7] 电池附接物质还可用于将电极（例如，阳极和阴极）结合或粘接于隔板。电池附 接物质可将电极和隔板粘接在一起以防止它们之间的脱层。可将电池附接物质置于或夹在 电极与隔板之间。所述电池附接物质可包含上述任何电极附接物质。例如，电池附接物质 可包含PVDF或为PVDF，可包含PAI或为PAI，或可包含或为CMC。在一些实施方案中，将电 极粘接于隔板的方法可涉及基本上为固态的电池附接物质。因此，隔板材料将具有比附接 物质中聚合物更高的熔融温度。
[0138] 由于离子通过阳极与阴极之间的隔板，电池附接物质也允许离子在阳极与阴极之 间通过。因此，电池附接物质可对离子有传导性或为多孔的以使得离子能穿过电池附接物 质。
[0139] 此外，可用电池附接物质和溶剂制成溶液或树脂，并且将电极附接于隔板的方法 可以类似于所述的用附接物质将膜和集电器附接的方法。下文还描述了许多实例。
[0140] 伸用压力以形成硅复合材料的方法以及确保包含硅复合材料的电池无裙皱、平目. 薄的方法
[0141] 在某些实施方案中，在形成碳复合材料的过程中对电池施加压力。可将混合物浇 铸在基板上以在基板上形成涂层。然后将混合物干燥以去除溶剂，之后将干燥的混合物 (例如，前体膜）固化。然后前体膜经过热解以使前体膜转化为最终的复合膜（例如，阳极 膜）。在一些实施方案中，将前体膜加热到约900°C至1350°C。当热解前体膜时，可对膜施 加压力。在某些实施方案中，施加大于约2巴的压力。
[0142] 有利地，在压力下被热解的膜在循环或锂化过程中保持为平的并基本上无褶皱。 即使在锂化过程中不施加压力，所述膜也可保持基本上无褶皱。然而，在某些实施方案中， 可以在电化学电池的初始形成（例如，第一次充电）和初始循环期间以及在混合物的热解 期间施加压力。不受理论限制，据信褶皱形成于电极的第一次膨胀和前几次循环期间，并且 在第一次充电和前几次循环期间发生脱层/起褶皱。施加压力以防止脱层可能是压力防止 起褶皱和膨胀的原因。
[0143] 实施例
[0144] 提供以下实施例以证明电极和电化学电池的实施方案的益处。讨论这些实施例是 为了示意性目的，不应被解释为限制所公开的实施方案的范围。
[0145] 具有电极附接物质的电极
[0146] 将具有电化学活性材料的膜附接于集电器可通过以下示例方法进行。将聚酰胺酰 亚胺（PAI)(例如，来自Solvay的Torlon 4000系列）溶解在溶剂（N-甲基吡咯烷酮（NMP)、 二甲基乙酰胺（DMAC)等）中。在一个实例中，可通过将10g PAI(例如，Torlon 4000T-HV) 与90g NMP在玻璃瓶中混合来制备具有10w. t. % PAI的溶液。混合所述溶液直至获得透明 的PAI溶液。溶液可在室温下混合约30分钟，然后在150°C下再混合约3小时。玻璃瓶可 由铝箱覆盖以便于更好地溶解。此外，可使用例如，磁力搅拌棒进行混合。
[0147] 使用PAI溶液组装电极的实例包括提供一块厚度为约10 μπι的40X 17cm的铜箱。 将诸如乙醇或IPA的醇涂覆在玻璃台上，将铜箱放置在玻璃台上的醇的上方。可施加压力 并用kimwipe擦拭铜箱以去除铜箱与玻璃台之间的任何气泡和过量的醇。然后可将具有诸 如PAI溶液的附接物质的溶液涂覆于铜箱。例如，可涂覆4ml溶液。具有约50 μπι的间隙 的铸机可用于在铜箱上形成均匀的溶液涂层。可将具有活性材料的一层或多层膜置于溶液 上。无绒布可用于去除过量的粘接剂。然后可从玻璃台上去除铜箱。
[0148] 通过将具有第一膜的铜箱向下放置于玻璃台上可将具有活性材料的第二膜附接 于铜箱的反面。然后可采用如上所述的相似的程序来施用具有附接物质的溶液和第二膜。
[0149] 在约110 °C下将铜箱、溶液和膜的组件干燥约两小时，然后在真空烘箱中在约 110°C下干燥约1小时。干燥去除了溶剂，保留了膜与铜箱之间的附接物质。在干燥过程中 膜和铜箱可被压在一起。例如，采用约0.6mg/cm2的粘接剂载量。然后可从干燥的组件中 切割出单个的电极。
[0150] 各种附接物质被用于制造电极。图20是压力电池中不含电极附接物质的阳极被 循环后的照片。阳极几乎完全解体。表1列出被测试的许多类型的附接物质（例如，聚合 物）。
[0151] 表1
