的艦構(gòu)成。使用銷反電極在100V下進(jìn)行電泳沉積180秒 W沉積出60皿1的平均膜厚度。
[015引 3.陰極集由體和陰極由極制造
[0153] 隨后陰極主干蜂巢層通過鈕導(dǎo)體而被電連接，并被浸泡在金鍛浴中，W將金電鍛 于構(gòu)成蜂巢結(jié)構(gòu)的鈕和娃層上。此包圍陰極主干蜂巢的Au層將充當(dāng)陰極集電體。
[0154] 將陰極主干蜂巢與陰極一起浸泡在電泳抗蝕劑浴中。使用市售的電泳抗蝕劑 (Shipley EAGLE)，并且使用Pd/化導(dǎo)體將所述蜂巢在75V下電泳沉積180秒W形成抗蝕劑 涂層。在120C下將管巧烘烤30分鐘W硬化所述抗蝕劑。
[0巧5] 隨后用具有W下組成的裡離子陰極材料的漿料涂覆管巧：裡鉆氧化物80g ;石墨 5g、碳黑5g和PVDFlOg ;將所有組分混合在作為快干溶劑的N-甲基化咯燒酬和丙酬中，其 中體積比為1:2。對(duì)該漿料進(jìn)行干燥并蒸發(fā)溶劑，W留下導(dǎo)電陰極材料。然后將該材料研磨 至蜂巢表面，W露出陽極蜂巢上的電泳沉積的抗蝕劑。通過在PGMEA中汽提除去抗蝕劑W 留下用于隔板填充的空隙。
[0巧6] 4.隔板制推
[0157] 如實(shí)施例1中所述的那樣制造隔板。
[0巧引 5.結(jié)構(gòu)房去除
[0159] 如實(shí)施例1中所述的那樣去除結(jié)構(gòu)層。
[0160] 實(shí)施例3 ;3維電池單元制造
[0161] 1.峰巢結(jié)構(gòu)制推
[0162] 如實(shí)施例1中所述的那樣制備蜂巢結(jié)構(gòu)。
[016引 2.陽極集由體巧陽極由極的制推
[0164] 將被隔離的蜂巢結(jié)構(gòu)中的一個(gè)（在本文中稱為陰極主干蜂巢）浸泡在電泳抗蝕劑 浴中。使用市售的電泳抗蝕劑（Shipley EAGLE),并且使用Pd導(dǎo)體將所述陰極主干蜂巢在 50V下電泳沉積120秒W形成抗蝕劑涂層。在120C下將管巧烘烤30分鐘W硬化所述抗蝕 劑。
[01化]然后將娃樣品插入蒸發(fā)室中，而且100義的Au被沉積在所述樣品表面上。此Au沉 積工藝導(dǎo)致Au形成在所述蜂巢的頂部上W及它的側(cè)壁和底部氧化物層上。然而，存在于所 述蜂巢之一上的光致抗蝕劑致使此Au僅與兩個(gè)蜂巢結(jié)構(gòu)的一個(gè)蜂巢結(jié)構(gòu)上的娃接觸。此 時(shí)還通過粘合帶掩模保護(hù)娃背襯層。隨后在30C下將所述樣品浸泡在氨氣酸（49% )和過 氧化氨（30% )的W體積計(jì)1:1的溶液中，W形成多孔娃層。通過改變蝕刻時(shí)間來調(diào)整多孔 娃深度。形成多孔娃的近似速率為750-1000nm/min。當(dāng)達(dá)到3腳m的目標(biāo)孔深度時(shí)，該部 分被去除和干燥。
[0166] 所述多孔娃僅形成于其上電泳抗蝕劑沒有被構(gòu)圖的蜂巢組（comb-set)上。多孔 娃組適于用作為裡離子電池中的陽極。隨后電泳抗蝕劑在丙酬中被汽提15分鐘。
[0167] 隨后陽極主干梳通過鈕導(dǎo)體而被電連接，并被浸泡在銅鍛浴中，所述銅鍛浴由非 常稀的（lOmM)硫酸銅和硫酸組成。對(duì)銅鍛浴的條件進(jìn)行了調(diào)整，W使得此沉積發(fā)生在鈕和 多孔娃兩者上。保持低的銅濃度，從而使銅沉積受到運(yùn)輸?shù)南拗?，并沿多孔娃的外層是多?的。此化層可W用作陽極集電體，由于其孔隙率，其也是離子可滲透的。然而，Pd層上的 銅是更厚的且非多孔的，W充當(dāng)用于陽極的二次集線器（secondary bussing collector)。
[0168] 3.陰極集由體和陰極由極制造
[0169] 如實(shí)施例2中描述的那樣制備陰極集電體和陰極電極。
[0170] 4.隔板制推
[0171] 如實(shí)施例2中描述的那樣制備隔板。
[017引 5.結(jié)構(gòu)房去除
[0173] 如實(shí)施例2中描述的那樣去除結(jié)構(gòu)層。
[0174] 實(shí)施例4 ;3維單電池制造 [01巧]1.單管忍制各
[0176] 用來處理實(shí)施例1-3中的管巧的接觸墊片通過使用切割銀進(jìn)行切割而被去除，同 時(shí)使陽極母線連接和陰極母線連接完好。對(duì)覆蓋所述管巧的邊緣并懸垂母線線路的任意 隔板材料清洗出去W去除并露出集電體材料，在陽極的情況中為Cu，在陰極的的情況中為 Auo
[0177] 2.接頭延伸部連接:
