如 limnfepo4和/或limn
x
fe
1-x
po4，其中0 ≤ x ≤ 1。limn
x
fe
1-x
po4（其中0 ≤ x ≤ 1）的实例包括例如limn
0.7
fe
0.3
po4、limn
0.6
fe
0.4
po4、limn
0.8
fe
0.2
po4和limn
0.75
fe
0.25
po4。岩盐层状氧化物可包括例如lini
x
mnyco
1-x-y
o2、lini
x
mn
1-x
o2、li
1+x
mo2（例如licoo2、linio2、limno2和/或lini
0.5
mn
0.5
o2）、锂镍锰钴氧化物（nmc）（例如nmc 111、nmc 523、nmc 622、nmc 721和/或nmc 811）和/或锂镍钴铝氧化物（nca）。尖晶石可包括例如limn2o4和/或lini
0.5
mn
1.5
o4。羟磷锂铁石化合物可包括例如 livpo4f。硼酸盐化合物可包括例如lifebo3、licobo3和/或limnbo3。硅酸盐化合物可包括例如li2fesio4、li2mnsio4和/或limnsio4f。有机化合物可包括例如(2,
5-二锂氧基)对苯二甲酸二锂（dilithium(2,5-dilithiooxy)terephthalate）和/或聚酰亚胺。另一类型的正电活性材料的一个实例是含硫材料，如硫磺。在一个实例中，正电活性材料包括一种或多种橄榄石化合物，并具有小于大约2 g/cm3、任选小于大约1.3 g/cm3、或任选小于大约1 g/cm3的振实密度。
76.一些正电活性材料，如橄榄石化合物、岩盐层状氧化物和/或尖晶石，可被涂布和/或掺杂。掺杂剂可包含镁（mg）、铝（al）、钇（y）、钪（sc）等等。正电活性材料可包含例如limn
0.7
mg
0.05
fe
0.25
po4、limn
0.75
al
0.05
fe
0.2
po4、limn
0.75
al
0.03
fe
0.22
po4、limn
0.75
al
0.03
fe
0.22
po4、limn
0.7y0.02
fe
0.28
po4、limn
0.7
mg
0.02
al
0.03
fe
0.25
po4等等中的一种或多种。在某些方面，包含lmfp化合物的正电活性材料可掺杂有大约10重量%的一种或多种掺杂剂。
77.在某些方面，负电活性材料包含碳质材料、含锡材料、锂钛氧化物、金属氧化物、金属硫化物、含硅材料或其任意组合。碳质材料可包括例如碳纳米管、石墨和/或石墨烯。含锡材料可包括例如锡和/或锡合金。锂钛氧化物可包括例如li4ti5o
12
。金属氧化物可包括例如v2o5、sno2和/或co3o4。金属硫化物可包括例如fes。含硅材料可包括硅、硅合金和/或硅石墨。
78.在某些方面，导电填料包括基于碳的材料、金属（例如金属丝）、金属氧化物和/或导电聚合物。基于碳的材料可包括例如石墨、炭黑（例如ketjen黑、denka黑、super-p (sp)和/或乙炔黑）和/或碳纤维（例如气相生长的碳纤维(vgcf)）。导电金属粒子可包括镍、金、银、铜和/或铝。导电聚合物的实例包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和/或聚吡咯。金属氧化物的一个实例是ruo2。在某些方面，可使用导电材料的混合物。
79.在某些方面，粘结剂包括以下聚合物，所述聚合物被构造为在一定温度范围内或在经受剪切力时发生原纤化。粘结剂可包括聚四氟乙烯（ptfe）、聚丙烯酸（paa）、苯乙烯-丁二烯橡胶（sbr）、乙烯-四氟乙烯（etfe）、乙烯-氯三氟乙烯（ectfec）、聚氟乙烯（pvf）、全氟烷氧基烷烃（pfa）、氟化乙烯丙烯（fep），四氟乙烯、六氟丙烯与偏二氟乙烯的聚合物（thv）、聚氯三氟乙烯（pctfe）或其任意组合。在某些方面，粘结剂包括水性基聚合物分散体，如水性基ptfe分散体。在某些方面，粘结剂包括有机基聚合物胶乳。在某些方面，粘结剂是nmp基的。
80.在某些方面，溶剂包括有机溶剂。有机溶剂可包括例如醇（例如异丙醇）和/或酮。
81.形成片材在114，方法包括由掺混物形成片材。在某些方面，步骤114可被称为“预轧制步骤”。参照图3，提供了根据本公开的各个方面的形成片材的方法的图示说明。
82.方法包括轧制掺混物（其可为多个块料210的形式）通过一对第一辊214以形成片材218。第一辊214在机器方向（md）222上排出片材218。在某些方面，第一辊214在其间限定了预轧制间隙226。该预轧制间隙226在相对于片材218的平面为横向的方向上限定。预轧制间隙226可为150 μm
