本發(fā)明涉及在可持續(xù)能源領域應用中的鋰離子電池。更具體地，本發(fā)明涉及用于制備電池電極的水基漿料的用途。

背景技術：

在過去的二十年中，鋰離子電池(lib)因其在便攜式電子設備(例如，移動電話和筆記本電腦)中的廣泛應用已經引起了廣泛關注。由于電動車輛(ev)和電網儲能的快速發(fā)展，高性能、低成本的lib對大規(guī)模儲能設備提供了當前最有前景的選擇之一。

通常，鋰離子電池包括隔膜、陰極和陽極。當前，通過將活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料的精細粉末分散在合適的溶劑中，制備電極。可以將該分散液涂覆在諸如銅金屬箔或者鋁金屬箔的集流器上，然后在高溫下干燥以去除溶劑。陰極板和陽極板隨后與隔開陰極和陽極的隔膜堆疊或卷在一起以形成電池。

聚偏二氟乙烯(pvdf)對陰極電極和陽極電極兩者已是最廣泛使用的粘結劑材料。與非pvdf粘結劑材料相比，pvdf提供了良好的電化學穩(wěn)定性以及對電極材料和集流器的高粘附性。然而，pvdf僅可以溶解在一些特定的有機溶劑(例如，n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp))中，其需要特定的處理、生產標準和以環(huán)境友好的方式循環(huán)利用有機溶劑。這將導致在制造工藝中的高昂的成本。

出于環(huán)境和處置的原因，優(yōu)選使用水溶液來代替有機溶劑，因此已經考慮使用水基漿料。已經嘗試水溶性粘結劑，例如羥甲基纖維素(cmc)和丁苯橡膠(sbr)。然而，cmc和sbr通常限于陽極用途。

美國專利第8,956,688b2號描述了制備電池電極的方法。該方法包括測量活性電極材料和導電添加劑材料的ζ電勢；基于該ζ電勢，選擇陽離子分散劑或陰離子分散劑；測定活性電極材料和導電添加劑材料的等電點(iep)；利用至少一種分散劑將活性電極材料和導電添加劑分散在水中以形成混合的分散液；處理集流器的表面以升高表面的表面能，使其至少為混合分散液的表面張力；將所分散的活性電極材料和導電添加劑沉積在集流器上；然后加熱所涂覆的表面以從涂層去除水。然而，該方法是復雜的，包括測量活性電極材料和導電添加劑材料的ζ電勢以及活性電極材料和導電添加劑材料的等電點(iep)。并且需要用于處理集流器的表面的附加的表面處理步驟，以便提高容量保持率。

美國專利第8,092,557b2號描述了使用具有7.0至11.7的ph值的水基漿料，制作用于可充電鋰離子電池的電極的方法，其中，電極包括電活性材料、(聚苯乙烯丁二烯橡膠)-聚(丙烯腈-丙烯酸銨)共聚物和導電添加劑。然而，該方法沒有提供用于評價通過該方法所制備的電極的電化學性能的任何數據。

美國專利申請第2013/0034651a1號描述了用于制造電極的漿料，其中漿料包括在水溶液和可電化學激活的化合物中的聚丙烯酸(paa)、羥甲基纖維素(cmc)、丁苯橡膠(sbr)和聚偏二氟乙烯(pvdf)中的至少三種的組合。然而，用于制備陰極電極的漿料包括丙酮或其他有機溶劑，例如，nmp和dmac。

鑒于上文，一直存在開發(fā)一種使用簡單的、廉價的和環(huán)境友好的方法來制備用于鋰離子電池的陰極電極和陽極電極的方法的需求。

技術實現(xiàn)要素：

通過本申請所公開的各個方面和實施方式滿足了前述需要。

在一個方面中，本申請?zhí)峁┝艘环N制備電池電極的方法，包括以下步驟：

1)在具有約2.0至約7.5的ph值的第一水溶液中，預處理活性電池電極材料以形成第一懸浮液；

2)將所述第一懸浮液干燥以獲得預處理的活性電池電極材料；

3)將所述預處理的活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料分散在第二水溶液中，以形成漿料；

4)通過均質器將所述漿料均質化以獲得均質化的漿料；

5)將所述均質化的漿料施加在集流器上以在集流器上形成涂膜；和

6)使集流器上的涂膜干燥以形成所述電池電極。

在一些實施方式中，活性電池電極材料是陰極材料，其中所述陰極材料選自由lico2、linio2、linixmnyo2、li1+znixmnyco1-x-yo2、linixcoyalzo2、liv2o5、litis2、limos2、limno2、licro2、limn2o4、lifeo2、lifepo4及其組合構成的群組，其中各個x獨立地是0.3至0.8；各個y獨立地是0.1至0.45；以及各個z獨立地是0至0.2。

在一些實施方式中，第一水溶液的ph值在約4至約7的范圍內，以及將所述第一懸浮液攪拌持續(xù)約2分鐘至約12小時的時段。在另外的實施方式中，第一水溶液包括選自由h2so4、hno3、h3po4、hcooh、ch3cooh、h3c6h5o7、h2c2o4、c6h12o7、c4h6o5及其組合構成的群組中的一種或多種酸。