[017引接頭延伸部被連接到陽極母線和陰極母線上，然后露出集電體。使用市售的碳膠 粘物值A(chǔ)G-T-502)將金母線線路連接到侶接頭。將薄層碳涂覆在所述接頭延伸部上并粘接 到金母線的一側(cè)。使用相同的市售的碳膠粘物將鑲接頭延伸部粘接到銅集電體母線。在 120C下將膠粘物烘烤1小時(shí)W硬化。接頭延伸部還包括將從包裝出來的接頭。此接頭延伸 部是彎曲的并被水平壓扁，并準(zhǔn)備進(jìn)行包裝。
[01巧]3.由池巧裝及由解質(zhì)填充：
[0180] 將管巧兩與個(gè)接頭延伸部插入市售的電池袋狀包裝材料。小袋狀包裝材料通過接 頭被密封在接頭側(cè)。其他=個(gè)側(cè)面中的一個(gè)被打開，W提供用于電解質(zhì)填充的端口。在手 套箱中施加真空并將含有1:1:3的比的碳酸丙締醋、碳酸己締醋和碳酸甲己基醋和六氣磯 酸裡鹽（1M)的常規(guī)電解質(zhì)加入電池單元中。當(dāng)管巧在手套箱內(nèi)時(shí)隨后還將袋子的最后一 個(gè)側(cè)面密封W防止水分和氧氣進(jìn)入袋子中，并造成對(duì)應(yīng)于圖12中所示的示意圖的電池壽 命的損失。隨后使用市售的電池循環(huán)儀將電池充電-放電。
[0181] 實(shí)施例5 ;3維單電池制造 [01間 1.單管忍準(zhǔn)各
[0183] 如實(shí)施例4中的那樣制備管巧。
[0184] 2.接頭延伸部連接:
[0185] 將接頭延伸部連接到陽極母線和陰極母線，然后露出集電體。將侶接頭延伸部 (150 ym厚）超聲波焊接在沿著母線線路的多點(diǎn)中的母線表面，W便提供接頭延伸部到母 線線路的良好的附著力。隨后，使用電阻焊接將200 y m的Ni接頭延伸部連接到銅母線。再 次，形成多個(gè)連接，W便提供接頭延伸部到母線線路的良好的附著力。接頭延伸部還包括將 從包裝出來的接頭。此接頭延伸部是彎曲的并被水平壓扁（如圖12所示），并準(zhǔn)備進(jìn)行包 裝。
[01M] 3.由池巧裝及由解質(zhì)填充
[0187] 如實(shí)施例4所述的那樣包裝電池和填充電解質(zhì)。
[0188] 實(shí)施例6 ;3維單電池制造 [01例 1.單管忍制各
[0190] 用來處理實(shí)施例1-3中的管巧的接觸墊片通過使用切割銀進(jìn)行切割而被去除。此 夕F，在陰極母線和陽極母線的連接也被切割，留下暴露在兩側(cè)上的陽極主干和陰極主干的 末端。
[0191] 2.接頭延伸部連接：
[0192] 與實(shí)施例4類似地連接接頭延伸部，除了此連接直接與陽極主干和陰極主干中的 每一個(gè)，而不是連接至母線層。在該種情況下，接頭延伸部和用來連接所述接頭延伸部的膠 粘物層還充當(dāng)每個(gè)電極的總線層化ussing layer)。
[019引 3.由池巧裝及由解質(zhì)填充
[0194] 如實(shí)施例4所述的那樣包裝電池和填充電解質(zhì)。
[0195] 實(shí)施例7 ;3維單電池制造
[01M] 1.單管忍制各
[0197] 如實(shí)施例6中所述的那樣實(shí)施單管巧的制備過程。
[019引 2.母線形成：
[0199] 在掩蔽管巧的頂部和底部并確?；鹧鎳娡繉又谎毓芮傻臋M截面之后，將50 ym厚 的侶層為火焰噴涂到所述陰極的側(cè)邊。此火焰噴涂層與暴露的單個(gè)的陰極主干和集電體中 的每一個(gè)接觸并將它們匯總在一起形成陰極母線。類似的過程被用在通過鑲火焰噴涂W形 成火焰噴涂的陽極母線的陽極側(cè)上。 悅00] 3.接頭延伸部連接:
[0201] 如實(shí)施例4中所述的那樣連接接頭延伸部，除了所述連接為熱噴涂的陽極母線層 和陰極母線層。
[0202] 4.由池巧裝及由解質(zhì)填充
[0203] 如實(shí)施例4所述的那樣包裝電池和填充電解質(zhì)。
[0204] 實(shí)施例8 ;3維單電池制造 悅化] 1.單管忍制各
[0206] 與實(shí)施例6相同地實(shí)施單管巧制備過程。
[0207] 2.母線形成:
[0208] 與實(shí)施例7相同地實(shí)施母線形成過程。
[0209] 3.接頭連接:
[0210] 將接頭焊接到熱噴涂的母線層的頂部上，侶在陰極上且鑲在陽極上；并且接頭直 接從電池的短尺寸出來。
[0211] 4.由池巧裝及由解質(zhì)填充
[0212] 如實(shí)施例4所述的那樣包裝電池和填充電解質(zhì)。
[0213] 實(shí)施例9 ;3維堆疊電池制造
[0214] 1.單管忍制各
[0215] 與實(shí)施例7相同地實(shí)施單管巧制備過程；除了分別在S個(gè)不同的管巧上。