–
5 mm（例如150
–
250 μm、250
–
500 μm、500 μm
–
1 mm、500
–
750 μm、750 μm
–
1 mm、1
–
3 mm、1
–
2 mm、2
–
3 mm、3
–
5 mm、3
–
4 mm或4
–
5 mm）。
83.形成堆叠体回到图2，在118，方法包括由片材形成堆叠体。
84.参照图4，将片材218成型为多层堆叠体240。片材218可通过卷绕、形成z形或其它方式组合，以成型为堆叠体240。在某些方面，在片材从第一辊214排出时形成堆叠体240。该堆叠体240限定了轴线244。在某些方面，轴线244可基本平行于机器方向222（图3）。堆叠体
240可包括大约2
–
100层（例如2
–
10、10
–
50、10
–
25、10
–
15、15
–
25、25
–
50、50
–
100、50
–
75、75
–
100、100
–
200、100
–
150或150
–
200层）。
85.形成电极膜前体回到图2，在122，方法包括由堆叠体形成电极膜前体。在某些方面，形成电极膜前体可被称为“主轧制过程”。形成电极膜前体通常包括进行多次相继的轧制步骤（或“轧制”）并在至少一些轧制步骤之间改变堆叠体的取向。堆叠体在至少两个不同的取向上轧制。因此，多个轧制步骤至少包括第一轧制步骤（图5）和第二轧制步骤（图6）。
86.参照图5，提供了根据本公开的各个方面的第一轧制步骤。在第一轧制步骤中，堆叠体240轧制通过一对第二辊260。该对第二辊260在其间限定了第一或主要轧制间隙264。第一间隙264在相对于堆叠体240的平面为横向（即平行于预轧制间隙226）的方向上限定。第一间隙264可为150 μm
–
5 mm（例如150
–
250 μm、250
–
500 μm、500 μm
–
1 mm、500
–
750 μm、750 μm
–
1 mm、1
–
3 mm、1
–
2 mm、2
–
3 mm、3
–
5 mm、3
–
4 mm或4
–
5 mm）。采用较大的第一间隙264，粘结剂分布可变得更均匀。在某些方面，第一间隙264小于或等于预轧制间隙226（图3）。例如，预轧制间隙226与第一间隙264可为相同的。在某些方面，主轧制过程中的各个轧制步骤在第一间隙264处进行。在某些方面，可使用相同轧机和辊来形成片材218（图3）与电极膜前体268。
87.堆叠体240以相对于机器方向222的第一取向设置。在一个实例中，如所示那样，第一取向基本垂直于机器方向222（即拉伸方向）。在另一实例中，第一取向基本平行于机器方向222。
88.参照图6，提供了根据本公开的各个方面的第二轧制步骤。该第二轧制步骤包括以相对于机器方向222的第二取向轧制堆叠体240（图5）通过一对第二辊260以形成电极膜前体268。第二取向不同于第一取向。在一个实例中，如所示那样，第二取向基本平行于机器方向222。在另一实例中，第二取向基本垂直于机器方向222。
89.在某些其它方面，第一和第二取向可不同于机器方向和拉伸方向。第二取向与第一取向间通常可呈大约45
–
135
°
（例如45
–
90
°
、45
–
55
°
、55
–
65
°
、65
–
75
°
、70
–
110
°
、75
–
85
°
、80
–
100
°
、85
–
95
°
、90
–
135
°
、95
–
105
°
、105
–
115
°
、115
–
125
°
或125
–
135
°
）。在某些方面，第二取向与第一取向间呈80
–
100
°
。在一个实例中，如当第一和第二取向对应于机器方向和拉伸方向时，第一和第二取向相隔大约90
°
。在各个方面，多个轧制步骤可包括在超过两个不同取向（例如三个不同取向或四个不同取向）上轧制堆叠体240。
90.形成电极膜前体268至少包括在第一取向上用堆叠体240进行第一轧制步骤（图5）和在第二取向上用堆叠体240进行第二轧制步骤（图6）。但是，形成电极膜前体268可进一步包括附加的轧制步骤，如重复第一和第二轧制步骤和/或以不同的堆叠体取向进行附加的轧制步骤。在某些方面，多个轧制步骤包括2
–
50个轧制步骤（例如2
–
40、2
–
25、2
–
10、2
–
6、3
–
5、4
–
10、10
–
25、10
–
15、15
–
25、25
–
50、25
–
35或35
–