在一些實施方式中，第一水溶液還包括乙醇、異丙醇、甲醇、丙酮、正丙醇、叔丁醇或其組合。

在一些實施方式中，通過雙錐真空干燥器、微波干燥器或微波真空干燥器，將所述第一懸浮液干燥。

在一些實施方式中，導電劑選自由碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯納米片、碳纖維、碳納米纖維、石墨化碳片、碳管、碳納米管、活性炭、介孔碳及其組合構成的群組。

在一些實施方式中，將導電劑在堿性溶液或堿的溶液中預處理持續(xù)約30分鐘至約2小時的時段，其中所述堿性溶液或堿的溶液包括選自由h2o2、lioh、naoh、koh、nh3·h2o、be(oh)2、mg(oh)2、ca(oh)2、li2co3、na2co3、nahco3、k2co3、khco3及其組合構成的群組中的堿。

在一些實施方式中，在步驟3)之前將導電劑分散在第三水溶液中以形成第二懸浮液。

在一些實施方式中，粘結劑材料選自由丁苯橡膠(sbr)、羥甲基纖維素(cmc)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、丙烯腈共聚物、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、乳膠、海藻酸鹽及其組合構成的群組。在另外的實施方式中，海藻酸鹽包括選自na、li、k、ca、nh4、mg、al或其組合的陽離子。

在一些實施方式中，在步驟3)之前將粘結劑材料溶解在第四水溶液中以形成得到的溶液。

在一些實施方式中，第一水溶液、第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者獨立地是凈化水、純水、去離子水、蒸餾水或其組合。

在一些實施方式中，漿料或均質化的漿料還包括選自由乙醇、異丙醇、正丙醇、叔丁醇、正丁醇、十二烷基硫酸鋰、三甲基十六烷基氯化銨、醇乙氧基化物、壬基苯酚乙氧基化物、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鈉及其組合構成的群組中的分散劑。

在一些實施方式中，均質器是攪拌混合器、混合機、磨機、超聲發(fā)生器、轉子-定子均質器或高壓均質器。

在一些實施方式中，超聲發(fā)生器是探針型超聲發(fā)生器或超聲流動池。

在一些實施方式中，超聲發(fā)生器在約10w/l至約100w/l或者約20w/l至約40w/l的功率密度下運行。

在一些實施方式中，使用刮刀涂布機、狹縫式模頭涂布機、轉送涂布機、或者噴霧涂布機，將所述均質化的漿料施加在集流器上。

在一些實施方式中，正極和負極的各個集流器獨立地是不銹鋼、鈦、鎳、鋁、銅或導電樹脂。在一些實施方式中，正極的集流器是鋁薄膜。在一些實施方式中，負極的集流器是銅薄膜。

在一些實施方式中，在約45℃至約100℃、或者約55℃至約75℃的溫度下，將所述涂膜干燥持續(xù)約1分鐘至約30分鐘或者約2分鐘至約10分鐘的時段。

在一些實施方式中，通過傳送帶式熱風干燥箱、傳送帶式電阻干燥箱、傳送帶式電感干燥箱或者傳送帶式微波干燥箱，干燥所述涂膜。

在一些實施方式中，傳送帶移動的速度為約2米/分鐘至約30米/分鐘、約2米/分鐘至約25米/分鐘、約2米/分鐘至約20米/分鐘、約2米/分鐘至約16米/分鐘、約3米/分鐘至約30米/分鐘、約3米/分鐘至約20米/分鐘、或約3米/分鐘至約16米/分鐘。

在一些實施方式中，活性電池電極材料是陽極材料，其中所述陽極材料選自由天然石墨微粒、合成石墨微粒、sn微粒、li4ti5o12微粒、si微粒、si-c復合微粒及其組合構成的群組。

附圖說明

圖1示出本申請所公開的方法的實施方式。

圖2示出本申請所公開的涂覆的陰極電極的實施方式的實施例1的表面形態(tài)的sem圖像。

圖3示出包含通過實施例2中所述的方法所制備的陰極和陽極的電化學電池的循環(huán)性能。

圖4示出包含通過實施例4中所述的方法所制備的陰極和陽極的電化學電池的循環(huán)性能。

圖5示出包含通過實施例6中所述的方法所制備的陰極和陽極的電化學電池的循環(huán)性能。

圖6示出包含通過實施例8中所述的方法所制備的陰極和陽極的電化學電池的循環(huán)性能。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種制備電池電極的方法，包括以下步驟：

1)在具有約2.0至約7.5的ph值的第一水溶液中，預處理活性電池電極材料以形成第一懸浮液；

2)將所述第一懸浮液干燥以獲得預處理的活性電池電極材料；

3)將所述預處理的活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料分散在第二水溶液中，以形成漿料；

4)通過均質器將所述漿料均質化以獲得均質化的漿料；

5)將所述均質化的漿料施加在集流器上以在集流器上形成涂膜；和

6)使集流器上的涂膜干燥以形成所述電池電極。

術語“電極”是指“陰極”或“陽極”。

術語“正極”與陰極可交換地使用。同樣，術語“負極”與陽極可交換地使用。

術語“酸”包括任何對另一物質提供氫離子和/或完全或部分地含有可取代的氫離子的分子或離子。合適的酸的一些非限制性示例包括無機酸和有機酸。無機酸的一些非限制性示例包括鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、氫碘酸及其組合。有機酸的一些非限制性示例包括乙酸、乳酸、草酸、檸檬酸、尿酸、三氟乙酸、甲基磺酸、甲酸、丙酸、丁酸、戊酸、葡糖酸、蘋果酸、己酸及其組合。

