本公開涉及用碳聚合物或用金屬氧化物-前體化合物涂布鋰二次電池組的活性電極材料的微米尺寸粒子，并隨后在大氣壓等離子體中處理經(jīng)涂布的活性材料粒子的氣體承載料流以加熱和轉(zhuǎn)變所述涂層，使得從等離子體中排出的活性電極材料粒子涂布有碳的小粒子或涂布有金屬氧化物的小粒子以提高相應(yīng)的陽極和陰極材料的性能。優(yōu)選的是，在制造電池組時將等離子體流中新涂布的電極材料粒子直接引導(dǎo)至集流體或電極隔板組件的表面上。

發(fā)明背景

鋰離子電池組電池的組裝件在提供汽車動力方面發(fā)現(xiàn)越來越多的應(yīng)用。鋰-硫電池也是此類應(yīng)用的候選。根據(jù)電池中電極材料的組成和質(zhì)量，電池組的各鋰離子電池能夠提供大約三至四伏特的電勢和直流電流。該電池能夠放電和再充電經(jīng)過多次循環(huán)。通過以電并聯(lián)和串聯(lián)連接組合的方式來組合合適數(shù)量的單個電池以滿足特定電動機(jī)的電壓和電流要求，由此組裝電池組用于應(yīng)用。在用于電動車輛的鋰離子電池組應(yīng)用中，組裝的電池組可以例如包括數(shù)百至上千個單獨(dú)包裝的電池，這些電池經(jīng)電互連以便向電力牽引電動機(jī)提供四十至四百伏特和足夠的電力以驅(qū)動車輛。由電池組產(chǎn)生的直流電可以被轉(zhuǎn)化為交流電以實(shí)現(xiàn)更有效的電動機(jī)操作。

在這些汽車應(yīng)用中，各鋰離子電池通常包括負(fù)電極層（在電池放電過程中為陽極）、正電極層（在電池放電過程中為陰極）、以面對面接觸的方式插在平行的相對的電極層之間的多孔隔板薄層，以及填充隔板的孔隙并接觸電極層的相對表面以便在重復(fù)的電池放電和再充電循環(huán)過程中傳輸鋰離子的液體含鋰電解質(zhì)溶液。制備各電極以含有電極材料層，該電極材料層通常以濕混合物的形式沉積在金屬集流體的薄層上。

例如，通過將石墨粒子或鈦酸鋰粒子和合適的聚合粘合劑的薄層沉積到薄銅箔的一側(cè)或兩側(cè)上來形成負(fù)電極材料，所述薄銅箔充當(dāng)負(fù)電極的集流體。正電極還包含粘結(jié)到薄鋁箔上的樹脂粘結(jié)的、多孔的、顆粒狀鋰-金屬-氧化物組合物的薄層，所述薄鋁箔充當(dāng)正電極的集流體。由此，通過在合適的液體中分散相應(yīng)的粘合劑與活性顆粒狀材料的混合物，以受控厚度的層的形式在集流體箔的表面上沉積濕混合物，以及干燥、壓制和將樹脂粘結(jié)的電極粒子固定到其相應(yīng)的集流體表面上來制造相應(yīng)的電極。正電極和負(fù)電極可以在具有合適面積和形狀的導(dǎo)電金屬集流體片材上形成，并經(jīng)切割（如果需要的話）、折疊、輥壓或以其它方式成型，以便組裝到具有合適的多孔隔板和液體電解質(zhì)的鋰離子電池容器中。

存在對由此組成和制備負(fù)電極（陽極）粒子和正電極（陰極）粒子的改進(jìn)的實(shí)踐方法的需求。并且存在對改善由此將活性電極材料粒子與其相應(yīng)的集流體膜組合并形成為鋰二次電池組的電極的方法的持續(xù)需求。