50个）。在一个实例中，堆叠体240以第一取向和第二取向交替进行轧制（例如第一-第二-第一-第二等等）。但是，堆叠体240可以不同地取向模式交替进行轧制（例如第一-第一-第二-第二或第一-第二-第一-第一-第二）。
91.如下文在附随图11的论述中描述，进行相继轧制步骤可促进形成3d粘结剂粘合网络。
92.形成电极膜
回到图2，在126，方法包括由电极膜前体形成电极膜。在某些方面，形成电极膜可被称为“最终轧制步骤”。
93.参照图7，提供了一对第三辊280，该第三辊280在其间限定了第二或最终轧制间隙284。方法包括在一对第三辊280之间轧制电极膜前体268以形成电极膜288。在某些方面，可在与形成片材和/或形成电极膜前体相同的轧制机器上形成电极膜。电极膜前体268可处于相对于机器方向222的第一取向、第二取向（如所示那样）或另一取向。
94.第二间隙284在相对于电极膜前体268的平面为横向（即平行于预轧制间隙226和第一间隙264）的方向上限定。第二间隙284小于或等于第一间隙264（图5）。在某些方面，第二间隙284小于第一间隙264。第二间隙284可为20 μm
–
2 mm（例如20
–
500 μm、20
–
100 μm、100
–
250 μm、250
–
500 μm、500 μm
–
1 mm、500
–
750 μm、750 μm
–
1 mm、1
–
2 mm、1
–
1.5 mm或1.5
–
2 mm）。第二间隙284与所需电极膜厚度基本相同。
95.在某些方面，形成电极膜288任选包括在轧制前将电极膜前体施加到基材292上。基材292可为pet膜。该pet膜可具有例如大约10 μm的厚度。在轧制前将电极膜前体268设置在基材292上提高了拉伸强度，因为电极膜前体268与基材292一起轧制。提高的拉伸强度可使得轧制在更高的速度下进行。
96.在某些方面，电极膜288可在其离开第三辊280时卷绕到芯296上，以形成电极膜卷300。或者该电极膜卷300可在单独的过程中形成。
97.干燥电极膜回到图2，在130，方法包括干燥电极膜。将电极膜干燥以除去至少一部分溶剂。在某些方面，干燥除去基本全部溶剂。干燥可在商业干燥机或干燥室中进行。可在于126形成电极膜之后进行干燥。在某些方面，干燥在将电极膜288卷到芯296上之前或之后进行。在某些其它方面，在于134形成电极组装件之后，且在于138组装电化学电池138之前进行干燥。在某些方面，方法可包括多个干燥步骤，如在方法中的多个点处。
98.形成电极组装件在134，方法包括形成电极组装件。该电极组装件通常包括集流体和至少一个电极膜层。在某些方面，电极组装件包括两个电极层，具有集流体设置在其间。
99.集流体可为箔、金属丝网、或网状箔的形式。集流体由导电材料形成，如在附随图1的论述中描述的那些。形成电极组装件可包括层压过程和/或压制过程。层压过程可在具有辊（图8）或压盘的机器上进行。
100.参照图8，提供了根据本公开的各个方面在层压过程中形成电极组装件310的方法。在某些方面，集流体314为箔的形式。可在集流体卷318上提供集流体314。在电极膜卷300上提供电极膜288。在某些方面，提供两个电极膜卷300以形成双侧电极组装件310。
101.集流体314可设置在电极膜288之间。集流体314与两个电极膜288一起在一对第四辊322之间轧制，所述第四辊322在其间具有第三或层压间隙326。该第三间隙 326在相对于集流体314与电极膜288为横向（即平行于预轧制间隙226、第一间隙264和第二间隙284）的方向上限定。第三间隙326大于第二间隙284（图7）。在某些方面，第三间隙326是集流体314与两个电极膜288的厚度之和。在某些其它方面，第三间隙326可小于厚度之和以实现所需电极压制密度。在某些方面，电极组装件310在轧制后卷绕到芯330上，以形成电极组装件卷334。
102.电极膜288可经由导电胶338耦合到集流体314上。导电胶338可经由在第四辊322上游的喷嘴342施加到集流体314的两侧上。在某些其它方面，导电胶338施加到电极膜288或电极膜288与集流体314二者上。导电胶338可如所示那样经由在线涂布来施加，和/或集流体314和/或电极膜288可为预涂布的。
103.导电胶338通常可包含聚合物和导电组分。聚合物通常耐受溶剂并提供良好的粘结。在某些方面，聚合物包括环氧树脂、聚酰亚胺、paa、聚酯、乙烯基酯；热塑性聚合物（例如聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚酰胺、硅酮和/或丙烯酸类树脂）。在某些方面，导电填料包括碳材料（例如炭黑，如sp，石墨烯、碳纳米管和/或碳纳米纤维）和/或金属粉末（例如银、铝和/或镍）。导电填料与聚合物的重量比可为大约0.1