[0216] 2.母線形成:
[0217] 在將侶母線層和鑲母線層分別熱噴涂沉積于陰極端部和陽極端部上之前，將管巧 垂直地堆疊在彼此的頂部上。除了形成針對(duì)所有管巧的單一的陰極母線之外，熱噴涂的侶 形成針對(duì)每個(gè)管巧的電極母線。類似地，熱噴涂的Ni形成針對(duì)每個(gè)管巧和所有管巧的陽極 母線。
[021引 3.接頭連接:
[0219] 將接頭焊接到熱噴涂的母線層的頂部上，A1在陰極上且Ni在陽極上；并且接頭直 接從電池的短尺寸出來。 悅20] 4.由池巧裝及由解質(zhì)填充
[0221] 如實(shí)施例4所述的那樣包裝電池和填充電解質(zhì)。 悅2引實(shí)施例10 ;3維平鋪電池（tiled battery)制造 悅2引 1.單管忍制各
[0224] 與實(shí)施例7相同地實(shí)施單管巧制備過程；除了分別在S個(gè)不同的管巧上。
[0225] 2.母線形成:
[0226] W類似于實(shí)施例7的熱噴涂在所有管巧上分別形成母線。
[0。7] 3.接頭延伸部連接:
[0228] 使用類似于實(shí)施例7的導(dǎo)電膠連接接頭延伸部。然而，采用通過之間的單個(gè)接頭 延伸部連接的彼此鄰接的陰極母線連接平鋪管巧。 悅W] 4.由池巧裝及由解質(zhì)填充
[0230] 如實(shí)施例4所述的那樣包裝電池和填充電解質(zhì)。
[0231] 鑒于上述情況，可見達(dá)到了本發(fā)明的若干個(gè)目的，并獲得了其他有利的結(jié)果。
[0232] 當(dāng)介紹本發(fā)明或其一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的要素時(shí)，冠詞"一"、"一個(gè)"、"該"、 "所述"旨在表示存在一個(gè)或多個(gè)所述要素。術(shù)語"包含"、"包括"和"具有"旨在是包括在 內(nèi)的，意味著除了列出的要素之外，可能還有另外的要素。
[0233] 可對(duì)上述制品、組合物和方法進(jìn)行各種改變而不脫離本發(fā)明的范圍，應(yīng)理解，在上 述描述中所包含的和在附圖中所示出的所有事項(xiàng)硬背解釋為示例性的，而不是限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電極結(jié)構(gòu)，其包括電極群組、反電極群組和將所述電極群組的成員與所述反電 極群組的成員隔開的微孔隔板，所述電極群組與所述反電極群組以交替的順序布置，其中 所述電極群組的成員通過所述反電極群組的成員相互隔開，其中所述交替的順序以第一方 向行進(jìn)，所述電極群組的每個(gè)成員包括電極活性材料層和電極集電體層，所述電極群組的 每個(gè)成員具有底部、頂部、長度L E、寬度WE和高度HE，長度。是從每個(gè)這樣的電極的底部測(cè) 量至頂部，寬度W E和高度HE是以互相垂直且與長度"的測(cè)量方向垂直的方向測(cè)量，LJtWE 和馬中的每一個(gè)的比分別為至少5:1，的比為0.4:1和1000:1之間，分別地，所述 電極群組的每個(gè)成員的電極集電體層具有以與長度L E相同的方向測(cè)量且是長度L E的至少 50%的長度Le_c。
2. 如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極群組具有N個(gè)成員，所述反電極群組具 有N+1個(gè)成員，并且N為至少5。
3. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極結(jié)構(gòu)還包括電極基板，并 且所述電極群組的每個(gè)成員的底部被直接附接至所述電極基板。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中L !；具有在約10mm至約250mm的范 圍內(nèi)的值。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中WjP HE各自具有在約0. 01mm至5_ 的范圍內(nèi)的值。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中對(duì)于所述電極群組的每個(gè)成員而 言，1^對(duì)W H E中的每一個(gè)的比分別為至少10:1。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中L E_$ L E的至少80%。