CN115249789A - 用于制备电池组电极的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种电池组电极和制造所述电池组电极的方法。所述电池组电极包括布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间的锂箔。第一和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间，并将锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的间隙空间和由第二多孔集流体界定的间隙空间，由此实现双面功能。

Description

用于制备电池组电极的方法和装置
引言
锂离子电池组包可包括一个或多个锂离子电池组电池，它们根据***的需要并联或串联电连接。各电池组电池包括封装在密封软包膜（sealed pouch envelope）内的一个或多个锂离子电极对。各电极对包括负极（阳极）、正极（阴极）和物理分隔并电隔离负极和正极的隔离件。为了促进锂离子迁移率，在隔离件内可存在传导锂离子的电解质。电解质允许锂离子穿过正极与负极之间的隔离件以抗衡在锂离子电池组电池的充电和放电循环的过程中绕过隔离件并通过外部电路在电极之间移动的电子流。根据它们的化学，各锂离子电池组电池由于电极的电化学电位差而具有最大或充电电压（完全充电时的电压）。例如，各锂离子电池组电池可具有在3V至5V的范围内的充电电压和在2.9V至4.2V的范围内的标称开路电压。
各电极对配置为电化学储存和释放电力。各负极具有带有耦合到负极端子极耳（negative terminal tab）的负极箔的集流体，各正极具有带有耦合到正极端子极耳的正极箔的集流体。在各电池组电池内，负极端子极耳与负极集流体电连通，负极集流体与电极对的负极接触并交换电子，正极端子极耳与正极集流体电连通，正极集流体与电极对的正极接触并交换电子。锂离子电池组电池能够经多个循环放电和再充电。
提供改进的电极集流体和提供与制备改进的集流体相关的制备方法是有益的。
概述
本申请涉及以下内容：
[1]. 一种电池组电极，其包括：
布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间的锂箔；
其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自界定分别多个间隙空间；和
其中将锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的间隙空间和由第二多孔集流体界定的间隙空间。
[2]. 如上述[1]所述的电池组电极：
其中将锂箔嵌入第一多孔集流体的第一部分的间隙空间；
其中将锂箔嵌入第二多孔集流体的第一部分的间隙空间；和
其中电连接极耳布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体的各自第二部分上。
[3]. 如上述[1]所述的电池组电极，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自由金属线(metallic strand)组成，将所述金属线布置形成界定所述多个间隙空间的网片。
[4]. 如上述[3]所述的电池组电极，其中所述金属线由不锈钢或铜合金之一制成。
[5]. 如上述[4]所述的电池组电极，其中所述金属线具有圆形横截面，其已在编织成网片之后压平。
[6]. 如上述[1]所述的电池组电极，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体包含由不锈钢或铜合金之一制成的各自金属片，并且其中所述间隙空间包含在其中的多个穿孔。
[7]. 如上述[6]所述的电池组电极，其中所述多个穿孔的直径在10微米至1000微米之间。
[8]. 如上述[1]所述的电池组电极，其进一步包含布置在电池组电极的第一侧上的第一隔离件和布置在电池组电极的第二侧上的第二隔离件。
[9]. 如上述[1]所述的电池组电极，其中所述电池组电极包括阳极。
[10]. 一种制备电池组电极的方法，所述方法包括：
将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间；
合并锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体以使锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的所述多个间隙空间和由第二多孔集流体界定的所述多个间隙空间；
接合锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体；和
钝化锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