–
50%（例如0.1
–
1%、0.1
–
0.5%、0.5
–
1%、1
–
5%、5
–
25%、5
–
10%、10
–
20%、20
–
30%、25
–
50%、30
–
40%或40
–
50%）。在某些方面，导电胶的固含量可为大约5重量%。在一个实例中，导电胶338以大约1/3的重量比包含sp和paa。在另一实例中，导电胶338以大约0.2%的重量比包含单壁碳纳米管（swcnt）和pvdf。
104.在某些方面，层压过程可为热层压过程。该热层压过程可在高于导电胶338中的聚合物的玻璃化转变温度（例如对ptfe为大约29℃）且低于该聚合物的熔点的层压温度下进行。在某些方面，层压温度为50
–
350℃（例如50
–
100℃、100
–
150℃、150
–
200℃、200
–
250℃、250
–
300℃或300
–
350℃）。在某些方面，层压过程包括在轧制前预热电极膜288和/或集流体314。
105.如上所述，形成电极组装件可附加或替代地包括压制过程。更特别地，可将电极膜压至集流体上。在某些方面，集流体可为筛网或网状箔集流体。压制过程可为热压过程。包括筛网集流体的电极组装件可不含导电胶。因此，电极膜可直接接触集流体。
106.组装电化学电池回到图2，在138，方法可进一步包括根据已知方法形成电化学电池。该电化学电池可包括根据本公开的各个方面制造的正和/或负电极组装件。电化学电池可进一步包括电解质和隔离件，如上文在附随图1的论述中描述那样。
107.电极在各个方面，本公开提供了用于电化学电池的电极。该电极包括电活性材料、粘结剂和导电填料。电活性材料可具有3 g/cm3（例如小于或等于大约2.8 g/cm3、小于或等于大约2.5 g/cm3、小于或等于大约2 g/cm3、小于或等于大约1.5 g/cm3、小于或等于大约1.4 g/cm3、小于或等于大约1.3 g/cm3、小于或等于大约1.2 g/cm3、小于或等于大约1.1 g/cm3、小于或等于大约1 g/cm3、小于或等于大约0.9 g/cm3、小于或等于大约0.8 g/cm3、小于或等于大约0.7 g/cm3、小于或等于大约0.6 g/cm3、小于或等于大约0.5 g/cm3）的振实密度。在一个实例中，电活性材料具有小于或等于大约2 g/cm3的振实密度。在另一实例中，电活性材料具有小于或等于大约1.3 g/cm3的振实密度。在又一实例中，电活性材料具有小于或等于大约1 g/cm3的振实密度。在某些方面，电活性材料包括lmfp。电极被配置为在包括电极的电化学电池的循环过程中具有大约0.5
–
50 mah/cm2（例如0.5
–
10 mah/cm2、0.5
–
2.5 mah/cm2、2.5
–
7.5 mah/cm2、2.5
–
5 mah/cm2、5
–
10 mah/cm2、10
–
20 mah/cm2、20
–
30 mah/cm2、30
–
40 mah/cm2或40
–
50 mah/cm2）的放电容量负荷。在某些方面，各活性材料层的放电容量负荷大于大约4 mah/cm2（例如大于或等于大约4.5 mah/cm2、大于或等于大约5 mah/cm2、大于或等于大约5.1 mah/cm2、5.2 mah/cm2、5.3 mah/cm2、5.4 mah/cm2或5.5 mah/cm2）。在各个方
面，本公开提供了包括电极的一个或多个层（“电极层”）和集流体的电极组装件。
108.参照图9，提供了根据本公开的各个方面的电极组装件410。该电极组装件410包括集流体414、两个电极层418和两个导电胶层422。在某些其它方面，电极组装件410包括集流体414和单个电极膜层418。
109.集流体414设置在两个电极层418之间。各导电胶层422设置在集流体414与各电极层418之间。
110.在某些方面，各电极层418包括电活性材料、导电填料和粘结剂。可以80
–
98重量%（例如80
–
85%、85
–
90%、90
–
95%或95
–
98%）包含电活性材料。可以0.5
–
15重量%（例如0.5
–
5%、5
–
10%或10
–
15%）包含导电填料。可以0.5
–
10重量%（例如0.5
–
2.5%、2.5
–
5%或5
–
10%）包含粘结剂。