術語“酸溶液”是指具有小于7.0、小于6.5、小于6.0、小于5.0、小于4.0、小于3.0或小于2.0的ph值的可溶性酸的溶液。在一些實施方式中，ph值大于6.0、大于5.0、大于4.0、大于3.0或大于2.0。

如本申請所用的術語“預處理”是指改善或改變材料的性能、或者通過利用一些試劑作用去除材料中的任何污染物的行為、或者在一些溶劑中使材料懸浮的行為。

如本申請所用的術語“分散”是指使化學物種或固體或多或少地均勻地分布在整個流體中的行為。

術語“粘結劑材料”是指可以用于將活性電池電極材料和導電劑保持在合適位置中的化學制品或物質。

術語“均質器”是指可以用于材料的均質化的設備。術語“均質化”是指使物質或材料減小到小顆粒和將其均勻分布在整個流體中的方法。任何常規(guī)的均質器可以用于本申請所公開的方法。均質器的一些非限制性示例包括攪拌混合器、混合機、磨機(例如，膠體磨和砂磨機)、超聲發(fā)生器、噴霧器、轉子-定子均質器和高壓均質器。

術語“超聲發(fā)生器”是指可以施加超聲能量以攪拌樣品中的顆粒的設備。任何可以分散本申請所公開的漿料的超聲發(fā)生器都可以在本申請中使用。超聲發(fā)生器的一些非限制性示例包括超聲波浴、探針型超聲發(fā)生器和超聲流動池。

術語“超聲波浴”是指借助超聲波浴的容器壁使超聲波能量穿過其而傳遞到液體樣品中的設備。

術語“探針型超聲發(fā)生器”是指浸沒在用于直接超聲處理的介質中的超聲探針。術語“直接超聲處理”是指超聲波直接結合到處理液體中。

術語“超聲流動池”或“超聲反應器腔室”是指這樣的設備：通過該設備，超聲處理方法可以流通模式進行。在一些實施方式中，超聲流動池是單程(single-pass)配置、多程(multiple-pass)配置或再循環(huán)配置。

術語“行星式攪拌機”是指可以用來攪混或混合不同的材料用以產生均質混合物的設備，其包括具有高速分散葉片的單葉片或雙葉片。轉速可以以單位每分鐘的轉數(rpm)來表示，rpm是指旋轉體在一分鐘內完成的旋轉次數。

本申請所用的術語“施加”通常是指在表面上放置或鋪展物質的行為。

術語“集流器”是指用于涂覆活性電池電極材料和化學性質穩(wěn)定的高電子導體，以在第二電池放電或充電期間保持電流流至電極的支撐物。

術語“室溫”是指約18℃至約30℃的室內溫度，例如，18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。在一些實施方式中，室溫是指約20℃+/-1℃或+/-2℃或+/-3℃的溫度。在其他實施方式中，室溫是指約22℃或約25℃的溫度。

術語“c速率”是指在其總存儲容量方面以ah或mah表示的電池或電池組的充電速率或放電速率。例如，1c的速率意味著在一個小時中利用所有的存儲能量；0.1c意味著在一個小時中利用能量的10％以及在10個小時中利用全部的能量；以及5c意味著在12分鐘中利用全部的能量。

術語“安時(ah)”是指在說明電池的存儲容量中所使用的單位。例如，1ah容量的電池可以提供持續(xù)1小時的1安培的電流或者提供持續(xù)兩小時的0.5安培的電流等。因此，1安時(ah)是3600庫電荷的當量。類似地，術語“毫安時(mah)”也是指電池的存儲容量中所使用的單位且是安時的1/1000。

術語“刮片(doctorblading)”是指用于在剛性基底或柔性基底上制造大面積膜的方法。涂覆厚度可以通過在涂覆片和涂覆表面之間的可調整的間隙寬度來控制，其允許可變的濕層厚度的沉積。

術語“轉移涂覆”或“輥式涂覆”是指用于在剛性基底或柔性基底上制造大面積膜的方法。通過在壓力下從涂覆輥的表面轉移涂層而將漿料施加在基底上。涂覆厚度可以通過在計量片和涂覆輥的表面之間的可調整的間隙寬度來控制，其允許可變的濕層厚度的沉積。在計量輥系統(tǒng)中，涂層的厚度通過調整在計量輥和涂覆輥之間的間隙來控制。

術語“電池循環(huán)壽命”是指在其額定容量降低至低于其初始的額定容量的80％之前電池可以執(zhí)行的完全充電/放電循環(huán)的次數。

術語組合物的“主要組分”是指基于組合物的總重量或總體積，按重量或體積計大于50％、大于55％、大于60％、大于65％、大于70％、大于75％、大于80％、大于85％、大于90％或大于95％的組分。

術語組合物的“次要組分”是指基于組合物的總重量或總體積，按重量或體積計小于50％、小于45％、小于40％、小于35％、小于30％、小于25％、小于20％、小于15％、小于10％或小于5％的組分。

本申請所用的術語“較慢的速率”是指在較長的時段內損耗來自涂膜中的濕固體中的溶劑。在一些實施方式中，在較慢的速率下干燥指定的涂層組合物的涂覆膜所需的時間是約5分鐘至約20分鐘。

本申請所用的術語“較快的干燥速率”是指在較短的時段內損耗來自涂膜中的濕固體中的溶劑。在一些實施方式中，在較快的干燥速率下干燥指定的涂層組合物的涂膜所需的時間是約1分鐘至約5分鐘。