[11]. 如上述[10]所述的方法，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体分别包含由编织金属线组成的第一和第二网片。
[12]. 如上述[10]所述的方法，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体分别包含由不锈钢或铜合金之一制成的第一和第二片材，并且其中所述多个间隙空间包含在其中的多个穿孔。
[13]. 如上述[10]所述的方法，其中合并锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体包括将锂箔压缩在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间。
[14]. 如上述[10]所述的方法，其进一步包括在将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间之前将涂层施加到第一多孔集流体和第二多孔集流体上。
[15]. 如上述[10]所述的方法，其进一步包括在压缩锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体之前加温锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体，其中加温包括将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体加热到最多180℃的温度。
[16]. 如上述[10]所述的方法，其中接合锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体包括在对锂惰性的气氛中将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体加热到180℃至200℃的温度。
[17]. 如上述[10]所述的方法，其中钝化锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体包括用抗氧化剂材料涂布锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
[18]. 如上述[10]所述的方法，其进一步包括将第一隔离件布置在电池组电极的第一侧上和将第二隔离件布置在电池组电极的第二侧上；和压缩第一和第二隔离件和电池组电极。
[19]. 一种制备电池组电极的方法，所述方法包括：
经由第一对对置辊压缩由编织金属线组成的第一网片以形成第一多孔集流体；
经由第二对对置辊压缩由编织金属线组成的第一网片以形成第二多孔集流体；
将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间；
合并锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体以使锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的所述多个间隙空间和由第二多孔集流体界定的所述多个间隙空间；
接合锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体；和
钝化锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
[20]. 如上述[19]所述的方法，其中接合锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体包括在对锂惰性的气氛中将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体加热到在180℃至200℃之间的温度。
描述了一种电池组电极和制备所述电池组电极的方法。本文所述的概念提供夹在两个被制备成金属网或穿孔箔的集流体之间的锂箔作为负极。锂箔中的软锂被挤到金属网的空隙中，并因此可从任一侧触及。这使得包括连续卷到卷加工的制备方法成为可能，以实现双侧电解质通路（two-sided electrolyte access）。该阳极通过简单辊压步骤制成，其中在这两个网为夹层配置的情况下锂可从两侧触及。在网状电极的两个表面上保留的空隙为电解质和锂离子提供体积或空间以在充电过程中沉积，并最小化或防止在充电/放电循环过程中的阳极体积变化。
金属网表面提供额外的面积并极大降低电流密度/Li+离子通量，这减少枝晶生长以增强快速充电能力。在网表面与隔离件之间的界面处可形成稳定的固体电解质界面（SEI），其可用于改进耐久性。此外，较低的表面质量和较高的锂箔厚度可用于降低材料成本。