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極結(jié)構(gòu)還包括電極基板，所 述電極群組的每個(gè)成員的底部被直接附接至所述電極基板，并且所述電極基板包括用于匯 集來自所述電極群組的每個(gè)成員的電流的電極母線，其中所述電極母線具有長度L E_B、寬度 WE_B和高度H E_B，長度LE_B以所述第一方向測(cè)量，并且寬度W E_B和高度H E_B以互相垂直且與所 述第一方向垂直的方向測(cè)量，其中LE_ B對(duì)WE_B和HE_B中的每一個(gè)的比為至少5:1。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述反電極群組的每個(gè)成員包括反 電極活性材料層和反電極集電體層，所述反電極群組的每個(gè)成員具有底部、頂部、長度L eE、 寬度WeE和高度H eE，長度LeE是從每個(gè)這樣的反電極的底部測(cè)量至頂部，寬度W eE和高度H eE 是以互相垂直且與長度LCE的測(cè)量方向垂直的方向測(cè)量，LCE對(duì)WCE和H CE中的每一個(gè)的比分 別為至少5:1，1^對(duì)W CE的比為0. 4:1和1000:1之間，分別地，所述反電極群組的每個(gè)成員 的反電極集電體層具有以與長度相同的方向測(cè)量且是長度L CE的至少50 %的長度L CE_C。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極群組的每個(gè)成員還包括 電極主干。
11. 如權(quán)利要求10所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極群組的每個(gè)成員的電極主干具有小 于10西門子/厘米的電導(dǎo)率。
12. 如權(quán)利要求10或11所述的電極結(jié)構(gòu)，其中對(duì)于所述電極群組的每個(gè)成員而言，所 述電極集電體層是在所述電極活性材料和所述電極主干之間，并且所述電極活性材料是在 所述微孔隔板和所述電極集電體層之間。
13. 如權(quán)利要求10或11所述的電極結(jié)構(gòu)，其中對(duì)于所述電極群組的每個(gè)成員而言，所 述電極集電體層包括離子可滲透導(dǎo)體材料并被布置在所述電極活性材料和所述微孔隔板 之間，并且所述電極活性材料是在所述電極集電體層和所述電極主干之間。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中對(duì)于所述電極群組的每個(gè)成員而 言，分別地，所述電極集電體層和所述電極活性材料層具有電導(dǎo)，并且所述電極集電體層的 電導(dǎo)對(duì)所述電極活性材料層的電導(dǎo)的比是至少100:1。
15. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極群組是負(fù)電極群組，所述 反電極群組是正電極群組，所述電極活性材料層是負(fù)電極活性材料層，并且所述電極集電 體層是負(fù)電極集電體層，其中所述負(fù)電極活性材料層包括碳、鋁、錫、娃或它們的合金。
16. 如權(quán)利要求15所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述負(fù)電極活性材料層包括硅或其合金、或 多孔硅或其合金的納米線。
17. 如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極群組為負(fù)電極群組，所述反電極群組 是正電極群組，所述負(fù)電極群組的每個(gè)成員包括負(fù)電極活性材料層和負(fù)電極集電體層，所 述負(fù)電極群組的每個(gè)成員具有底部、頂部、長度L NE、寬度WNE和高度H NE，長度LNE是從每個(gè)這 樣的負(fù)電極的底部測(cè)量至頂部，寬度WNE和高度H NE是以互相垂直且與長度L NE的測(cè)量方向垂 直的方向測(cè)量，LNE對(duì)WNE和H NE中的每一個(gè)的比分別為至少5:1，HNE對(duì)WNE的比為0.4:1和 1000:1之間，所述群組的每個(gè)成員的負(fù)電極集電體層具有以與長度L NE相同的方向測(cè)量且 是長度LNE的至少50 %的長度L NC。
