甲基纤维素（CMC)、苯乙締下二締（SBR)、海藻酸盐及聚丙締酸（PAA)，当暴露于溶剂时可 产生带负电的基团。举例来说，当PAA在水中于抑M下解离时，其沿聚合物链产生带负电 的簇酸根基团。在较低抑值水平下，许多的PAA链经质子化。尽管在一些实施例中，运些 带负电的基团可W用于增加氨，但酸性PAA链卷曲，产生高粘度混合物，其粘度通常太高而 无法适当处理。在超过约9的抑值水平下，PAA链伸长到混合物具有过高的粘度而不容许 涂布的点。抑值在约3与7之间，或更确切地说在约4与6之间，例如为约6的溶液可W产 生适于涂布的粘度。在不受任何特定理论限制的情况下，相信通过例如添加化0H，依据上文 所列的水平调整PAA粘合剂溶液的抑，会使粘度增加并由此优化诱铸调配物的流变性，从 而容许便利的处理。
[0031] 总的来说，粘合剂树脂可W用于若干功能。粘合剂可W具有较高的抗破裂强度并 且与电极层的粒子，例如活性材料粒子和/或导电添加剂粒子形成较强的界面键。粘合剂 可W防止电极层内破裂，并且克服在充电和放电期间所述层内产生的应力。运种防破裂作 用有助于在整个层内W及在所述层与集电器之间维持电子传导。抗破裂强度可W通过处理 活性材料粒子来增强。此外，粘合剂还应允许裡离子输送通过电极层。运种离子输送有时 称为穿梭（shuttling)并且在电解质溶液与电极层的活性材料粒子之间发生。具有簇酸基 团的粘合剂可W促进离子输送。另外，一般优选能够溶解于水中的粘合剂，即，水溶性粘合 剂，因为其具有较小的环境影响，处理更简单并且成本较低。
[0032] 在用于形成电极层的典型混合物中，带负电的结构与带负电的粘合剂分子相互排 斥（在溶液中并且接着在电极中时），导致较弱的界面键强度及破裂。确切地说，活性材料 结构与粘合剂分子之间的较弱键使活性材料结构从粘合剂分子脱键，并且丧失电极内的电 连接，且引起容量衰退。电连接的丧失和容量衰退在用易于发生较大体积变化的高容量活 性材料（例如娃）制造的电化学电池中特别显著。此外，应注意，大部分基于碳的活性材料 (或导电添加剂）当分散于水中时也具有负的C电位。
[0033] 相信用含有氨基的部分对活性材料结构进行表面改性将赋予所述结构正的C电 位。一般来说，可W使用各种材料，例如氨基硅烷或含有伯胺（N&)和/或仲胺（NH)或亚胺 的其它有机分子。已发现运些材料是有效的表面改性剂，只要表面改性部分可W错定于或 吸附于所改性的粒子的表面上即可。在一些实施例中，错定可W通过形成化学键实现。举例 来说，氨基硅烷与活性材料粒子形成酸键，而多胺吸附于粒子的表面上。叔胺，例如聚（二 締丙基二甲基氯化锭）不形成酷胺键，但可W使粒子分散液稳定。在一些实施例中，经改性 的结构包括氨基并且展现正的C电位，不同于可W展现负的C电位的未改性的结构。因 此，经改性的结构将更易于与带负电的粘合剂分子缔合并且甚至可W在活性粒子与粘合剂 分子之间形成酷胺键。
[0034] 在不受任何特定理论限制的情况下，相信具有氨基的部分可W通过多种方式附接 到二氧化娃及其它类型的表面。一种附接类型是阳离子性聚（电解质），例如聚（亚乙基亚 胺）或聚（締丙胺）的吸附。聚（电解质）可W在活性材料粒子的表面上形成单分子层。 聚（电解质）可W用于处理含娃结构和含碳结构。吸附可W由范德华力（分散）力、氨键 及离子（静电）键引起。
[0035] 另一种附接类型是共价键结。举例来说，相信氨基硅烷可与娃粒子的二氧化娃壳 层形成共价键。一分子的氨基硅烷可W与所述壳层的1或2个SiOH基团共价键结。在某 些反应条件下，氨基硅烷形成远离二氧化娃壳层延伸的低聚物刷。运些刷含有若干氨基。
[0036] 当使用大分子（例如聚合物）进行处理时，所述分子可W在活性材料粒子的表面 上形成多个键结位点。键结位点可W沿聚合物链延伸并且在一些实施例中，提供单分子层。 键结位点的数量和附接强度可W随聚合物的分子量而增加。
[0037] 此外，可W使用聚（阳离子）和聚（阴离子）的连续逐层沉积在活性材料粒子的 表面上形成多层聚（电解质盐）结构。运一多层结构的最外层将W吸附的最后一种聚（电 解质）的官能团占主导。在不受任何特定理论限制的情况下，相信多层提供活性材料粒子 的更稳定的表面改性。
[0038] 此外，已发现表面改性的娃结构和碳结构例如当溶解于水中时，所述娃结构往往 会吸引碳结构。如上所述，经改性的娃结构具有正的C电位，而碳可W具有负的C电位。 通过控制娃结构和碳结构的大小，可W形成具有娃核屯、和碳壳层的复合结构。举例来说，娃 粒子的大小可W在约1与50微米之间，或更确切地说，大小在约2与10微米之间，而碳粒 子的大小可W低于约1微米，或更确切地说，大小低于约0. 2微米。运些核-壳结构可W在 混合用于涂布电极的浆液之前，例如在处理过程期间形成。或者，核-壳结构是在混合浆液 的同时，例如在电极制造操作期间形成。娃核屯、-碳壳层结构可W包括含娃核屯、，包围在其 核屯、周围的二氧化娃层，含有胺、亚胺或其它基团的处理层，并且接着是外部碳层。应注意， 运些层不必是连续的并且形成完整壳层。