[0152] 聚合物类型 聚合物含量(w.t. %) 结杲 取决于溶液中HSV-900含量，但附 HSV-900 1.5. 3.0 & 5.0 _接相对较弱_ 取决于溶液中Solef6020含量，但附 Sold'6020 1.5, 3.0, 5.0 & 7.0 接相对较弱(优子HSV-900) 取决于溶液中Solef5130含量，并显 Solef SIBO 1.5, 3.0. 5.0 & 7,0 示在PVDF溶液中的最佳附接 取决于溶液中Solef 5130和PA1的含 5 (4 wA. % Sold'5130 和 1 量之间的比例，但附接相对较弱， Solef 5130/PAI w.t. % PAI) & 5 (3 w.t. % Soief5130/PAI(3/2)显示出良好的性 Soiei、5130 和 2 w.i.%PAi> ____J__
[0153] 图21为具有Solef 5130(例如，PVDF)的阳极在被循环后的照片。虽然粘接于集 电器的这种阳极优于不含附接物质的阳极，但是具有电化学活性材料的膜的主要部分随循 环而解体。当使用具有低的PVDF含量的溶液时，根据PVDF的种类和其含量，附接方面并无 大的差异。
[0154] 相比于PVDF，PAI附接物质在暴露于电解质后提供了稳固的粘接性。图22是具有 PAI附接物质的阳极在暴露于电解质后的照片。
[0155] 为了确保PAI不会不利地影响电池的电化学性能，用PAI、PVDF和压力建立电池， 并进行速度特性试验和在不同倍率下的长期循环。图23是作为循环的函数的放电率的曲 线图。如图23所示，倍率特性试验在各组中显示了相当大的差异，但表明相比于压力电池， PAI-附接的电池具有相似的倍率容量。这组中太多的PVDF电池失效，因此关于PAI和PVDF 的电化学性能之间的差异并没有得出有意义的结论。
[0156] 图24和25是作为循环的函数的第8次放电容量百分比形式的放电容量的曲线 图，并且图26是作为循环的函数的第2次放电容量百分比形式的放电容量的曲线图。如图 24和25所示，长期循环测试表明了 PAI电池优于压力电池，尤其是在低倍率下。如图26 所示，测试还表明了不同类型的PAI之间差别不大，以及相对于PVDF的大的改进。总之， PAI-附接的阳极较少解体并具有比通过任何其它测试方法附接的阳极更好的循环性能。使 用PVDF的不同方法可导致更好的使用PVDF附接的阳极的结果。
[0157] 将具有电化学活性材料的膜附接于集电器还可通过以下示例方法来进行。所述实 例示出了用于锂离子电池组的示例硅复合电极。所述实例包括使用基本上为固态的热塑性 聚合物作为附接物质而粘合于集电器的两块硅复合材料。一般而言，可通过使用热塑性聚 合物涂覆集电器箱的每一侧面来制备示例电极。热层压法可用于将硅复合材料固定于集电 器箱的每一侧面。
[0158] 铜涂层
[0159] 示例方法可包括提供一块铜箱（例如，厚度为约8 μπι的约40X约20cm的铜箱）。 铜箱可得自Fukuda Metal Foil&Powder Co.，Ltd。可将铜箱固定于具有数滴乙酸乙酯（例 如，由Sigma Aldrich提供）的平坦玻璃表面。错箱（例如，两条约45cm长、25 μ m厚和约 1.5cm宽的铝箱）可用于掩蔽铜箱的长边。例如，可将铝箱固定到具有乙酸乙酯的铜箱表 面。可使用例如数滴NMP和无绒布来清洁铜箱表面。可将具有附接物质的溶液施用于铜箱。 例如，可将约8mL的在NMP溶液中的约5wt% PVDF分配到铜箱的上部。也可使用本文所述 的其它溶液，例如PAI溶液。具有距玻璃约6mil间隙的铸机可用于在铜箱上形成均匀的溶 液涂层。
[0160] 可将所述湿涂覆铜箱在通风良好的常规烘箱中进行干燥（例如，在约80°C下干燥 约1小时）。可将干燥的涂覆铜箱从烘箱中取出。如果在集电器的两个侧面上提供附接物 质，则可以以涂覆的侧面向下的方式将所述干燥的涂覆铜箱放置于玻璃上。可用一块胶带 将铜箱固定于玻璃。可重复涂覆方法以用于第二侧面。例如，铝箱（例如，两条约45cm长、 25μπι厚和约1.5cm宽的铝箱）可用于掩蔽铜箱的长边。可将铝箱固定于具有乙酸乙酯的 铜箱表面。可使用例如数滴NMP和无绒布来清洁铜箱表面。可将具有附接物质的溶液施用 于铜箱。可使用与用于第一侧面的溶液相同或不同的溶液。例如，可将约8mL的在NMP溶 液中的约5wt% PVDF分配到铜箱的上部。也可使用本文所述的其它溶液，例如PAI溶液。 具有距玻璃约6mil间隙的铸机可用于在铜箱上形成均匀的溶液涂层。