在以下描述中，本申請所公開的數字是近似值、而不管是否結合使用詞匯“約”或“近似”。它們可以變動1％、2％、5％或者有時10％至20％。每當公開具有下限r^l和上限r^u的數值范圍時，特別公開了落入該范圍內的任何數值。具體而言，在該范圍內的以下數值被具體公開：r＝r^l+k*(r^u-r^l)，其中k是具有1％增量的1％至100％的變量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％、……、50％、51％、52％、……、95％、96％、97％、98％、99％或100％。并且，也具體公開了通過如以上所限定的兩個r數值所限定的任何數值范圍。

圖1示出了本申請所公開的方法的實施方式，其中通過在ph值從約2.0至約7.5的第一水溶液中，預處理活性電池電極材料以形成第一懸浮液來制備第一懸浮液。然后將第一懸浮液干燥以獲得預處理的活性電池電極材料。通過在第二水溶液中混合預處理的活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料，制備漿料。可加入其它的組分。然后通過均質器，使?jié){料均質化以獲得均質化的漿料。集流器被涂覆有均質化的漿料，然后將所涂覆的集流器干燥以形成電池電極。

在一些實施方式中，通過在ph值為約2.0至約7.5的第一水溶液中預處理活性電池電極材料，制備第一懸浮液。

本申請可以使用任何可以預處理活性電池電極材料的溫度。在一些實施方式中，在約14℃、約16℃、約18℃、約20℃、約22℃、約24℃或約26℃下，可以將活性電池電極材料添加到攪拌的第一水溶液。在一些實施方式中，利用在約30℃至約80℃、約35℃至約80℃、約40℃至約80℃、約45℃至約80℃、約50℃至約80℃、約55℃至約80℃、約55℃至約70℃、約45℃至約85℃、或約45℃至約90℃的溫度下加熱，可以執(zhí)行預處理方法。在一些實施方式中，在低于30℃、低于25℃、低于22℃、低于20℃、低于15℃或低于10℃的溫度下，可以執(zhí)行預處理方法。

在一些實施方式中，活性電池電極材料是陰極材料，其中陰極材料選自由lico2、linio2、linixmnyo2、lil+znixmnyco1-x-yo2、linixcoyalzo2、liv2o5、litis2、limos2、limno2、licro2、limn2o4、lifeo2、lifepo4及其組合構成的群組，其中各個x獨立地是0.3至0.8；各個y獨立地是0.1至0.45；以及各個z獨立地是0至0.2。在一些實施方式中，陰極材料選自由lico2、linio2、linixmnyo2、li1+znixmnyco1-x-yo2、linixcoyalzo2、liv2o5、litis2、limos2、limno2、licro2、limn2o4、lifeo2、lifepo4及其組合構成的群組，其中各個x獨立地是0.4至0.6；各個y獨立地是0.2至0.4；以及各個z獨立地是0至0.1。在其他實施方式中，陰極材料不是lico2、linio2、liv2o5、litis2、limos2、limno2、licro2、limn2o4、lifeo2或者lifepo4。在另外的實施方式中，陰極材料不是linixmnyo2、li1+znixmnyco1-x-yo2或者linixcoyalzo2，其中各個x獨立地是0.3至0.8；各個y獨立地是0.1至0.45；以及各個z獨立地是0至0.2。

在一些實施方式中，第一水溶液是含有作為主要組分的水和除了水之外的作為次要組分的揮發(fā)性溶劑(例如，醇、低級脂肪酮、低級乙酸烷基酯等)的溶液。在一些實施方式中，水的用量是水和水之外的溶劑的總量的至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、或至少95％。在一些實施方式中，水的用量是水和水之外的溶劑的總量的至多55％、至多60％、至多65％、至多70％、至多75％、至多80％、至多85％、至多90％或至多95％。在一些實施方式中，第一水溶液僅包括水，即，在第一水溶液中的水的比例是100體積％。

任何可與水混溶的溶劑可以用作次要組分。次要組分(即，水之外的溶劑)的一些非限制性示例包括醇、低級脂肪酮、低級乙酸烷基酯及其組合。醇的一些非限制性示例包括c2-c4醇，例如甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、丁醇及其組合。低級脂肪酮的一些非限制性示例包括丙酮、二甲基酮和甲基乙基酮。低級乙酸烷基酯的一些非限制性示例包括乙酸乙酯、乙酸異丙酯和乙酸丙酯。

在一些實施方式中，揮發(fā)性溶劑或次要組分是甲基乙基酮、乙醇、乙酸乙酯或其組合。

在一些實施方式中，第一水溶液是水和一種或多種可與水混溶的次要組分的混合物。在一些實施方式中，第一水溶液是水和選自乙醇、異丙醇、正丙醇、叔丁醇、正丁醇、及其組合的次要組分的混合物。在一些實施方式中，水和次要組分的體積比是約51∶49至約100∶1。

在一些實施方式中，第一水溶液是水。水的一些非限制性示例包括自來水、瓶裝水、純凈水、純水、蒸餾水、去離子水、d2o、或其組合。在一些實施方式中，第一水溶液是去離子水。在一些實施方式中，第一水溶液不含醇、脂肪酮、乙酸烷基酯或其組合。