本公开的一个方面包括布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间的锂箔形式的电池组电极。第一和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间，并将锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的间隙空间和由第二多孔集流体界定的间隙空间，由此实现双面功能。
本公开的另一个方面包括嵌在第一多孔集流体的第一部分的间隙空间和第二多孔集流体的第一部分的间隙空间中的锂箔。电连接极耳布置在第一和第二多孔集流体的第二部分上。
本公开的另一个方面包括第一和第二多孔集流体各自由金属线组成，将所述金属线布置形成界定所述多个间隙空间的网片。
本公开的另一个方面包括所述金属线由不锈钢或铜合金之一制成。
或者，所述金属线可由银、镍、锌、锡或其合金之一制成。
本公开的另一个方面包括所述金属线具有圆形横截面，其已在编织成编织网片之后压平。
本公开的另一个方面包括第一和第二多孔集流体是由不锈钢或铜合金之一制成的金属片，其中所述间隙空间具有在其中的多个穿孔。
本公开的另一个方面包括所述多个穿孔的直径在10微米至1000微米之间。
本公开的另一个方面包括布置在电池组电极的第一侧上的第一隔离件和布置在电池组电极的第二侧上的第二隔离件。
本公开的另一个方面包括所述电池组电极是阳极。
本公开的另一个方面包括一种制备电池组电极的方法，其包括将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间，其中第一和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间。将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体合并以使锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的所述多个间隙空间和由第二多孔集流体界定的所述多个间隙空间。将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体接合并钝化。
本公开的另一个方面包括第一多孔集流体和第二多孔集流体是由编织金属线组成的第一和第二网片。
本公开的另一个方面包括第一多孔集流体和第二多孔集流体是由不锈钢或铜合金之一制成的第一和第二片材，并且其中所述多个间隙空间是在其中的多个穿孔。
本公开的另一个方面包括通过将锂箔压缩在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间而合并锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
本公开的另一个方面包括在将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间之前将涂层施加到第一多孔集流体和第二多孔集流体上。
本公开的另一个方面包括在压缩锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体之前加温锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体，其中通过将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体加热到最多180℃的温度而进行加温。
本公开的另一个方面包括通过在对锂惰性的气氛中将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体加热到在180℃至200℃之间的温度而接合锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
本公开的另一个方面包括通过用抗氧化剂材料涂布锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体而钝化锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
本公开的另一个方面包括将第一隔离件布置在电池组电极的第一侧上和将第二隔离件布置在电池组电极的第二侧上；和压缩第一和第二隔离件和电池组电极。
本公开的另一个方面包括经由第一对对置辊压缩由编织金属线组成的第一网片以形成第一多孔集流体，和经由第二对对置辊压缩由编织金属线组成的第一网片以形成第二多孔集流体。将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间，其中第一和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间。将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体合并以使锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的所述多个间隙空间和由第二多孔集流体界定的所述多个间隙空间。将锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体接合并钝化。