18. 如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其中所述電極群組是正電極群組，所述反電極群組 是負(fù)電極群組， (i) 所述正電極群組的每個(gè)成員包括正電極活性材料層和正電極集電體層，所述正電 極群組的每個(gè)成員具有底部、頂部、長度LPE、寬度W PE和高度H PE，長度LPE是從每個(gè)這樣的正 電極的底部測(cè)量至頂部，寬度WPE和高度11^是以互相垂直且與長度L PE的測(cè)量方向垂直的方 向測(cè)量，1^對(duì)W P#P H PE中的每一個(gè)的比分別為至少5:1，H ^對(duì)W PE的比為0. 4:1和1000:1 之間，分別地，所述正電極群組的每個(gè)成員的正電極集電體層具有以與長度LPE相同的方向 測(cè)量且是長度L PE的至少50 %的長度L rc，和 (ii) 所述負(fù)電極群組的每個(gè)成員包括負(fù)電極活性材料層和負(fù)電極集電體層，所述負(fù)電 極群組的每個(gè)成員具有底部、頂部、長度LNE、寬度W NE和高度H NE，長度LNE是從每個(gè)這樣的負(fù) 電極的底部測(cè)量至頂部，寬度WNE和高度H NE是以互相垂直且與長度LNE的測(cè)量方向垂直的方 向測(cè)量，LNE對(duì)W NE和H NE中的每一個(gè)的比分別為至少5:1，H NE對(duì)W NE的比為0. 4:1和1000:1 之間，分別地，所述負(fù)電極群組的每個(gè)成員的負(fù)電極集電體層具有以與長度LNE相同的方向 測(cè)量且是長度1^的至少50%的長度1^。。
19. 一種電極疊層，所述疊層包括至少兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)包括上 述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電極結(jié)構(gòu)。
20. 如權(quán)利要求19所述的電極疊層，其中所述電極結(jié)構(gòu)被垂直地堆疊，由此在所述電 極疊層中的第一電極結(jié)構(gòu)所包括的正電極群組和負(fù)電極群組位于與在所述電極疊層中的 第二電極結(jié)構(gòu)所包括的正電極群組和負(fù)電極群組不同的平面中。
21. 如權(quán)利要求19所述的電極疊層，其中所述電極結(jié)構(gòu)被水平地布置，由此在所述電 極疊層中的第一電極結(jié)構(gòu)所包括的正電極群組和負(fù)電極群組位于與在所述電極疊層中的 第二電極結(jié)構(gòu)所包括的正電極群組和負(fù)電極群組基本相同的平面中。
22. -種二次電池，其包括電池殼、非水電解質(zhì)和權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的電極 結(jié)構(gòu)或權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的電極疊層。
【專利摘要】一種在儲(chǔ)能裝置中使用的電極結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括電極群組、反電極群組和將所述電極群組的成員與所述反電極群組的成員隔開的微孔隔板。所述電極群組的每個(gè)成員包括電極活性材料層和電極集電體層，并且所述電極群組的每個(gè)成員具有底部、頂部、長度LE、寬度WE和高度HE，其中LE對(duì)WE和HE中的每一個(gè)的比為至少5:1，HE對(duì)WE的比為0.4:1和1000:1之間，并且所述電極群組的每個(gè)成員的電極集電體層具有以與長度LE相同的方向測(cè)量且是長度LE的至少50％的長度LC。
【IPC分類】H01M4-139, H01M4-04, H01M10-04, H01M4-13
【公開號(hào)】CN104662714
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380043408
【發(fā)明人】H·J·魯斯特, A·拉希里, M·拉馬蘇布拉馬尼亞, R·M·思博尼茨, R·A·科爾, G·克布米勒, N·沙阿, B·E·布魯斯卡, C·G·卡斯特勒蒂內(nèi), L·J·勞克蘭, J·D·威爾科克斯
【申請(qǐng)人】艾諾維克斯公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年8月1日
【公告號(hào)】EP2885830A1, US20140050969, WO2014028230A1