在一些實施方式中，第一水溶液是酸性的、略微堿性的、或中性的，且具有在約2.0至約8.0范圍內的任意ph值。在一些實施方式中，第一水溶液的ph值是約2.0至約7.5、約3.0至約7.5、約4.0至約7.5、約4.0至約7.0、約5.0至約7.5、約6.0至約7.5、約6.0至約7.0。在一些實施方式中，第一水溶液的ph值是約7.0、約6.5、約6.0、約5.5、約5.0、或約4.0。在其他實施方式中，第一水溶液的ph值是約2至約7、約2至約6、約2至約5、或約2至約4。在一些實施方式中，第一水溶液的ph值是小于約7、小于約6、小于約5、小于約4或小于約3。

在一些實施方式中，第一水溶液包括一種或多種選自由無機酸、有機酸、及其組合構成的群組中的酸。

在一些實施方式中，酸是一種或多種無機酸和一種或多種有機酸的混合物，其中一種或多種無機酸與一種或多種有機酸的重量比是約10/1至約1/10、約8/1至約1/8、約6/1至約1/6、或約4/1至約1/4。

在一些實施方式中，一種或多種無機酸選自由鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、氫碘酸及其組合構成的群組。在另外的實施方式中，一種或多種無機酸是硫酸、鹽酸、氫溴酸、硝酸、磷酸及其組合。在另一實施方式中，無機酸是鹽酸。在一些實施方式中，酸不含諸如鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、硼酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸或氫碘酸的無機酸。

在一些實施方式中，一種或多種有機酸是選自由乙酸、乳酸、草酸、檸檬酸、尿酸、三氟乙酸、甲基磺酸、甲酸、丙酸、丁酸、戊酸、葡糖酸、蘋果酸、己酸及其組合構成的群組。在另外的實施方式中，一種或多種有機酸是甲酸、乙酸、丙酸及其組合。在另一實施方式中，有機酸是乙酸。在一些實施方式中，酸不含諸如乙酸、乳酸、草酸、檸檬酸、尿酸、三氟乙酸、甲基磺酸、甲酸、丙酸、丁酸、戊酸、葡糖酸、蘋果酸或己酸的有機酸。

在添加活性電池電極材料期間，通過添加作為ph調節(jié)劑的一種或多種酸，使第一水溶液的ph值維持在約4.0至約7.5的范圍。ph調節(jié)劑的選擇是不嚴格的?？梢允褂萌魏魏线m的有機酸或無機酸。在一些實施方式中，ph調節(jié)劑是選自由無機酸、有機酸、及其組合構成的群組中的酸。ph可以通過ph測量裝置(例如ph傳感器)來監(jiān)控。在一些實施方式中，多于一個的ph傳感器用于監(jiān)控ph值。

在一些實施方式中，在將活性電池電極材料添加到第一水溶液之后，混合物可以進一步攪拌持續(xù)足以形成第一懸浮液的時段。在一些實施方式中，該時段是約5分鐘至約2小時、約5分鐘至約1.5小時、約5分鐘至約1小時、約5分鐘至約30分鐘、約5分鐘至約15分鐘、約10分鐘至約2小時、約10分鐘至約1.5小時、約10分鐘至約1小時、約10分鐘至約30分鐘、約15分鐘至約1小時、或約30分鐘至約1小時。

在一些實施方式中，活性電池電極材料是陽極材料，其中陽極材料選自由天然石墨微粒、合成石墨微粒、sn(錫)微粒、li4ti5o12微粒、si(硅)微粒、si-c復合微粒及其組合構成的群組。

在一些實施方式中，可以使第一懸浮液干燥以獲得預處理的活性電池電極材料。本申請中可以使用任何可以干燥懸浮液的干燥器。在一些實施方式中，通過雙錐真空干燥器、微波干燥器或微波真空干燥器，執(zhí)行干燥過程。

在一些實施方式中，干燥器是微波干燥器或微波真空干燥器。在一些實施方式中，微波干燥器或微波真空干燥器在約500w至約3kw、約5kw至約15kw、約6kw至約20kw、約7kw至約20kw、約15kw至約70kw、約20kw至約90kw、約30kw至約100kw、或約50kw至約100kw的功率下運行。

在一些實施方式中，干燥步驟可以被執(zhí)行持續(xù)足以干燥第一懸浮液的時段。在一些實施方式中，干燥時間是約3分鐘至約2小時、約5分鐘至約2小時、約10分鐘至約3小時、約10分鐘至約4小時、約15分鐘至約4小時、或約20分鐘至約5小時。

通過干燥第一懸浮液而形成預處理的活性電池電極材料之后，通過在第二水溶液中分散預處理的活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料可以形成漿料。

在一些實施方式中，基于漿料的總重量或總體積，預處理的活性電池電極材料的用量是按重量計或按體積計至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％。在一些實施方式中，基于漿料的總重量或總體積，預處理的活性電池電極材料的用量是按重量計或按體積計至多1％、至多2％、至多3％、至多4％、至多5％、至多10％、至多15％、至多20％、至多25％、至多30％、至多35％、至多40％、至多45％、至多50％、至多55％、至多60％、至多65％、至多70％、至多75％、至多80％、至多85％、至多90％或至多95％。