当联系附图考虑时，由用于实施如所附权利要求书中界定的本教导的一些最佳模式和另一些实施方案的以下详述中显而易见本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点。
附图简述
现在参考附图举例描述一个或多个实施方案，其中：
图1示意性显示根据本公开的包括堆叠布置的正和负电池组极耳和电极对的电池组电池的分解等距视图。
图2A和2B分别示意性图解根据本公开的阳极集流体的一个实施方案的顶视图和横截面端视图。
图3图示根据本公开的制备电池组电池的电极的方法的一个实施方案。
图4图示根据本公开的制备电池组电池的电极的方法的另一实施方案。
图5图示根据本公开的制备电池组电池的电极的方法的一部分的一个实施方案。
图6A-6D示意性图解根据本公开的电池组电池的电极的一部分的横截面剖面顶视图和相应的横截面剖面侧视图。
附图不一定是按比例的，并呈现如本文中公开的本公开的各种优选特征的略微简化的表现，包括例如具体尺寸、取向、位置和形状。与这些特征相关的细节部分取决于特定的预期应用和使用环境。
详述
如本文描述和图解的所公开的实施方案的组件可以各种不同的配置布置和设计。因此，以下详细描述无意限制所要求保护的本公开的范围，而仅是其可能的实施方案的代表。此外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以提供对本文中公开的实施方案的透彻理解，但一些实施方案可在没有这些细节中的一些的情况下实践。此外，为清楚起见，没有详细描述相关技术中理解的某些技术材料以避免不必要地模糊本公开。此外，附图为简化形式，并且不是按精确比例。仅为方便和清楚起见，可以使用方向术语，如顶部、底部、左、右、上、上方、上面、下、下方、后和前，以助于描述附图。这些和类似的方向术语是说明性的，并且不应被解释为限制本公开的范围。此外，如本文例示和描述的本公开可在不存在本文未具体公开的要素的情况下实践。
参考附图，其中在几个图中类似的附图标记对应于类似或相似的组件，图1、2A和2B示意性图解方形锂离子电池组电池10的一个实施方案，其包括阳极20、阴极30和隔离件40，它们堆叠布置并密封在容纳电解质材料42的软包(flexible pouch)50中。第一负电池组电池极耳12和第二正电池组电池极耳14从软包50伸出。术语“阳极”和“负极”可互换使用。术语“阴极”和“正极”可互换使用。示出单对阳极20、阴极30和隔离件40。要认识到，根据电池组电池10的具体应用，多对阳极20、阴极30和隔离件40可布置并电连接在软包50中。
阳极20包括布置在阳极集流体24上的第一活性材料22，所述阳极集流体由第一网片25和第二网片26组成，其中第一和第二网片25、26是多孔片，第一活性材料22合并、接合和/或以其它方式组合在其上。阳极集流体24具有从第一活性材料22延伸出的箔部分以形成第一电池组电池极耳12。
阴极30包括布置在阴极集流体34上的第二活性材料32，其中阴极集流体34具有从第二活性材料32延伸出的箔部分35以形成第二电池组电池极耳14。
隔离件40布置在正极和负极30、20之间，以将正极30和负极20彼此物理分隔和电隔离。传导锂离子的电解质材料42包含在隔离件40内并暴露于正极和负极30、20的每一个，以允许锂离子在正极和负极30、20之间移动。另外，负极20与阳极集流体24接触并交换电子，正极30与阴极集流体34接触并交换电子。
各电极对的负极20和正极30被制备为能够嵌入和脱嵌锂离子的电极材料。配制正极和负极30、20的电极材料以在相对于共同参比电极，例如锂的不同电化学电位下储存嵌入的锂。在电极对20的构造中，负极20在比正极30低的电化学电位（即较高的能态）下储存嵌入的锂，以致当负极20锂化时，在正极和负极30、20之间存在电化学电位差。各电池组电池10的电化学电位差导致在3V至5V的范围内的充电电压和在2.9V至4.2V的范围内的标称开路电压。负极和正极30、20的这些属性允许锂离子在电极对20的操作循环过程中自发地（放电阶段）或通过施加外部电压（充电阶段）在正极和负极30、20之间可逆转移。各正极和负极30、20的厚度在30 μm至150 μm之间。
负极20是锂主体材料，例如石墨、硅或钛酸锂。锂主体材料可与聚合物粘合剂材料混合以提供具有结构完整性的负极20，和在一个实施方案中，与导电细粒稀释剂混合。锂主体材料优选是石墨，聚合物粘合剂材料优选是聚偏二氟乙烯（PVdF）、乙烯丙烯二烯单体（EPDM）橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸或其混合物的一种或多种。通常使用石墨制备负极20，因为除相对惰性外，其层状结构还表现出有利的锂嵌脱特性，这有助于为电池组电极对20提供所需能量密度。可用于构造负极20的各种形式的石墨是可购得的。导电稀释剂可以是例如高表面积炭黑的极细粒子。