發(fā)明概述

本發(fā)明的實(shí)踐適用于制備用于鋰二次電池組，如鋰離子電池組的活性電極材料的粒子。此類電極材料粒子常常具有大約1微米至大約50微米的代表性粒子尺寸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，使用平行法，并且活性電極材料粒子具有較小的碳粒子（亞微米尺寸）或金屬氧化物粒子的涂層。相應(yīng)的小粒子涂料組合物與所選的活性電極材料組合物配對以改善鋰離子電池材料的特定組合中所述電極材料的性質(zhì)和功能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，為了改進(jìn)電極材料的導(dǎo)電性、為了抑制不合意的表面反應(yīng)以延長循環(huán)壽命，和/或?yàn)榱烁纳埔后w電解質(zhì)在電極材料的多孔電極層中的分布，合適地形成碳粒子在電極材料粒子上的涂層。例如，碳粒子的涂層可以由此改善正電極（陰極）材料（如鋰錳鎳鈷氧化物（nmc）、鋰錳氧化物（lmo）、鋰鈷氧化物（lco）、鋰鎳鈷鋁氧化物（nca）、鋰鐵磷酸鹽（lfp）和其它鋰金屬氧化物）的性能。并且碳涂層可以與負(fù)電極（陽極）材料（如鈦酸鋰（lto）和硅基材料如硅、硅合金、siox和lisi合金）組合使用。

初始在收集或包含的一批活性材料粒子的表面上形成聚合物的薄涂層。該聚合物涂層將要在施以大氣壓等離子體的氣體料流中在電極材料粒子的表面上碳化，優(yōu)選在碳涂布電極粒子通過該料流沉積到意在與電極材料接觸的電池基底上時。

確定聚合物與粒子主體的比例，以使得基本各活性材料粒子可以涂布有聚合物的薄層，由此使得當(dāng)在大氣壓等離子體中使聚合物碳化時，各活性電極材料粒子帶有碳粒子的涂層。適于在大氣壓等離子體中碳化的碳聚合物的實(shí)例包括聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚丙烯酸（paa）和其它乙烯基聚合物。一般而言，優(yōu)選使用由碳和氫或碳、氫和氧組成的聚合物以簡化該聚合物在電極粒子表面上的碳化。容易溶解在用于涂布過程的可蒸發(fā)溶劑中的相對低分子量聚合物是優(yōu)選的。

聚合物涂布過程包括形成在合適的溶劑（例如水或合適的有機(jī)溶劑，如乙醇）中的聚合物溶液。將電極材料的粒子與聚合物溶液混合并用其浸泡以便在活性材料的微米尺寸粒子表面上形成該聚合物的涂層。通過過濾或其它分離步驟除去過量的聚合物溶液。將電極材料粒子干燥以便在各電極材料粒子的表面上形成類似的聚合物涂層。如在本說明書中的下文中更詳細(xì)地描述的那樣，隨后將碳涂布的活性材料粒子引入在大氣壓等離子體發(fā)生器中流動并流過大氣壓等離子體發(fā)生器的空氣或其它合適氣體的料流中。當(dāng)聚合物涂布的粒子瞬時穿過在合適的能量和溫度水平下產(chǎn)生的等離子體時，該聚合物被碳化，同時揮發(fā)并除去聚合物的氫和其它成分，并且將具有其納米尺寸碳粒子的涂層的活性材料粒子引導(dǎo)到所需基底（例如，舉例來說，與電極材料相容的集流體箔或多孔隔板材料的薄層）上。

如上所述，替代的類似方法可用于在活性電極材料粒子的表面上形成金屬氧化物粒子的涂層。出于各種原因，可以采用活性材料粒子上的金屬氧化物粒子涂層，所述原因在于當(dāng)其在鋰離子電化學(xué)電池中與電解質(zhì)和相對的電極材料組合起作用時補(bǔ)充和增強(qiáng)活性電極材料的功能。

例如，可以受益于納米尺寸金屬氧化物粒子涂層的活性電極材料包括正電極材料如鋰錳鎳鈷氧化物（nmc）、鋰錳氧化物（lmo）、鋰鈷氧化物（lco）、鋰鎳鈷鋁氧化物（nca）、鋰鐵磷酸鹽（lfp）和其它鋰金屬氧化物，以及負(fù)電極材料如鈦酸鋰（lto）和硅基材料如硅、硅合金、siox和lisi合金。