在一些實施方式中，預處理的活性電池電極材料是漿料的主要組分。在一些實施方式中，基于漿料的總重量或總體積，預處理的活性電池電極材料存在的量是按重量計或按體積計約50％至約95％、按重量計或按體積計約55％至約95％、按重量計或按體積計約約60％至約95％、按重量計或按體積計約65％至約95％、按重量計或按體積計約70％至約95％、按重量計或按體積計約75％至約95％、按重量計或按體積計約80％至約95％、按重量計或按體積計約85％至約95％、按重量計或按體積計約55％至約85％、按重量計或按體積計約60％至約85％、按重量計或按體積計約65％至約85％按重量計或按體積計、約70％至約85％、按重量計或按體積計約65％至約80％、或按重量計或按體積計約70％至約80％。

在漿料中的導電劑用于增大電極的導電性。在一些實施方式中，導電劑選自由碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯納米片、碳纖維、碳納米纖維、石墨化碳片、碳管、碳納米管、活性炭、介孔碳及其組合構成的群組。在一些實施方式中，導電劑不是碳、炭黑、石墨、膨脹石墨、石墨烯、石墨烯納米片、碳纖維、碳納米纖維、石墨化碳片、碳管、碳納米管、活性炭或介孔碳。

在漿料中的粘結劑材料起將活性電池電極材料和導電劑一起粘結在集流器的作用。在一些實施方式中，粘結劑材料選自由丁苯橡膠(sbr)、羥甲基纖維素(cmc)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、丙烯腈共聚物、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、乳膠、海藻酸鹽及其組合構成的群組。在一些實施方式中，海藻酸鹽包括選自na、li、k、ca、nh4、mg、al或其組合的陽離子。

在一些實施方式中，粘結劑材料是sbr、cmc、paa、海藻酸鹽、或其組合。在一些實施方式中，粘結劑材料是丙烯腈共聚物。在一些實施方式中，粘結劑材料是聚丙烯腈。在一些實施方式中，粘結劑材料不含丁苯橡膠(sbr)、羥甲基纖維素(cmc)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、丙烯腈共聚物、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、乳膠或海藻酸鹽。

在一些實施方式中，基于漿料的總重量或總體積，導電劑和粘結劑材料中的每一者的用量獨立地是按重量計或按體積計至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、或至少50％。在一些實施方式中，基于漿料的總重量或總體積，導電劑和粘結劑材料中的每一種的用量獨立地是按重量計或按體積計至多1％、至多2％、至多3％、至多4％、至多5％、至多10％、至多15％、至多20％、至多25％、至多30％、至多35％、至多40％、至多45％、或至多50％。

在一些實施方式中，在步驟3)之前，導電劑在堿性溶液或堿的溶液中預處理。在制備漿料之前預處理導電劑可以增大潤濕性以及導電劑在漿料中的分散能力，由此允許導電劑在所干燥的復合電極內的均勻分布。如果導電劑的微粒不均勻地分散在電極中，將影響電池性能、壽命和安全性。

在一些實施方式中，導電劑可以被預處理持續(xù)約30分鐘至約2小時、約30分鐘至約1.5小時、約30分鐘至約1小時、約45分鐘至約2小時、約45分鐘至約1.5小時、或約45分鐘至約1小時的時段。在一些實施方式中，堿性溶液或堿的溶液包括選自由h2o2、lioh、naoh、koh、nh3·h2o、be(oh)2、mg(oh)2、ca(oh)2、li2co3、na2co3、nahco3、k2co3、khco3及其組合構成的群組的堿。在一些實施方式中，堿的溶液包括有機堿。在一些實施方式中，堿性溶液不含有機堿。在一些實施方式中，堿的溶液不含h2o2、lioh、naoh、koh、nh3·h2o、be(oh)2、mg(oh)2、ca(oh)2、li2co3、na2co3、nahco3、k2co3或khco3。

在一些實施方式中，堿性溶液或堿的溶液的ph值大于7、大于8、大于9、大于10、大于11、大于12、或大于13。在一些實施方式中，堿性溶液或堿的溶液的ph小于8、小于9、小于10、小于11、小于12或小于13。

在一些實施方式中，在步驟3)之前，將導電劑分散在第三水溶液中以形成第二懸浮液。

與活性電池電極材料相比，導電劑具有較高的比表面積。因此，特別是當導電劑的微粒必須分散在活性電池電極材料的高濃度懸浮液中時，導電劑由于其較高的比表面積而具有凝聚的趨勢。在制備漿料之前分散導電劑可以使微粒的凝聚最小化，由此允許在所干燥的復合電極內導電劑的更均勻的分布。這可以降低內電阻和增大電極材料的電化學性能。

在一些實施方式中，基于導電劑和第三水溶液的混合物的總重量，在第二懸浮液中的導電劑的用量是約0.05wt.％(重量百分比)至約0.5wt.％、約0.1wt.％至約1wt.％、約0.25wt.％至約2.5wt.％、約0.5wt.％至約5wt.％、約2wt.％至約5wt.％、約3wt.％至約7wt.％、或約5wt.％至約10wt.％。

在一些實施方式中，在步驟3)之前，將粘結劑材料溶解在第四水溶液中以形成得到的溶液或粘結劑溶液。

在制備漿料之前分散固態(tài)的粘結劑材料可以防止固態(tài)的粘結劑材料粘結到其他材料的表面，由此允許粘結劑材料均勻地分散到漿料中。如果粘結劑材料不均勻地分散在電極中，則可以降低電池的性能。