正极30由锂基活性材料组成，其在比用于制备负极20的锂主体材料高的电化学电位（相对于共同参比电极）下储存嵌入的锂。可用于构造负极20的相同的聚合物粘合剂材料（PVdF、EPDM、SBR、CMC、聚丙烯酸）和导电细粒稀释剂（高表面积炭黑）也可出于相同目的与正极30的锂基活性材料混合。锂基活性材料优选是层状锂过渡金属氧化物，如锂钴氧化物，尖晶石锂过渡金属氧化物，如尖晶石锂锰氧化物，锂聚阴离子，如镍-锰-钴氧化物，锂铁磷酸盐或氟磷酸锂。可用作锂基活性材料的另一些合适的锂基活性材料包括锂镍氧化物、锂铝锰氧化物和锂钒氧化物，作为替代物的实例。包括一种或多种这些列举的锂基活性材料的混合物也可用于制备正极30。
隔离件40由一个或多个多孔聚合物层组成，各个层可由多种多样的聚合物的任一种组成。为简单起见，在此仅显示一个这样的聚合物层。所述一个或多个聚合物层各自可以是聚烯烃。聚烯烃的一些具体实例是聚乙烯（PE）（以及变体，如HDPE、LDPE、LLDPE和UHMWPE）、聚丙烯（PP）或PE和PP的共混物。聚合物层用于电隔离和物理分隔负极和正极20、30。隔离件40可进一步用液体电解质渗透聚合物层的整个孔隙。也润湿两个电极20、30的液体电解质优选包括溶解在非水溶剂中的锂盐。隔离件40具有可在10 μm至50 μm之间的厚度。
上文关于负极20、正极30、隔离件40和包括在隔离件40内的电解质材料42的描述旨在作为非限制性实例。在本公开的锂离子电池组电池10的情况中可能采用这些元件各自的化学的许多变化。例如，负极20的锂主体材料和正极30的锂基活性材料可能是不同于上文列举的那些具体电极材料的组合物，特别是在作为继续研究和开发锂离子电池组电极材料时。另外，聚合物层和/或包含在隔离件40的聚合物层内的电解质也可包括除上文具体列举的那些外的其它聚合物和电解质。在一个变体中，隔离件40可以是固体聚合物电解质，其包括聚合物层，如聚环氧乙烷（PEO）、聚环氧丙烷（PPO）、聚丙烯腈（PAN）或聚偏二氟乙烯（PVdF），具有锂盐或用锂盐溶液溶胀。电极对20在适用的放电和充电循环的过程中可逆交换经过隔离件40的锂离子和围绕隔离件40的电子流。
阳极和阴极集流体24、34是薄金属板形元件，其在相当大的界面表面积上接触它们各自的第一和第二活性材料22、32。阳极和阴极集流体24、34的目的是在放电和充电过程中与它们各自的第一和第二活性材料22、32交换自由电子。
阴极集流体34是由铝或铝合金制成的平板，厚度等于或接近0.2 mm。
图2A和2B分别示意性图解阳极20的顶视图和端视图，其包括嵌入并接合到集流体24的第一网片25和第二网片26的第一活性材料22。第一网片25布置为平行于第二网片26并在其上方。第一网片25和第二网片26各自由多个金属线27组成，它们编织、缝合或以其它方式布置以形成以间隙、空隙等形式界定多个间隙空间28的网。第一活性材料22嵌入第一和第二网片25、26的间隙空间28中。布置第一活性材料22的表面以使其不延伸到外平面23之外，外平面是在第一(顶)表面26A或第二(底)表面26B上由第一和第二网片25、26的外部部分界定的网格高度。
阳极集流体24在一个实施方案中具有矩形平面形状，并具有第一顶面26A、第二底面26B、中心部分26C以及左右纵向边缘26D。或者，阳极集流体24可为圆形或符合具体应用需要的另一形状。金属线27由不锈钢、铜、铜合金、镀镍的铜或另一材料制成，并且编织、缝合或以其它方式布置以形成第一和第二网片25、26之一。在一个实施方案中，第一和第二网片25、26各自具有等于或接近0.2 mm的厚度。
或者，第一网片25和第二网片26被由铜合金、合金、不锈钢等制成并具有在其表面上形成的多个孔的第一和第二实心片替代。
金属线27的直径在10微米至500微米之间，并且由金属线27界定的所述多个间隙空间28具有可在金属线27的直径的一倍到十倍之间的最大开孔尺寸。金属线27在一个实施方案中具有圆形横截面。或者，金属线27具有矩形横截面。或者，金属线27具有椭圆形横截面。或者，金属线27具有圆形横截面，其已如参考图4所示在编织成第一和第二网片25、26之后被压缩力压平，在一个实施方案中，金属线27具有涂层29，其有助于将嵌入间隙空间28的第一活性材料22固定到金属线27上。
涂层29在一个实施方案中可在制成第一和第二网片25、26之前施加到金属线27上。或者，涂层29可在制备过程中施加到第一和第二网片25、26上。在一个实施方案中，涂层29是锡、镍或银或其合金之一。或者，涂层29可以是金属（例如Ni、Zn、Sn、Au、Ag、Cu）和它们的Li-金属间相、金属氧化物（例如ZnO、CuO、Al2O3、SiO2等）、氮掺杂石墨、亚硝酸碳(carbonnitrite)和聚合物材料，如PEO基聚合物、钛酸镧锂（LLTO）、锆酸镧锂（LLZO）、锂铝钛磷酸盐（LATP）、硫化磷锂（LPS）、锂磷硫氯化碘化物（Lithium Phosphorus Sulfur ChlorideIodide）（LPSCl）等。