通常通過首先用所選金屬氧化物的液體可溶或可分散的含氧前體化合物涂布活性電極材料粒子的表面來合適地形成金屬氧化物粒子的涂層。此類前體化合物可以包括（i）金屬氫氧化物，如al(oh)3、mg(oh)2、zr(oh)2，（ii）金屬碳酸鹽，如al2(co3)3、mgco3、zrco3，和（iii）金屬硝酸鹽，如al(no3)3、mg(no3)2、zr(no3)2。合適的涂布過程可以包括首先在水、醇或其它合適的液體中形成溶解的金屬前體化合物的液體溶液或懸浮的金屬前體的極細(xì)粒子的分散體。將電極材料粒子與該溶液或分散體混合以實(shí)現(xiàn)金屬氧化物前體在活性電極材料的微米尺寸粒子的表面上的均勻的混合和涂布。將經(jīng)涂布的粒子與任何過量的溶液或分散體分離，按需將經(jīng)涂布的活性材料粒子干燥，并隨后在需要的情況下研磨以控制電極材料粒子表面上金屬氧化物粒子前體的涂層厚度和均勻性。

涂布在活性材料粒子（微米尺寸）表面上的金屬氧化物前體粒子隨后通過在經(jīng)大氣壓等離子體發(fā)生器的空氣或惰性氣體中懸浮和流動來處理，在活性材料粒子表面上獲得基本純凈的納米尺寸的金屬氧化物粒子。

出于各種替代原因，可以采用活性材料粒子上的金屬氧化物粒子涂層。例如，金屬氧化物粒子可用于抑制電解質(zhì)與活性材料粒子之間的界面處不合意的副反應(yīng)（其可能導(dǎo)致過早的電池衰減）。金屬氧化物粒子與活性材料粒子的組合可以改善鋰離子電化學(xué)電池的庫侖效率、電池的循環(huán)壽命、電池的功率性能和/或電池的過充電容限。

在流動的大氣壓等離子體流中處理前體涂布的活性電極材料粒子可用于積累一定量的電極材料以便隨后并入鋰電池組構(gòu)造中。但是，一般優(yōu)選的是在制造鋰離子電池或其它二次鋰電池組構(gòu)件時，例如將經(jīng)涂布的電極粒子直接沉積到集流體箔的表面上或隔板構(gòu)件的表面上。

例如，作為負(fù)電極材料的碳涂布的鈦酸鋰粒子可以與作為正電極材料的金屬氧化物涂布的nmc粒子組合使用。在負(fù)電極材料的制備中，例如使用第一等離子體噴涂設(shè)備以承載烴聚合物涂布的鈦酸鋰粒子并使其脫碳，并且將它們引導(dǎo)到銅或鋁集流體箔的表面上。同時，使用第二等離子體噴涂設(shè)備以便在集流體箔的相同位置處共同引導(dǎo)例如銅或錫的金屬粒子以提供合適量的亞微米金屬粒子作為用于共沉積的碳粒子涂布的鈦酸鋰粒子的粘合劑粒子。協(xié)調(diào)兩個大氣壓等離子體流并使其一起移動，以便用金屬粒子粘結(jié)的、碳粒子涂布的鈦酸鋰粒子的厚度均勻的層作為鋰離子電池的負(fù)電極材料逐漸涂布集流體箔的表面（涂布到集流體箔的表面上）。

同樣，第一大氣壓等離子體噴涂設(shè)備可用于承載涂布有更小的金屬氧化物前體粒子的鋰錳鎳鈷氧化物（nmc）粒子的料流，并將所述粒子引導(dǎo)到鋁箔集流體的表面上。當(dāng)將金屬氧化物前體材料承載通過等離子體時，該前體材料被氧化成相應(yīng)的金屬氧化物粒子。同樣，第二等離子體噴涂設(shè)備用于在集流體箔上的相同位置處共同引導(dǎo)例如銅或錫的金屬粒子以提供合適量的亞微米金屬粒子作為用于共沉積的金屬氧化物粒子涂布的nmc粒子的粘合劑粒子。協(xié)調(diào)兩個大氣壓等離子體流并使其一起移動，以便用金屬粒子粘結(jié)的、金屬氧化物粒子涂布的nmc粒子的厚度均勻的層作為鋰離子電池的正電極材料逐漸涂布集流體箔的表面（涂布到集流體箔的表面上）。

類似尺寸和形狀的、由此制備的負(fù)電極和正電極構(gòu)件可以組裝在電池容器中在合適的、共同延伸的多孔隔板構(gòu)件的相對側(cè)上。鋰離子電池組裝進(jìn)一步包括用合適的鋰離子傳導(dǎo)電解質(zhì)浸潤電極和隔板。通常，該電解質(zhì)是鋰電解質(zhì)組合物（如六氟磷酸鋰（lipf6））在有機(jī)溶劑中的液體溶液。

