μ m之间。在一 个实施例中，第二富黏合剂层630的厚度在约40 μ m至约65 μ m之间。与由相同材料形成 的固态膜比较，第二富黏合剂层630的孔隙率可在约15%与约35%之间。与由相同材料形 成的固态膜比较，第二富黏合剂层630的孔隙率可在约18%与约27%之间。
[0096] 在方块750中，第二浆料混合物沉积在第二富黏合剂层630之上以在第二富黏合 剂层630之上形成第二阴极材料层640。可通过使用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料 混合物来形成第二阴极材料层640。第二浆料混合物可类似于上述第一浆料混合物。如上 文中参考第一浆料混合物所描述，第二浆料混合物可包含阴极活性材料，及黏合剂、导电材 料与溶剂中的至少一种。
[0097] 在一个实施例中，第二阴极材料层640的厚度在约30 μ m至约100 μ m之间。在一 个实施例中，第二阴极材料层640的厚度在约40 μ m至约65 μ m之间。与由相同材料形成 的固态膜比较，第二阴极材料层640的孔隙率可在约15%与约35%之间。与由相同材料形 成的固态膜比较，第二阴极材料层640的孔隙率可在约18%与约27%之间。
[0098] 在某些实施例中，第一阴极材料层210可在以下任何方面不同于第二阴极材料层 220 :每一层中的不同浆料组成导致层间有不同孔隙率；每一层中的不同活性材料；每一层 中相同活性材料的不同粒度导致层间有不同表面积及/或不同孔隙率；层间的不同粒度分 布（例如单模态、双模态、多模态）；每一层中的不同电极组成（黏合剂、导电添加剂、活性 材料）；及不同振实密度。
[0099] 在方块760中，第三富黏合剂层650形成于第二阴极材料层640之上。可通过使 用本文中所述的任何沉积技术沉积浆料混合物来形成第三富黏合剂层650。用于形成第三 富黏合剂层650的浆料混合物可类似于本文中所述用于沉积上述第一阴极材料层210及第 二阴极材料层220的浆料混合物。类似于用于形成第一富黏合剂层610的浆料混合物，用 于形成第三富黏合剂层650的浆料混合物可包含阴极活性材料、黏合剂，及导电材料与溶 剂中的至少一种。用于形成第三富黏合剂层650的浆料混合物通常包含重量百分比大于 4. 2 %的黏合剂。
[0100] 在一个实施例中，第三富黏合剂层650的厚度在约30 μ m至约100 μ m之间。在一 个实施例中，第三富黏合剂层650的厚度在约40 μ m至约65 μ m之间。与由相同材料形成 的固态膜比较，第三富黏合剂层650的孔隙率可在约15%与约35%之间。与由相同材料形 成的固态膜比较，第三富黏合剂层650的孔隙率可在约18%与约27%之间。
[0101] 视情况，在方块720、730、740、750、760，及770中的任一方块之后，可将浆料混合 物暴露于可选干燥工艺以移除存在于浆料混合物中的液体，例如溶剂。可将第二浆料混合 物暴露于可选干燥工艺以移除在沉积工艺中残留的任何溶剂。可选干燥工艺可包含但不限 定于诸如空气干燥工艺这样的干燥工艺，例如，将浆料混合物暴露于加热气体（例如加热 的氮气）、真空干燥工艺、红外线干燥工艺中的至少一种，及加热沉积有浆料混合物的集电 器。在某些实施例中，可同时干燥这两种浆料混合物。
[0102] 在方块770中，第一富黏合剂层610、第一阴极材料层620、第二富黏合剂层630、第 二阴极材料层640,及第三富黏合剂层650经压缩以达到所需的孔隙率。在颗粒沉积在导 电基板之上之后，可通过使用压缩技术（例如压延工艺）来压缩颗粒以在使层表面平坦化 的同时达到所需的压紧颗粒净密度。在一些实施例中，在压缩工艺期间将自约2000psi至 7000psi的压力施加至阴极材料层。
[0103] 在某些实施例中，第一阴极材料层620在压缩之后的孔隙率大于第二阴极材料层 640的孔隙率。在某些实施例中，在压缩之后，第一阴极材料层620的孔隙率小于第二阴极 材料层640的孔隙率。
[0104] 实例
[0105] 提供以下非限制性实例以进一步说明本文中所述的实施例。然而，所述实例并非 旨在涵盖全部内容，及并非旨在限制本文中所述的实施例的范围。
[0106] 第一及第二浆料组成具有重量百分比为65%的固体含量，及包含重量百分比 为4%的PVDF、3. 2%的碳黑（carbon black ;CB)，及92. 8%的锂镍锰钴氧化物（lithium nickel-manganese-cobalt oxide ;NMC)，所述第一及第二衆料组成用于以下实例。标记为 MX-3的NMC的平均粒度为3微米且标记为MX-10的NMC的平均粒度为10微米。这两种浆 料组成含有NMC以用作阴极活性材料。
[0107] 实例 B0507-1 至 B0507-3 :
[0108] 对于实例B0507-1至B0507-3,通过使用刮刀工艺将具有MX-10的第一浆料混合物 沉积在厚度为18. 5微米的铝箱集电器之上。将铝箱集电器及第一浆料混合物加热至80°C 以使溶剂蒸发及形成第一阴极材料层。将具有MX-3的第二浆料混合物沉积在第一阴极材 料层之上。将铝箱集电器、第一阴极材料层，及第二浆料混合物加热至80°C以使溶剂蒸发 及形成第二阴极材料层。在2000psi与7000psi之间的压力下将第一阴极材料层及第二阴 极材料层暴露于单个压延工艺。第一阴极材料层的最终厚度为65. 8微米及最终孔隙率为 36%。第二阴极材料层的最终厚度为97. 6微米及最终孔隙率为42%。
[0109] 实例 B0508-1 至 B0508-3 :