在一些實施方式中，基于粘結劑材料和第四水溶液的混合物的總重量，在粘結劑溶液中的粘結劑材料的用量是約3wt.％至約6wt.％、約5wt.％至約10wt.％、約7.5wt.％至約15wt.％、約10wt.％至約20wt.％、約15wt.％至約25wt.％、約20wt.％至約40wt.％、或約35wt.％至約50wt.％。

在一些實施方式中，第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者獨立地是含有作為主要組分的水和除了水之外的作為次要組分的諸如醇、低級脂肪酮、低級乙酸烷基酯等的揮發(fā)性溶劑的溶液。在一些實施方式中，在各個溶液中的水的用量獨立地是水和水之外的溶劑的總量的至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、或至少95％。在一些實施方式中，水的用量是水和水之外的溶劑的總量的至多55％、至多60％、至多65％、至多70％、至多75％、至多80％、至多85％、至多90％、或至多95％。在一些實施方式中，第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者獨立地僅由水組成，即在各個溶液中的水的比例是100vol.％(體積百分比)。

任何可與水混溶的溶劑可以用作第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液的次要組分。次要組分的一些非限制性示例包括醇、低級脂肪酮、低級乙酸烷基酯及其組合。醇的一些非限制性示例包括c2-c4醇，例如甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、丁醇及其組合。低級脂肪酮的一些非限制性示例包括丙酮、二甲基酮和甲基乙基酮。低級乙酸烷基酯的一些非限制性示例包括乙酸乙酯、乙酸異丙酯和乙酸丙酯。

在一些實施方式中，揮發(fā)性溶劑或次要組分是甲基乙基酮、乙醇、乙酸乙酯或其組合。

在一些實施方式中，漿料的組合物不需要有機溶劑。在一些實施方式中，第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者獨立地是水。水的一些非限制性示例包括自來水、瓶裝水、純凈水、純水、蒸餾水、去離子水、d2o、或其組合。在一些實施方式中，第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者獨立地是純凈水、純水、去離子水、蒸餾水、或其組合。在一些實施方式中，第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者不含諸如醇、低級脂肪酮、低級乙酸烷基酯的有機溶劑。由于漿料的組合物不含有任何有機溶劑，因此在漿料的制造期間，避免了昂貴的、受限制的和復雜的有機溶劑處理。

本申請可以使用可用來在分散步驟中形成漿料的任何溫度。在一些實施方式中，在約14℃、約16℃、約18℃、約20℃、約22℃、約24℃或約26℃下，將預處理的活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料添加到攪拌的第二水溶液。在一些實施方式中，利用在約30℃至約80℃、約35℃至約80℃、約40℃至約80℃、約45℃至約80℃、約50℃至約80℃、約55℃至約80℃、約55℃至約70℃、約45℃至約85℃、或約45℃至約90℃的溫度下加熱，可以執(zhí)行分散過程。在一些實施方式中，分散過程可以在低于30℃、低于25℃、低于22℃、低于20℃、低于15℃、或低于10℃的溫度下執(zhí)行。

可選的組分可以用來輔助將預處理的活性電池電極材料、導電劑和粘結劑材料分散在漿料中。在一些實施方式中，可選的組分是分散劑。任何可以提高分散的分散劑可以被添加到本申請所公開的漿料。在一些實施方式中，分散劑選自由乙醇、異丙醇、正丙醇、叔丁醇、正丁醇、十二烷基硫酸鋰、三甲基十六烷基氯化銨、聚乙烯乙氧基化物(polyethyleneethoxylate)、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鈉、及其組合構成的群組。

在一些實施方式中，基于漿料的總重量，分散劑的總量是按重量計約0.1％至約10％、約0.1％至約8％、約0.1％至約6％、約0.1％至約5％、約0.1％至約4％、約0.1％至約3％、約0.1％至約2％、或約0.1％至約1％。

在一些實施方式中，第二水溶液、第三水溶液和第四水溶液中的每一者獨立地包括用于促進顆粒的分散和/或防止顆粒的凝聚的分散劑。任何可降低在液體和固體之間的表面張力的表面活性劑可以被用作分散劑。

在一些實施方式中，分散劑是非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性表面活性劑或其組合。

合適的非離子型表面活性劑的一些非限制性示例包括烷氧基化醇、羧酸酯、聚乙二醇酯及其組合。合適的烷氧基化醇的一些非限制性示例包括乙氧基化醇和丙氧基化醇。在一些實施方式中，本申請所公開的漿料不含非離子型表面活性劑。

合適的陰離子表面活性劑的一些非限制性示例包括烷基硫酸酯的鹽、烷基聚乙氧基化醚硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基醚硫酸鹽、磺酸鹽、磺基琥珀酸酯、肌氨酸鹽及其組合。在一些實施方式中，陰離子表面活性劑包括選自由鈉、鉀、銨及其組合構成的群組的陽離子。在一些實施方式中，本申請所公開的漿料不含陰離子表面活性劑。

合適的陽離子表面活性劑的一些非限制性示例包括銨鹽、鏻鹽、咪唑鹽、锍鹽及其組合。合適的銨鹽的一些非限制性示例包括硬脂基三甲基溴化銨(stab)、十六烷基三甲基溴化銨(ctab)和肉豆蔻基三甲基溴化銨(mtab)及其組合。在一些實施方式中，本申請所公開的漿料不含陽離子表面活性劑。