本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將由本說明書下文的本發(fā)明的實(shí)踐的說明性實(shí)施例的描述變得明顯。

附圖概述

圖1是鋰離子電池的陽極、隔板和陰極元件的放大示意圖，其描繪了陽極和陰極，所述陽極和陰極各自包括承載按照本發(fā)明的涂布實(shí)踐形成的活性電極材料的沉積粒子和負(fù)電極材料的沉積粒子的多孔層的金屬集流體。

圖2是圖解用碳聚合物或金屬氧化物前體化合物的前體層涂布單個活性材料粒子并接著在大氣壓等離子體中處理經(jīng)涂布的粒子以便在電極材料粒子上將聚合物碳化為碳粒子或?qū)⒔饘傺趸锴绑w氧化成金屬氧化物粒子的示意性流程圖。

圖3是描繪將前體涂布的活性材料粒子輸送至大氣壓等離子體裝置的輸送系統(tǒng)的示意圖，其中將前體涂層轉(zhuǎn)化為碳粒子或金屬氧化物粒子的涂層，并且將加熱的活性材料粒子與其預(yù)期的粒子涂層即刻沉積到鋰離子電池的組件的表面上。

優(yōu)選實(shí)施方案的描述

將要描述示例性鋰離子電池，其中使用本發(fā)明的實(shí)踐來制備電極構(gòu)件。

圖1是鋰離子電化學(xué)電池的三個固體構(gòu)件的間隔開的組裝件10的放大示意圖。將這三個固體構(gòu)件在該圖中間隔開以更好地顯示它們的結(jié)構(gòu)。該圖不包括將要在本說明書下文中更詳細(xì)地描述其組成和功能的液體電解質(zhì)溶液。本發(fā)明的實(shí)踐通常用于制造經(jīng)涂布的電極材料的粒子以便沉積為鋰離子電池的電極構(gòu)件（當(dāng)電極以相對薄的層狀結(jié)構(gòu)形式使用時）。電極材料粒子根據(jù)特定鋰離子電池的要求涂布有碳或金屬氧化物的較小粒子。

在圖1中，負(fù)電極包括相對薄的導(dǎo)電金屬箔集流體12。在許多鋰離子電池中，負(fù)電極集流體12合適地由銅或不銹鋼的薄層形成。金屬箔集流體的厚度合適地為大約5至25微米。集流體12具有所需二維平面-外觀形狀以便與電池的其它固體構(gòu)件組裝。集流體12在其整個主表面上顯示為矩形，并進(jìn)一步具有在鋰離子電池分組中用于與其它電極連接以提供所需電位或電流的連接件極耳12’。

沉積在負(fù)電極集流體12上的是多孔顆粒狀負(fù)電極材料14的薄層。合適的負(fù)電極材料包括例如鈦酸鋰（lto）和硅基材料如硅、硅合金（包括lisi合金）和siox。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，可以使用包括在大氣壓等離子體中合適地暴露所述粒子的方法用碳或金屬氧化物的亞微米尺寸粒子來涂布負(fù)電極材料的粒子。還可以使用大氣壓等離子體發(fā)生設(shè)備將經(jīng)涂布的電極粒子沉積在集流體箔（或隔板元件）上。如圖1中所示，負(fù)電極材料14的層通常在形狀和面積方面與其集流體12的主表面共同延伸并粘結(jié)至其上。電極材料具有足夠的孔隙率以便由含鋰離子的液體電解質(zhì)浸潤。負(fù)電極材料的矩形層的厚度可以為至多大約200微米，以便為負(fù)電極提供所需電流和功率容量。如將進(jìn)一步描述的那樣，可以施加負(fù)電極材料以使得負(fù)電極材料14的一個大的面粘結(jié)到集流體12的主面上，并且負(fù)電極材料層14的另一個大的面由其集流體12面向外部。

顯示了正電極，其包括正集流體箔16（通常由鋁或不銹鋼形成）和共同延伸的、上覆的正電極材料18的多孔樹脂粘結(jié)層。合適的正電極材料包括例如鋰錳鎳鈷氧化物（nmc）。其它正電極材料的實(shí)例包括鋰錳氧化物（lmo）、鋰鈷氧化物（lco）、鋰鎳鈷鋁氧化物（nca）、鋰鐵磷酸鹽（lfp）以及其它鋰金屬氧化物和磷酸鹽。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，正電極材料的粒子可以涂布有碳或金屬氧化物的納米尺寸粒子。