第一活性材料22在第一和第二网片25、26上的可湿性可通过调节丝网的参数来调节，包括调节丝网间距、线直径、线横截面形状、应变取向和网格拓扑，即编织网或针织网。间隙空间28的尺寸影响毛细力和内嵌并接合所施加的锂的能力：如果间隙太大，熔融锂可能下垂或脱出；如果太窄，可能需要强力润湿剂以实现锂充分覆盖到第一和第二网片25、26上。
图3示意性图解用于形成参考图1、2A和2B描述的阳极20的一个实施方案的阳极制备方法（方法）300的一个实施方案，其中阳极20包括布置在由第一和第二网片25、26组成的阳极集流体24上的第一活性材料22。第一活性材料22嵌入第一和第二网片25、26的间隙空间28并接合到第一和第二网片25、26的表面。在一个实施方案中并且如本文所述，第一活性材料22被制备为布置在卷轴上的锂箔22A。
原材料从第一卷轴305和第二卷轴306或从另一进给机构进给到加工设备中，其中原材料分别为第一网片25和第二网片26的形式。第一和第二网片25、26在进入环境室311之前经过清洁步骤（步骤310）以从它们的表面除去碎屑和其它材料，所述环境室提供对锂惰性的气氛以防止和避免锂的氧化。在一个实施方案中，环境室311中的气氛是无氧的。在一个实施方案中，环境室311中的气氛含有氩气。
原材料也从第三卷轴307进给到环境室311中，其中这种原材料包括布置为锂箔22A的第一活性材料22。锂箔22A不需要是连续的。来自第一、第二和第三卷轴305、306和307的进料平行布置。
在进入环境室311后，第一网片25、第二网片26和锂箔22A经过加温（步骤314），其中加温包括加热到最多180℃的温度。
在加温步骤（步骤314）后，用涂层29涂布第一网片25和第二网片26（步骤316）。这可包括在与第一活性材料22接合前，用锡、镍或银或其合金涂布第一网片25和第二网片26。涂层29的添加旨在从表面除去氧化金属，封阻空气由此防止进一步氧化，并通过改进表面润湿特性而促进融合。涂层29还保护金属表面以免在焊接过程中再氧化，并通过改变熔融焊料的表面张力来辅助焊接过程。如上所述，涂层29由基料和活化剂组成，活化剂是通过从金属表面除去氧化物而促进焊料的更好润湿的化学品。涂布过程（步骤316）改进第一网片25和第二网片26的表面对随后接合的第一活性材料22的可湿性。
涂布过程（步骤316）可通过将第一网片25和第二网片26浸渍在包括锡、镍或银或其合金之一的浴中或通过闪镀法实现。或者，涂层29可在该方法300之前的第一网片25和第二网片26的制备过程中施加到第一网片25和第二网片26和/或其单独的线上。将涂层29施加到第一和第二网片25、26的方法包括电沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂等。
涂层29可以是金属（Ni、Zn、Sn、Au、Ag、Cu）和它们的Li-金属间相、金属氧化物（ZnO、CuO、Al2O3、SiO2等）、氮掺杂石墨、亚硝酸碳和聚合物材料，如PEO基聚合物、钛酸镧锂（LLTO）、锆酸镧锂（LLZO）、锂铝钛磷酸盐（LATP）、硫化磷锂（LPS）、锂磷硫氯化碘化物（Lithium Phosphorus Sulfur Chloride Iodide）（LPSCl）等的任一种或组合。
锂箔22A在一个实施方案中被制备为具有稳定化的含锂微粒的触变糊料，将其成型为薄片。
将锂箔22A安置在第一网片25和第二网片26之间，并通过在它们之间压缩锂箔22A而合并（步骤322）。这一步骤将锂箔22A嵌入由第一网片25和第二网片26界定的所述多个间隙空间28，即嵌入由第一多孔集流体和第二多孔集流体界定的所述多个间隙空间28。
在嵌入锂箔22A的同时控制锂箔22A的厚度以如参考图2B所示和所述，使锂箔22A在由外平面23界定的网格高度处或其以下悬浮在第一和第二网片25、26的网格中。
再次参考图3，通过施加热以熔化锂箔22A中包含的锂粉末，以使其在间隙空间28中与第一网片25和第二网片26熔合、粘附或以其它方式结合，将施加和嵌入的锂接合，即熔合或结合到阳极集流体24的第一网片25和第二网片26上（步骤326）。加热以接合锂包括在惰性环境中将第一网片25和第二网片26加热到在180℃至200℃之间的温度范围内的温度。在一个实施方案中，加热步骤持续30分钟或更短的时间。加热可通过热电炉、红外热源、电阻加热装置、感应加热装置或另一发热装置实现。
在加热步骤（步骤326）后，对阳极20施以钝化（步骤328），其包括将抗氧化剂材料，如聚合物物质施加到阳极20的外表面以避免锂氧化。钝化步骤（步骤328）包括，在一个实施方案中，以由喷雾器（未显示）输送的喷雾形式施加抗氧化剂材料。可控制来自喷雾器的喷雾温度以可控地冷却第一网片25和第二网片26，从而管理锂以及第一网片25和第二网片26的物理收缩，由此最小化或防止第一网片25和第二网片26的变形，并最小化或防止锂与第一网片25和第二网片26分离。所得工件是参考图1、2A和2B描述的阳极20的一个实施方案。
