本公开内容涉及适用于电化学储能装置的硅-聚合物复合阳极；用于生产阳极的方法；和用于改善阳极的电导率、比容量、倍率性能和稳定性的双盐电解质；以及包括阳极和电解质的电化学储能装置。
背景技术：
1、锂离子(li-ion)电池被大量用于消费电子产品、电动汽车(ev)以及储能系统(ess)和智能电网。电池的能量密度取决于所使用的阳极和阴极材料，并且优化加工和制造已使能量密度每年有4-5％的改善，但这些增量并不显著。要达到下一代能源技术的能量密度目标，需要电极材料的进步，并且迫切需要掺入高能量密度活性材料。虽然许多研究都集中在开发高能阴极上，但阳极材料研究却受到限制。
2、最近，硅(si)已成为用于锂离子电池的最具吸引力的高能阳极材料之一。硅的低工作电压和几乎是传统石墨的十倍的3579mah/g的高理论比容量是引起人们关注的主要原因。尽管具有这一显著优势，但硅阳极仍面临着与严重体积膨胀和由此导致的颗粒破裂相关的若干挑战。在锂嵌入过程中，石墨电极会膨胀10-15％，而si电极会膨胀约300％，从而导致固体电解质界面(sei)层的结构降解和不稳定。这会导致材料粉碎和电极分层，从而导致循环过程中容量损失。重要的是将导电聚合物材料作为粘结剂涂覆在活性材料硅上，以机械方式遏制硅颗粒的膨胀、收缩和碎裂。同样，电化学上坚固的sei层可防止导致容量衰减的副反应。
3、虽然可以通过使用小于150nm的活性材料颗粒或使用其他纳米结构来减轻硅颗粒的降解，但使用此类阳极设计的电池受到纳米硅材料的低负载(小于15质量％)的限制。此外，由于在硅膨胀和收缩过程中sei层不断破裂，这些阳极设计缺乏足够高的库仑效率。
技术实现思路
1、根据本公开内容的一个方面，提供了包括硅颗粒和聚合物的用于电化学储能装置的阳极；用于生产硅-聚合物复合阳极的方法；以及使用双盐电解质的电化学储能装置。
2、根据本公开内容的另一个方面，提供了包括多个颗粒尺寸为1nm至100μm的硅活性材料的用于电化学储能装置的阳极。其他活性材料可以包括但不限于硅复合材料、石墨、硬碳、锡和锗颗粒。
3、根据公开内容的另一个方面，提供了包括聚合物材料的用于电化学储能装置的阳极，其中至少一种聚合物材料是pan。
4、根据本公开内容的另一个方面，pan可以在200至600℃的温度下使用热处理进行环化，并通过使聚合物链交联转化为梯形化合物，其中环化将腈键(c≡n)变为双键(c＝n)。聚合物粘结剂形成弹性但坚固的膜，以允许粘结剂基质内的硅颗粒的受控碎裂/粉碎。所得阳极材料可以克服基于硅的阳极的膨胀和导电性挑战，例如通过提供可以防止硅颗粒膨胀的粘结剂和用于提供锂离子迁移的路径的导电添加剂。聚合物占阳极复合材料的约10至40重量％。
5、本文描述了硅-聚合物复合阳极及其制造方法的各种实施方案。制造复合阳极的方法包括以下步骤：将硅、聚合物和溶剂混合在一起；将混合物涂覆到铜集电器上以形成涂覆的铜集电器；以及对涂覆的铜集电器进行温度处理。根据本公开内容的一个方面，温度处理可以包括在惰性气氛中在200至600℃的温度范围内加热涂覆的铜集电器。
6、根据本公开内容的另一个方面，电化学储能装置包括阳极、阴极和电解质。
7、根据本公开内容的另一个方面，提供了一种双盐电解质，其中li+离子盐为六氟磷酸锂(lipf6)和双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)。
8、根据本公开内容的另一个方面，提供了一种双盐电解质，其中电解质包括非质子有机溶剂体系和至少一种添加剂。
9、根据本公开内容的另一个方面，提供了一种双盐电解质，其中电解质包括非质子有机溶剂体系和至少一种添加剂；其中非质子有机溶剂包括开链或环状碳酸酯，其中至少一种溶剂为氟代碳酸乙烯酯(fec)、羧酸酯、亚硝酸酯(nitrite)、醚、砜、亚砜、酮、内酯、二氧戊环、甘醇二甲醚、冠醚、硅氧烷、磷酸酯、亚磷酸酯、单或聚磷腈或其混合物。
10、根据本公开内容的另一个方面，提供了一种双盐电解质，其中电解质包括非质子有机溶剂体系和至少一种添加剂；其中添加剂包含含有至少一个不饱和碳-碳键的化合物、羧酸酐、含硫化合物、含磷化合物、含硼化合物、含硅化合物、含氮化合物或其混合物。