[0039] 就裡离子电池的容量和稳定性来说，包括娃核屯、和导电碳壳层的复合结构相对于 未涂布的娃粒子显示出改善的性能。然而，先前提出的制造运些复合结构的工艺很昂贵并 且难W控制。举例来说，一个先前的提议设及将娃粒子分散于间苯二酪/甲醒混合物中并 且接着使酪系树脂与包埋的娃粒子聚合。接着在氮气（或氣气）中热解聚合物W在娃粒子 上形成碳涂层，并且研磨热解产物W形成用于电极制造操作中的精细粒子。
[0040] 现将参照图1A-1C描述电极中活性材料粒子与粘合剂之间的键结及其对循环寿 命的影响。确切地说，图IA是根据一些实施例，处于放电状态的电极100的示意性说明。电 极100包括集电器衬底102及安置在集电器衬底102上并且粘附于所述集电器衬底的活性 材料层104。活性材料层104还包括粘合剂106及活性材料结构107。在一些实施例中，活 性材料层104还可W包括导电添加剂108,例如导电碳添加剂。当将裡添加到活性材料结 构107中时，运些结构107的大小会增加，如图IA到图IB的转变所示。图IA中所示的电 极100可被称为放电电极，而图IB中所示的电极110可被称为充电电极。术语"充电"和 "放电"是相对的并且对应于电极中或更确切地说，活性材料结构中裡的相对量。向活性材 料结构中添加裡可W引起运些结构的膨胀。举例来说，当充电达到娃的理论容量时，娃结构 膨胀多达400%。当活性材料粒子膨胀时，其推动活性材料层的其它组分并且使运些其它组 分在所述层中重排。运些其它组分的实例包括粘合剂和导电添加剂粒子（当使用运些粒子 时）。在一些实施例中，活性材料层的厚度也可W变化。
[0041] 当在放电期间去除裡时，活性材料粒子收缩并且离开活性材料层的其它组分。如 果活性材料粒子与粘合剂之间的键结足够强，那么运些收缩的活性材料粒子将拉动运些 其它组分并且可W保持与运些其它组分的机械连接并且因此保持电连接。即使在每个充 电-放电循环期间，在活性材料层内可能发生一些变化，但只要运些变化不会使大部分的 活性材料粒子从集电器衬底电断开，则电极的容量将保持实质上相同。因此，相信活性材料 粒子与粘合剂分子之间的键结强度在容量保持方面起到重要作用，特别是在使用高容量活 性材料时。
[0042] 然而，如果活性材料结构与粘合剂之间的键结强度较弱，那么放电过程会使一些 活性材料结构或活性材料结构群集变得从集电器衬底电断开。因此，使运些结构和/或群 集在随后的循环期间不会暴露于负电极的操作电位并且不会有容量贡献。此现象示意性地 呈现于图IC中。确切地说，图IC说明在活性材料层124内存在空隙128的电极。空隙可W 在粘合剂126与活性材料结构127之间，在相邻活性材料结构127之间。当活性材料结构 127首先在充电期间膨胀并推开其它组分，并且接着在放电期间收缩，无法拉动其它组分并 填充先前由膨胀的活性材料粒子占据的整个体积时，会产生空隙128。空隙128会使活性材 料结构127变得从集电器衬底122断开并且不会有循环容量贡献。
[0043] 在不受任何特定理论限制的情况下，相信活性材料粒子与粘合剂之间的较强粘着 性W及粘合剂的高拉伸强度的组合有助于在活性材料层内维持长循环寿命所需的电连接。 尽管弹性粘合剂，例如PVDF，可W帮助防止在活性材料层中产生空隙，但PVDF所展现的低 拉伸强度可能不足W在放电期间保持电极层内的机械和电连接。在PAA、PVDF、CMC、SBR及 海藻酸盐粘合剂中，PAA粘合剂被认为具有最高拉伸强度，其次是CMC、SBR及海藻酸盐，并 且最后是PVDF。然而，仅有拉伸强度是不够的。拉伸强度需要结合通过使用本文所描述的 技术处理活性材料结构所实现的粘合剂与活性材料结构之间的较强键结。
[0044] 除维持电极内的电子导电性外，相信处理活性材料结构还有助于控制离子导电 性。首先，制造的电极通常具有预定孔隙度，例如> 30%。孔隙有助于将电解质溶液输送到 电极活性材料。开口孔还可W帮助适应活性材料结构在裡化时发生的体积扩张，同时不会 引起破裂。处理有助于活性材料粒子在整个电极层内均匀的分布W及均一的孔隙度。
[0045] 处理和活性材料结构的实例
[0046] 图2是根据一些实施例，用于处理活性材料结构W增加其键结特征的方法200的 工艺流程图。方法200可W由制备含有处理剂的溶液开始。处理剂的一些实例包括氨基 硅烷、聚（胺）和/或聚（亚胺），例如氨基丙基二乙氧基硅烷、氨基丙基二甲氧基硅烷、 双-丫甲氧基娃烷基丙胺、氨基新己基=甲氧基硅烷、氨基新己基甲基二甲氧基硅烷、 聚（亚乙基亚胺）及聚（締丙胺）。举例来说，可W将SILQUEST苦Y-157