正集流體箔16還具有用于與其它電池中的其它電極電連接的連接件極耳16’，所述其它電池可以一起包裝在鋰離子電池組的組裝件中。正集流體箔16及其多孔正電極材料18的涂層通常以與相關(guān)聯(lián)的負(fù)電極的尺寸互補(bǔ)的大小和形狀形成。在圖1的圖示中，兩個電極在它們的形狀上相似（但它們不一定相同）并組裝在鋰離子電池中，其中負(fù)電極材料14的主外表面面向正電極材料18的主外表面。通常確定矩形正集流體箔16和正電極材料18的矩形層的厚度以便在產(chǎn)生該鋰離子電池的預(yù)期電化學(xué)容量時補(bǔ)充負(fù)電極材料14。集流體箔的厚度通常為大約5至25微米。并且由該前體材料涂層和大氣壓等離子體處理與沉積工藝所形成的電極材料的厚度為至多大約200微米。同樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，負(fù)電極材料的粒子可以涂布有碳或金屬氧化物的納米尺寸粒子。

將薄的多孔隔板層20插在負(fù)電極材料層14的主外表面與正電極材料層18的主外表面之間。在許多電池組構(gòu)造中，隔板材料是聚烯烴（如聚乙烯或聚丙烯）的多孔層。通常熱塑性材料包含相互粘合的、隨機(jī)取向的pe或pp纖維。隔板的纖維表面可以涂布有氧化鋁或其它絕緣材料的粒子以提高隔板的電阻，同時保持隔板層的孔隙率以便用液體電解質(zhì)浸潤并在電池電極之前傳輸鋰離子。隔板層20用于防止負(fù)電極材料層與正電極材料層14、18之間的直接電接觸，并選擇其形狀和尺寸以實(shí)現(xiàn)該功能。在該電池的組裝中，將電極材料層14、18的相對的主外表面壓在隔膜20的主區(qū)域面上。將液體電解質(zhì)注入或浸潤到隔膜20和電極材料層14、18的孔隙中。

鋰離子電池的電解質(zhì)通常是溶解在一種或多種有機(jī)液體溶劑中的鋰鹽。鹽的實(shí)例包括六氟磷酸鋰（lipf6）、四氟硼酸鋰（libf4）、高氯酸鋰（liclo4）、六氟砷酸鋰（liasf6）和三氟乙烷磺酰亞胺鋰?？捎糜谌芙怆娊赓|(zhì)鹽的溶劑的一些實(shí)例包括碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丙酯。存在可以使用的其它鋰鹽和其它溶劑。但是選擇鋰鹽和液體溶劑的組合以便在電池運(yùn)行時提供鋰離子的合適的遷移率和傳輸。將電解質(zhì)小心地分散到電極元件與隔板層的密集間隔的層之中和之間。在附圖中并未示出電解質(zhì)，因?yàn)槠潆y以在緊密壓實(shí)的電極層之間示出。

圖2是活性電極材料的單個粒子的涂層的示意性橫截面圖示。在圖2（a）中，描繪了電極材料30的單個微米尺寸粒子（典型直徑為例如大約1至50微米）。粒子30是測量和包含的一批類似粒子之一，所述粒子與預(yù)定體積的前體碳基聚合物的溶液或含金屬和氧的化合物（其充當(dāng)金屬氧化物化合物前體）的溶液混合并用其涂布。將過量的流體與粒子分離，所述粒子與其前體材料的涂層一起干燥。在圖2（a）中，在活性電極材料粒子20上示意性示出了前體材料的涂層32。隨后準(zhǔn)備將一批前體材料涂布的粒子（各粒子如同粒子30那樣具有涂層32）注入在大氣壓等離子體產(chǎn)生裝置中的氣體料流中以便將前體涂層轉(zhuǎn)化為碳粒子或金屬氧化物粒子的涂層。圖2（c）示意性地示出了具有亞微米碳粒子或金屬氧化物粒子的涂層34的活性材料粒子。圖2（c）意在示出典型的經(jīng)涂布的活性材料粒子（當(dāng)其承載在離開大氣壓等離子體裝置的氣體或流體料流中時，以及當(dāng)其沉積在鋰離子電池的構(gòu)件的表面（如集流體或隔板表面）上時）。