11、在阅读以下详细描述及其所附权利要求书后，本公开内容的这些方面和其他方面将变得显而易见。
1.一种制造用于电化学储能装置的阳极的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述涂覆的铜集电器进行温度处理包括在惰性气氛中将所述涂覆的铜集电器加热至约200℃至约600℃范围内的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤a)之后且步骤b)之前，向所述混合物中添加溶剂以分散所述硅颗粒和所述至少一种聚合物，所述溶剂选自由n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、二甲基砜(dmso2)、二甲基亚砜(dmso)、n-n-二甲基乙酰胺(dmac)、碳酸乙烯酯(ec)和碳酸丙烯酯(pc)组成的组。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在步骤b)之后且步骤c)之前，从涂覆在所述铜集电器上的混合物中除去所述溶剂。
5.根据权利要求3所述的方法，其中步骤c)从涂覆在所述铜集电器上的混合物中除去所述溶剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅颗粒的尺寸范围为约1nm至约100μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含一种或多种碳质材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一种或多种碳质材料选自与活性材料硅颗粒混合的石墨、硬碳、锡和锗颗粒。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含10至80重量％的硅颗粒。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极包含10至40重量％的聚合物。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种聚合物包含聚丙烯腈(pan)。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅颗粒包含硅复合颗粒。
13.一种双盐电解质，包括：
14.根据权利要求13所述的电解质，其中所述非质子有机溶剂体系包括开链或环状碳酸酯、羧酸酯、亚硝酸酯、醚、砜、酮、内酯、二氧戊环、甘醇二甲醚、冠醚、硅氧烷、磷酸酯、亚磷酸酯、单或聚磷腈或其混合物。
15.根据权利要求13所述的电解质，其中所述非质子有机溶剂体系以所述电解质的40至90重量％的浓度存在。
16.根据权利要求13所述的电解质，其中所述至少一种添加剂是含有至少一个不饱和碳-碳键的化合物、羧酸酐、含硫化合物、含磷化合物、含硼化合物、含硅化合物、含氮化合物或其混合物。
17.根据权利要求13所述的电解质，其中所述至少一种添加剂以所述电解质的0.1至5重量％的浓度存在。
18.一种阳极，包括：
19.一种电化学储能装置，包括：
20.根据权利要求19所述的电化学储能装置，其中所述多个活性材料颗粒是硅颗粒。
21.根据权利要求19所述的电化学储能装置，其中所述阳极包括与所述多个活性材料颗粒混合的石墨、硬碳、锡和锗颗粒中的一种或多种。
22.根据权利要求19所述的电化学储能装置，其中所述至少一种聚合物包含聚丙烯腈(pan)。
23.根据权利要求19所述的电化学储能装置，其中lipf6和lifsi锂盐在所述电解质的10至30重量％范围内存在，并且所述氟代碳酸乙烯酯在所述电解质的10至30重量％范围内存在。
24.根据权利要求19所述的电化学储能装置，其中所述阴极包括锂金属氧化物、尖晶石、橄榄石、碳包覆橄榄石、氧化钒、过氧化锂、硫、多硫化物、一氟化碳锂或其混合物。
25.根据权利要求19所述的电化学储能装置，其中所述阴极是过渡金属氧化物材料并且包括过锂化氧化物材料。
26.根据权利要求19所述的电化学储能装置，还包括将所述阳极和阴极彼此隔开的多孔隔膜。