111.在某些方面，各电极层418限定了20 μm
–
2 mm（例如20
–
500 μm、20
–
100 μm、100
–
250 μm、250
–
500 μm、500 μm
–
1 mm、500
–
750 μm、750 μm
–
1 mm、1
–
2 mm、1
–
1.5 mm或1.5
–
2 mm）的第一厚度426。集流体414限定了4
–
40 μm（例如4
–
10 μm、4
–
5 μm、5
–
10 μm、10
–
25 μm、10
–
20 μm、20
–
40 μm、20
–
30 μm或30
–
40 μm）的第二厚度430。导电胶层422各自限定了0.5
–
20 μm（例如0.5
–
5 μm、0.5
–
1 μm、1
–
10 μm、1
–
5 μm、5
–
10 μm、10
–
20 μm、10
–
15 μm、15
–
20 μm）的第三厚度434。在某些方面，各电极层418限定了25
–
65%（例如25
–
30%、30
–
35%、35
–
40%、40
–
45%、45
–
50%、50
–
55%、55
–
60%或60
–
65%）的孔隙率。
112.在各个方面，本公开提供了包括电极组装件410的电化学电池。
113.实施例1参照图10
–
11，提供了根据本公开的各个方面的电极组装件510。该电极组装件510包括电极层514、集流体518和导电胶层520。电极层514限定了276 μm的第一厚度。集流体518限定了20 μm的第二厚度526。在包括电极组装件510的电化学电池以c/10的速率循环的过程中，电极层514具有大约5.5 mah/cm2的放电容量负荷。
114.电极层514包括电活性材料544、导电填料和粘结剂552。更特别地，电极层514包含作为电活性材料544的lmfp、作为导电填料的sp和vgcf、以及ptfe和粘结剂552。以大约89重量%包含lmfp，以大约4重量%包含sp，以大约2重量%包含vgcf，并以大约5重量%包含ptfe。集流体518包括铝箔。标尺554为2 μm。
115.粘结剂552形成包含多个不平行的聚合物股的3d粘结剂结合网络。更特别地，至少一部分聚合物股基本平行于集流体518在第一方向上延伸，并且至少另一部分聚合物股基本平行于集流体518在不同的第二方向上延伸。第一和第二方向可与第一和第二取向相差类似的量（参见附随图5
–
6的论述）。在某些方面，另一部分聚合物股可基本垂直于集流体518延伸（即平行于电极组装件510的厚度方向558）。
116.3d粘结剂粘合网络可形成网状结构。3d粘结剂粘合网络可促进电活性粒子之间增加接触，并促进形成与具有（基本在一个或两个方向上延伸的）粘结剂股的电极相比孔隙率更低的电极。因此，所得电极可具有与（通过湿法涂布工艺形成的）包含类似材料的电极相比更高的能量密度和活性材料载量。在某些方面，在步骤122形成电极前体（图2）可促进形成3d粘结剂粘合网络。相比之下，经由在单一取向上轧制形成的电极可具有在基本单一方向或平面中延伸的粘结剂股。
117.实施例2
提供了根据本公开的各个方面的lmfp基电极组装件。lmfp基电极组装件具有与实施例1的电极组装件510基本上相同的组成和厚度。电化学电池包括电极组装件、锂金属对电极和在dmc/ec/emc（按体积计1:1:1）中1.2 m的lipf6电解液。电化学电池以c/10的速率循环。
118.参照图12，提供了描述电化学电池的初始循环的图。x轴610代表以mah/g计的比容量。y轴614代表以v计的电压。电化学电池表现出大约92%的第一循环效率。
119.实施例3提供了根据本公开的各个方面的第一和第二电化学电池。两种电化学电池具有与实施例2的电化学电池基本相同的组件、组成和尺寸。第一和第二电极各自在半纽扣电池中以c/5的c-速率循环。电压在2.5
–
4.3 v范围内。
120.参照图13，提供了描述第一和第二电化学电池的循环性能的图。x轴640代表循环数。y轴644代表以mah/cm2计的放电容量负荷。第一曲线648描述了第一电化学电池的放电容量负荷。第二曲线652描述了第二电化学电池的放电容量负荷。
121.为了举例说明和描述的目的而提供了实施方案的上述描述。其并非意在穷举或限制本公开。特定实施方案的单个要素或特征通常不限于该特定实施方案，而是在适用时可替换并且可以用于所选实施方案，即使没有明确示出或描述。同样内容也可以许多方式变化。此类变化不应被视为背离本公开，并且所有这样的修改意在包括在本公开的范围内。