图4示意性图解用于形成参考图1、2A和2B描述的阳极20的一个实施方案的阳极制备方法（方法）300’的另一实施方案。阳极制备方法（方法）300’类似于参考图3描述的阳极制备方法（方法）300。在这一实施方案中，原材料从第一卷轴305’和第二卷轴306’或从另一进给机构进给到加工设备中，其中原材料分别为第一网片25和第二网片26的形式。在这一实施方案中，第一和第二网片25、26在进入提供对锂惰性的气氛的环境室311之前经过清洁步骤（步骤310）以从它们的表面除去碎屑和其它材料，并经过压缩步骤（步骤312）。在压缩步骤（步骤312）中，第一和第二网片25、26经过两个辊之间以压平各自的片材。此后，方法300’以类似于方法300的方式进行。
图5示意性图解具有增加的后续方法步骤330的方法300，以在阳极20的两侧上嵌入隔离件40（如所示），以形成隔离件封装的阳极45，其中存在通向阳极45中的锂的双侧电解质通路。锂箔不需要是连续的以避免在折叠处具有锂。或者，增加的后续方法步骤330将隔离件40嵌在阳极20的单侧上。方法300的其它步骤保持不变。
在一个实施方案中，在阳极20的两侧上嵌入隔离件40的后续方法步骤330在环境室311中执行（如所示）。或者，在阳极20的两侧上嵌入隔离件40的后续方法步骤330在环境室311外执行。
图6A-6D示意性图解本文所述的电池组电池的电极的一个实施方案的一部分的横截面剖面顶视图和相应的横截面剖面侧视图。
图6A显示合并的电极，其中锂嵌入由第一网片界定的所述多个间隙空间和由第一网片界定的所述多个间隙空间中。
图6B显示一旦电解质填充在电极网的间隙空间中形成的空隙而在网表面和锂表面上形成的固体电解质界面（SEI）层21。
图6C显示来自电极的锂离子在网和锂的表面上沉积在间隙空间28中。间隙空间28为锂枝晶生长提供空间。
图6D显示在多个放电/充电循环后，在网表面和隔离件之间的界面处，在网状电极上形成稳定的SEI层21，这改进电池10的循环性能，并因此可改进电池10的使用寿命。
详述和附图是对本教导的支持和描述，但本教导的范围仅由权利要求书界定。尽管已经详细描述了用于进行本教导的一些最佳模式和其它实施方案，但是存在用于实践所附权利要求书中界定的本教导的各种替代设计和实施方案。

Claims (10)

1.一种电池组电极，其包括：
布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间的锂箔；
其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自界定分别多个间隙空间；和
其中将锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的间隙空间和由第二多孔集流体界定的间隙空间。
2.权利要求1的电池组电极：
其中将锂箔嵌入第一多孔集流体的第一部分的间隙空间；
其中将锂箔嵌入第二多孔集流体的第一部分的间隙空间；和
其中电连接极耳布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体的各自第二部分上。
3.权利要求1的电池组电极，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自由金属线组成，将所述金属线布置形成界定所述多个间隙空间的网片。
4.权利要求3的电池组电极，其中所述金属线由不锈钢或铜合金之一制成。
5.权利要求4的电池组电极，其中所述金属线具有圆形横截面，其已在编织成网片之后压平。
6.权利要求1的电池组电极，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体包含由不锈钢或铜合金之一制成的各自金属片，并且其中所述间隙空间包含在其中的多个穿孔。
7.权利要求6的电池组电极，其中所述多个穿孔的直径在10微米至1000微米之间。
8.权利要求1的电池组电极，其进一步包括布置在电池组电极的第一侧上的第一隔离件和布置在电池组电极的第二侧上的第二隔离件。
9.权利要求1的电池组电极，其中所述电池组电极包括阳极。
10.一种制备电池组电极的方法，所述方法包括：
将锂箔布置在第一多孔集流体和第二多孔集流体之间，其中第一多孔集流体和第二多孔集流体各自界定多个间隙空间；
合并锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体以使锂箔嵌入由第一多孔集流体界定的所述多个间隙空间和由第二多孔集流体界定的所述多个间隙空间；
接合锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体；和
钝化锂箔、第一多孔集流体和第二多孔集流体。
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