[0161] 可将所述湿涂覆铜箱在对流烘箱中进行干燥（例如，在约80°C下干燥约1小时）。 可将干燥的双面涂覆的铜箱从烘箱中取出。可将涂覆的铜箱进行修剪（例如，修剪成约 20cmX约19cm的片）。这些片可被堆叠（例如，被无绒布隔开）在干燥架上，并在真空下 干燥，例如在约l〇〇°C下干燥约7小时。可将真空干燥的片从真空烘箱中取出并进行修剪 (例如，修剪成约4cmX约10cm的块，在每一块上留下约4cmX约1. 5cm的未涂覆区域）。
[0162] 热层压
[0163] 将具有电化学活性材料的膜附接于集电器的示例方法可进一步包括将辊压机设 定至所需的温度（例如，约230°C)并使温度稳定。所述方法可进一步包括设定乳辊之间的 间隙（例如，为约1. 6mm)和乳辊速度（例如，为约0. 26cm/s)。所述方法可包括提供橡胶 块（例如，厚度为约1/32英寸和硬度计标度为90A的约5cmX约11cm的硅橡胶）和衬垫 (shim stock)(例如，约5cmX约11cm，厚度为约3mil)。图27A-D是组装用于热层压的电 极堆的示例方法的图示。例如，图27A示出了用于包括两块硅橡胶片210、两块钢衬垫220、 两块硅复合材料230和双面涂覆的铜箱240的电极组件的示例材料（例如，如本文所述）。 图27B示出了用偏移来显示堆叠顺序的示例组装层压堆。例如，双面涂覆的铜箱240可由两 块硅复合材料230夹持。两块钢衬垫220可夹持两块硅复合材料230。两块硅橡胶片210 可夹持两块钢衬垫220。因此，在此实例中的最终堆叠顺序为硅橡胶片210/钢衬垫220/硅 复合材料230/涂覆铜箱240/硅复合材料230/钢衬垫220/硅橡胶片210。图27C示出了 硅复合材料230和涂覆铜箱240在所述示例组装层叠对中的相对位置。例如，从组件分离 一组硅橡胶片210和钢衬垫220以露出硅复合材料230和涂覆铜箱240。
[0164] 将具有电化学活性材料的膜附接于集电器的示例方法可进一步包括将组装的堆 送入辊压机。可将铜箱240的未涂覆铜区域放置在前缘。可以使所述堆冷却。可从两块钢 衬垫220和两块硅橡胶片210分离电极组件并对其进行检验。图27D示出示例成品电极组 件。
[0165] 当与采用溶液/湿法的某些实施方案相比时，在用层压法（例如，基本干法）将具 有电化学活性材料的膜附接于集电器的某些实施方案中，可降低第一充电不可逆容量。因 此，在这样的实施方案中，可增加体积能量密度。表1IA列出了通过将复合膜附接于集电器 的不同方法形成的样品电极组件的平均不可逆容量。图28示出了显示表1IA结果的柱状 图。例如，当与采用溶液法（例如，湿法）的某些实施方案相比时，在用层压法（例如，干层 压）将具有电化学活性材料的膜附接于集电器的某些实施方案中，第一充电不可逆容量可 以从约15 %降低至约10 %。在随后的电池测试结果中，测得湿法PAI与干层压K9300之间 的差异尚达9%。
[0169]-对施用电极附接物质的其它方法进行测试。表1IB列出了形成具有电极附接物质 的电极的方法及结果。例如，所述方法的某些实施方案可包括湿层压（"常规"），湿层压之 后在室温下辊压（"常规&冷压"），湿层压之后在130°C下辊压（"常规&热压"），和/或 干层压（"干式附接"）。在某些实施方案中，干层压之后也可进行冷压或热压。
[0170] 表1IB.
[0171]
[0172] 使用PAI (聚酰胺酰亚胺）将具有电化学活性材料的膜（例如，复合膜）附接于铜 箱（例如，集电器）以形成电极（例如，阳极或阴极）已经表现为防止电极膜从铜箱脱层。 当锂化（例如，充电）时，电极膜通常会表现出一些在x-y方向（例如，膜的平面而非膜的 厚度方向）上的体积膨胀。当使用PAI的附接被采用时，硅复合物基电极膜的平面中的尺 寸膨胀可以减少到基本为零（例如，大约零）至约10%。除了 x-y膨胀（例如，平面膨胀） 的减少之外，电极（例如，附接于铜箱的具有电化学活性材料的膜的组件）显示出基本上无 失效或至少无明显失效。例如，失效可包括膜与铜箱之间的脱层和/或集电器的破损。