大氣壓等離子體噴涂方法是已知的，并且等離子體噴嘴是市售的。在本發(fā)明的實(shí)踐中，并參照圖3，大氣壓等離子體設(shè)備可以包括上游的圓形流動室（在圖3中在50處以部分剖視圖（broken-offillustration）顯示），其用于引入和傳導(dǎo)合適的工作氣體（如空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w，如氦氣或氬氣）的流動料流。工作氣體流將在流動室50的剖視圖上方引入并在向下的方向上行進(jìn)。在該實(shí)施方案中，示例性的初始流動室50向內(nèi)逐漸變細(xì)為更小的圓形流動室52。前體聚合物或金屬化合物的粒子涂布的電極材料58通過供給管54、56輸送（管56以部分剖視的方式顯示以圖解雙組分粒子58的輸送）并合適地在室52中引入到工作氣體料流中，并隨后載入等離子體噴嘴53中，在等離子體噴嘴53中空氣（或其它工作氣體）在大氣壓下轉(zhuǎn)化為等離子體料流。并且，例如，前體碳聚合物涂布的活性材料組合物的粒子可以通過供給管54和56輸送。當(dāng)前體涂布的粒子58進(jìn)入氣體料流時，它們在其中分散并混合并且由其承載。當(dāng)該料流流經(jīng)下游的等離子體發(fā)生器噴嘴53時，粒子58被所形成的等離子體加熱至前體處理溫度和活性材料粒子沉積溫度。在粒子上的瞬時熱沖擊可能為大約300℃至最高大約3500℃的溫度。如上所述，在本說明書中，當(dāng)活性材料粒子涂布有碳聚合物前體時，該聚合物被碳化成亞微米尺寸的元素碳粒子。并且在其中要形成金屬氧化物粒子的涂層的實(shí)施方案中，金屬-氧前體化合物經(jīng)熱解和氧化（如果需要的話）以便在活性電極材料的粒子上形成亞微米金屬氧化物粒子的涂層。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，經(jīng)合適地涂布的電極粒子可以在它們離開大氣壓等離子體裝置時收集。但是在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，大氣壓等離子體流中的粒子如圖3中所示那樣立即沉積在鋰離子電池構(gòu)件表面上。

基于空氣的等離子體和懸浮的電極粒子材料60的料流逐漸由噴嘴引導(dǎo)到基底（例如對鋰離子電池的正電極而言為金屬集流體箔116）的表面上。基底箔116支承在適用于大氣壓等離子體沉積過程的工作表面62上。用于大氣壓等離子體沉積的沉積基底在圖3中顯示為具有其連接件極耳116’的單獨(dú)的集流體箔116。但是要理解的是，用于大氣壓等離子體沉積的基底對于等離子體的經(jīng)濟(jì)使用和應(yīng)用可以具有任何尺寸和形狀。還要理解的是，可能需要合適的固定件以便將基底固定就位和/或可能需要掩模來限定涂布的一個或多個區(qū)域。此外，例如，可以隨后從較大的初始涂布的基底上切割規(guī)定的較小的工作電極構(gòu)件。以合適的路徑并在合適的速率下移動噴嘴，以使得顆粒狀電極材料作為具有規(guī)定厚度的正電極材料層118沉積在集流體箔116基底的表面上。等離子體噴嘴可以承載在機(jī)械臂上，并且可以在編程計算機(jī)的控制下管理等離子體生成和機(jī)械臂移動的控制。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，移動基底，而等離子體固定。

如本說明書上文中所述，在本發(fā)明的一些實(shí)踐中，可能優(yōu)選的是使用第二大氣壓等離子體噴嘴以便同時將小的、部分熔融或完全熔融的金屬粒子或液滴與碳涂布或金屬氧化物涂布的活性材料粒子一起沉積到集流體箔或隔板元件或其它鋰電池組組件（構(gòu)件）上。將熔融金屬液滴或粒子與經(jīng)涂布的活性材料粒子一起共沉積的目的在于提供粘合劑材料以便將碳涂布或金屬氧化物涂布的活性材料粒子彼此粘結(jié)并粘結(jié)到基底材料上。使用第二大氣壓等離子體裝置的這一實(shí)踐公開在2014年5月12日提交并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的共同待決申請pct/cn2014/077211中。該共同待決申請的內(nèi)容出于解釋共沉積實(shí)踐的目的通過引用并入本文。

