本公開涉及用于鋰離子電池的電極材料。

背景技術(shù)：

1、電池技術(shù)的進(jìn)展可能會(huì)影響各種領(lǐng)域(包括電動(dòng)車輛和便攜式電子產(chǎn)品)的進(jìn)步。固態(tài)電池(ssb)由于其潛在地增加的比能量密度和體積能量密度而受到關(guān)注。要使ssb的益處最大化，通常使用金屬陽極，諸如鋰(li)或硅(si)。

2、然而，這些陽極在電池充電和放電期間可能會(huì)經(jīng)歷大的體積變化。這種體積變化可能需要堆疊壓力(范圍為5mpa至50mpa)以維持電池單元內(nèi)的界面接觸。此外，即使在這些堆疊壓力下，li或si?ssb也可能發(fā)生性能劣化。這一部分是由于電極中的應(yīng)力波動(dòng)和所得的應(yīng)變累積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開涉及一種用于次級(jí)ssb的設(shè)計(jì)。所述電池由負(fù)電極、固體電解質(zhì)分隔體和集電器組成。集電器的特征在于其中泡沫金屬被封閉在兩個(gè)微孔碳層之間的配置。這些碳層中的一者維持與負(fù)電極的直接面接觸，而另一者接觸固體電解質(zhì)分隔體。這種配置導(dǎo)致集電器的表面比泡沫金屬的表面更光滑。

2、可以由納米大小的碳顆粒組成的微孔碳層可以涂覆在泡沫金屬上。泡沫金屬可以是銅(cu)泡沫金屬，并且其厚度意在大于微孔碳層中的每一者的厚度。

3、另外，所述設(shè)計(jì)可以包括正電極，所述正電極維持與固體電解質(zhì)分隔體的直接面接觸。當(dāng)這些部件(正電極、集電器、固體電解質(zhì)分隔體和負(fù)電極)組合時(shí)，它們形成電極總成。電池的特征可能在于幾個(gè)此類總成，其中碳纖維紙?jiān)谒鼈冎g交錯(cuò)，使得并非所有相鄰總成都直接接觸。而是，一些相鄰總成由碳纖維紙分開。

4、另一個(gè)設(shè)想的實(shí)施例涉及集電器由夾在兩個(gè)金屬箔層之間的彈性體構(gòu)成。這些層被布置成使得一者維持與正電極的直接面接觸，而另一者接觸固體電解質(zhì)分隔體。這種結(jié)構(gòu)使集電器能夠分別在充電和放電期間響應(yīng)于正電極和負(fù)電極的膨脹或收縮而壓縮或膨脹。

5、這些金屬箔層可以是相同材料或不同材料，并且彈性體可以潛在地是硅橡膠。同樣，這些部件(正電極、集電器、固體電解質(zhì)分隔體和負(fù)電極)可以形成電極總成。這些總成可以倍增并與碳纖維紙交錯(cuò)。

6、在另一實(shí)施例中，集電器可以是碳纖維紙集電器。在該設(shè)想的實(shí)施例中，集電器包括夾在兩個(gè)微孔層之間的碳纖維層，其中碳纖維層的表面粗糙度通過微孔層的涂層進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)特征：

1.一種次級(jí)固態(tài)電池，其包括：

2.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述微孔碳層涂覆在所述泡沫金屬上。

3.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述微孔碳層包括納米大小的碳顆粒。

4.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述泡沫金屬是銅泡沫金屬。

5.如權(quán)利要求1所述的電池，其中所述泡沫金屬的厚度大于所述微孔碳層中的每一者的厚度。

6.如權(quán)利要求1所述的電池，其還包括與所述固體電解質(zhì)分隔體直接面接觸的正電極。

7.如權(quán)利要求6所述的電池，其中所述正電極、所述集電器、所述固體電解質(zhì)分隔體和所述負(fù)電極形成電極總成，所述電池還包括多個(gè)所述電極總成和與所述電極總成交錯(cuò)的碳纖維紙，使得所述電極總成的一些但不是所有相鄰的對由所述碳纖維紙中的一者分開。

8.一種次級(jí)固態(tài)電池，其包括：

9.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述金屬箔層是相同的材料。

10.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述金屬箔層是不同的材料。

11.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述彈性體是硅橡膠。

12.如權(quán)利要求8所述的電池，其中所述正電極、所述集電器、所述固體電解質(zhì)分隔體和所述負(fù)電極形成電極總成，所述電池還包括多個(gè)所述電極總成和與所述電極總成交錯(cuò)的碳纖維紙，使得所述電極總成的一些但不是所有相鄰的對由所述碳纖維紙中的一者分開。

13.一種次級(jí)固態(tài)電池，其包括：

14.如權(quán)利要求13所述的電池，其中通過所述微孔層填充所述碳纖維層的粗糙表面。

15.如權(quán)利要求13所述的電池，其中所述電極總成的一些但不是所有相鄰的對由所述碳纖維紙中的一者分開。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了“具有多層電極的鋰離子電池部件”。本公開涉及一種具有集電器配置的次級(jí)固態(tài)電池，所述集電器配置包括夾在兩個(gè)微孔碳層之間的泡沫金屬。所述集電器與所述負(fù)電極和所述固體電解質(zhì)分隔體兩者直接對接。替代地，所述集電器可以包括夾在一對金屬箔層之間的彈性體，從而根據(jù)充電?放電循環(huán)期間電極的變化來實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性膨脹和收縮。另一實(shí)施例設(shè)想了位于兩個(gè)微孔層之間的碳纖維紙集電器。

技術(shù)研發(fā)人員：魯自界,劉明宏,C·坎寧安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福特全球技術(shù)公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6