[0110] 对于实例B0508-1至B05087-3,通过使用刮刀工艺将具有MX-3的第一浆料混合物 沉积在厚度为18. 8微米的铝箱集电器之上。将铝箱集电器及第一浆料混合物加热至80°C 以使溶剂蒸发及形成第一阴极材料层。将具有MX-10的第二浆料混合物沉积在第一阴极材 料层之上。将铝箱集电器、第一阴极材料层，及第二浆料混合物加热至80°C以使溶剂蒸发 及形成第二阴极材料层。在2000psi与7000psi之间的压力下将第一阴极材料层及第二阴 极材料层暴露于单个压延工艺。第一阴极材料层的最终厚度为64. 6微米及最终孔隙率为 38%。第二阴极材料层的最终厚度为110微米及最终孔隙率为34%。
[0111] 结果：
[0112]
[0113] 表1
[0114] 尽管前述内容为针对本发明的实施例，但亦可在不脱离本发明的基本范围的情况 下设计本发明的其它及进一步实施例，及本发明的范围由以下权利要求书所决定。
【主权项】
1. 一种用于形成多层阴极结构的方法，所述方法包含以下步骤： 提供导电基板； 沉积包含阴极活性材料的第一浆料混合物以在所述导电基板之上形成第一阴极材料 层； 沉积包含阴极活性材料的第二浆料混合物以在所述第一阴极材料层之上形成第二阴 极材料层；及 压缩刚沉积的所述第一阴极材料层及所述第二阴极材料层以达到所需的孔隙率。2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一浆料混合物及所述第二浆料混合物中的 每一个单独包含： 阴极活性材料；及 黏合剂、黏合前驱物、导电材料及溶剂中的至少一种。3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的固体含量不同于所述第二 浆料混合物的固体含量。4. 如权利要求2所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料的振实密度 不同于所述第二浆料混合物的阴极活性材料的振实密度。5. 如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料不同于所述 第二浆料混合物的阴极活性材料。6. 如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物中的黏合剂重量百分比（％ ) 不同于所述第二浆料混合物中的黏合剂重量百分比（％ )。7. 如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的粒度分布不同于所述第二 浆料混合物的粒度分布。8. 如权利要求7所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的粒度分布及所述第二浆料 混合物的粒度分布中的每一个单独选自单模态粒度分布、双模态粒度分布及多模态粒度分 布。9. 如权利要求4所述的方法，其中，压缩刚沉积的所述第一阴极材料层及所述第二阴 极材料层以达到所需的孔隙率的步骤包含压延刚沉积的层。10. 如权利要求4所述的方法，其中，所述导电基板包含铝。11. 如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料及所述 第二浆料混合物的阴极活性材料中的每一个单独选自由以下材料组成的群组：二氧化锂 钴（LiCoO 2)、二氧化锂锰（LiMnO2)、二硫化钛（TiS2)、LiNixCo 1 2xMn02、LiMn204、LiFeP04、 LiFe 1 xMgP04、LiMoP04、LiCoP04、Li 3V2 (PO4) 3、LiV0P04、LiMP207、LiFe 1.5P207、LiVP04F、 LiAlPO 4F^ Li5V(PO4)2F2^ Li5Cr(PO4)2F2^ Li2CoPO4F^ Li2NiPO4F^ Na5V2(PO4)2F3^ Li2FeSiO4^ Li2MnSi04、Li 2V0Si04、LiNiO2，及上述材料的组合。12. 如权利要求4所述的方法，其中，所述黏合剂选自由以下材料组成的群组：聚偏二 氟乙烯（PVDF)、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)，及上述材料的组合。13. 如权利要求4所述的方法，其中，所述第一浆料混合物的阴极活性材料包含具有 第一平均直径的颗粒，及所述第二浆料混合物的阴极活性材料包含具有第二平均直径的颗 粒，其中所述第二平均直径大于所述第一平均直径。 14?如权利要求13所述的方法，其中，所述第一平均直径在约2 y m与约15 y m之间，及
【专利摘要】本发明的实施例大体为涉及大容量蓄能装置及制造大容量蓄能装置的方法及设备。在一个实施例中，提供用于形成多层阴极结构的方法。所述方法包含以下步骤：提供导电基板；沉积包含阴极活性材料的第一浆料混合物以在导电基板之上形成第一阴极材料层；沉积包含阴极活性材料的第二浆料混合物以在第一阴极材料层之上形成第二阴极材料层，及压缩刚沉积的第一阴极材料层及第二阴极材料层以达到所需的孔隙率。
【IPC分类】H01M4/64, H01M4/62, H01M4/04
【公开号】CN105074967
【申请号】CN201480010713
【发明人】戈弗雷·西卡, 苏布拉曼亚·P·赫尔勒, 康妮·P·王, 王铮, 曾冬利, 飞·C·王, 马亨德拉·C·奥廖拉
【申请人】应用材料公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年3月5日
【公告号】WO2014149766A1