用于本申請的方法的大氣壓等離子體發(fā)生器和噴嘴是市售的，并可以在多方向計算機(jī)控制下在機(jī)械臂上承載和使用以涂布鋰離子電池模塊的各平面基底的許多表面。可能需要多個噴嘴，并且所述多個噴嘴以使得在每單位時間的涂布面積方面實(shí)現(xiàn)高涂布速度的方式布置。

等離子體噴嘴通常具有金屬管狀殼體，其提供了具有合適長度的流動路徑以便接收工作氣體和分散的電極材料粒子的流，并能夠在管狀殼體的流動路徑中建立的電磁場中形成所述等離子體流。管狀殼體的末端為以圓錐形逐漸變細(xì)的出口，該出口經(jīng)成型以便將成型的等離子體流導(dǎo)向要涂布的預(yù)期基底。電絕緣陶瓷管通常插在管狀殼體的入口處，使得其沿著流動通道的一部分延伸。將工作氣體如空氣以及承載金屬粒子涂布的電極材料的分散粒子的料流引入噴嘴的入口中。通過使用具有流動開口的旋流片（也在噴嘴的入口末端附近插入）可以導(dǎo)致空氣-粒子混合物的流在其流動路徑中湍流地旋轉(zhuǎn)。將線形（針狀）電極在流動管的上游末端處沿著噴嘴的流動軸放置在陶瓷管位置處。在等離子體發(fā)生過程中，電極通過高頻發(fā)生器以大約50至60khz（例如）的頻率供電并達(dá)到數(shù)千伏特的合適電勢。等離子體噴嘴的金屬殼體是接地的。由此，可以在軸向針狀電極與殼體之間產(chǎn)生放電。

當(dāng)施加發(fā)生器電壓時，所施加的電壓的頻率和陶瓷管的介電性質(zhì)在料流入口和電極處產(chǎn)生電暈放電。作為電暈放電的結(jié)果，形成由電極尖端到殼體的電弧放電。該電弧放電由空氣/顆粒狀電極材料料流的湍流承載至噴嘴的出口。在相對低的溫度下形成空氣與電極材料混合物的反應(yīng)性等離子體。使等離子體容器的出口處的銅噴嘴成型以便將等離子體料流在適當(dāng)限定的路徑中引導(dǎo)到鋰離子電池元件的基底的表面上。并且等離子體噴嘴可以由計算機(jī)控制的機(jī)器人承載以便在基底材料的整個平坦表面上以多方向路徑移動等離子體流，由此在薄的基底表面層上以連續(xù)薄層形式沉積電極材料。所沉積的等離子體活化的材料在集流體箔表面上形成粘結(jié)的電極材料粒子的粘附性多孔層。

形成時原樣的碳粒子涂布的或金屬氧化物粒子涂布的電極材料粒子可以由此使用大氣壓等離子體源在電池組電極制造過程中直接沉積在鋰電池基底構(gòu)件上。如所述那樣，如果需要的話，粘合劑材料可以與涂布的活性電極材料一起共沉積。在許多實(shí)踐中，使用大氣壓等離子體將碳或金屬氧化物粒子涂布的電極材料沉積在集流體基底上。所得的電極可以隨后與隔板構(gòu)件一起堆疊并與相對的電極構(gòu)件（使用互補(bǔ)的金屬涂布的電極材料制得）組合。在另一實(shí)踐中，可以使用大氣壓等離子體將金屬粒子涂布的電極材料粒子沉積在多孔隔板構(gòu)件上。并且可以將集流體材料的層沉積到所沉積的電極材料的上側(cè)。

取決于所用的電極材料和等離子體處理?xiàng)l件，總涂層厚度可以達(dá)到最高幾百微米。其寬的厚度范圍使得該方法對于能量電池和動力電池應(yīng)用均通用。與目前制造電池組電極的濕轉(zhuǎn)移涂布法相比，通過消除對漿料、濕法涂布、干燥和壓制工藝的需要，可以大大降低電池制造周期的時間和成本。