合適的兩性表面活性劑的一些非限制性示例是含有陽離子基團和陰離子基團兩者的表面活性劑。該陽離子基團是銨、鏻、咪唑、锍或其組合。該陰離子親水基團是羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽或其組合。在一些實施方式中，本申請所公開的漿料不含兩性表面活性劑。

漿料可以通過均質器被均質化。可以使用任何可以使?jié){料均質化的設備。在一些實施方式中，均質器是攪拌混合器、混合機、磨機、超聲發(fā)生器、轉子-定子均質器、噴霧器或高壓均質器。

在一些實施方式中，均質器是超聲發(fā)生器。在本申請中可以使用任何可以施加超聲能量以攪拌和分散樣品中的顆粒的超聲發(fā)生器。在一些實施方式中，超聲發(fā)生器是探針型超聲發(fā)生器或超聲流動池。

在一些實施方式中，超聲流動池可以以單程、多程或再循環(huán)模式運行。在一些實施方式中，超聲流動池可包括水冷夾套以輔助維持所需的溫度?？商孢x地，可使用分離的熱交換器。在一些實施方式中，該流動池可以由不銹鋼或玻璃制成。

在一些實施方式中，漿料被均質化持續(xù)約1小時至約10小時、約2小時至約4小時、約15分鐘至約4小時、約30分鐘至約4小時、約1小時至約4小時、約2小時至約5小時、約3小時至約5小時、或約2小時至約6小時的時段。

在一些實施方式中，超聲發(fā)生器在約10w/l至約100w/l、約20w/l至約100w/l、約30w/l至約100w/l、約40w/l至約80w/l、約40w/l至約70w/l、約40w/l至約50w/l、約40w/l至約60w/l、約50w/l至約60w/l、約20w/l至約80w/l、約20w/l至約60w/l、或約20w/l至約40w/l的功率密度下運行。

通過系統(tǒng)的連續(xù)流在批類型的處理上具有多個優(yōu)點。通過借助超聲流動池的超聲處理，處理能力變得明顯更高。在流動池中的材料的保持時間可以通過調整流速來調節(jié)。

通過再循環(huán)模式的超聲處理，在再循環(huán)配置中通過流動池材料被再循環(huán)多次。再循環(huán)增大了累積的暴露時間，這是因為在單程配置中液體僅通過超聲流動池一次。

多程模式具有多流動池配置。該布置允許單程處理而無需再循環(huán)或者多次通過系統(tǒng)。該布置提供了等于所利用的流動池的數量的額外的生產率放大系數。

本申請所公開的均質化步驟降低或者消除了活性電池電極材料和導電劑的潛在的聚集且提高了漿料中各種成分的分散。

均質化的漿料可以被施加到集流器上以在集流器上形成涂膜。集流器充當收集通過活性電池電極材料的電化學反應而生成的電子或者提供電化學反應所需的電子。在一些實施方式中，可以是箔、板、或膜形式的正極和負極的各個集流器獨立地是不銹鋼、鈦、鎳、鋁、銅或導電性樹脂。在一些實施方式中，正極的集流器是鋁薄膜。在一些實施方式中，負極的集流器是銅薄膜。

在一些實施方式中，由于厚度將影響電池內集流器所占據的體積以及活性電池電極材料的用量、以及由此影響電池的容量，故集流器具有約6μm至約100μm的厚度。

在一些實施方式中，使用刮刀涂布機、狹縫式模頭涂布機、轉送涂布機、或者噴霧涂布機、輥涂機、凹凸涂布機、浸漬涂布機、簾幕涂布機，執(zhí)行涂覆過程。在一些實施方式中，在集流器上的涂膜的厚度是約10μm至約300μm、或約20μm至約100μm。

在集流器上施加均質化的漿料之后，在集流器上的涂膜可以通過干燥器來干燥以獲得電池電極。在本申請中可以使用任何可以干燥集流器上的涂膜的干燥器。干燥器的一些非限制性示例是分批干燥箱、傳送帶式干燥箱和微波干燥箱。傳送帶式干燥箱的一些非限制性示例包括傳送帶式熱風干燥箱、傳送帶式電阻干燥箱、傳送帶式電感干燥箱和傳送帶式微波干燥箱。

在一些實施方式中，用于干燥在集流器上的涂膜的傳送帶式干燥箱包括一個或多個加熱段，其中各個加熱段單獨地被溫度控制，且其中各個加熱段可獨立地包括受控的加熱區(qū)。

在一些實施方式中，傳送帶式干燥箱包括位于傳送帶一側的第一加熱段和位于傳送帶的與第一加熱段的相對側上的第二加熱段，其中第一加熱段和第二加熱段中的每一者獨立地包括一個或多個加熱元件和溫度控制系統(tǒng)，該溫度控制系統(tǒng)以監(jiān)控和選擇性地控制各個加熱段的溫度的方式連接到第一加熱段的加熱元件和第二加熱段的加熱元件。

在一些實施方式中，傳送帶式干燥箱包括多個加熱段，其中，各個加熱段包括被操作用以維持加熱段內的恒定溫度的獨立的加熱元件。

在一些實施方式中，第一加熱段和第二加熱段中的每一者獨立地具有入口加熱區(qū)和出口加熱區(qū)，其中入口加熱區(qū)和出口加熱區(qū)分別獨立地包括一個或多個加熱元件和溫度控制系統(tǒng)，該溫度控制系統(tǒng)以監(jiān)控和選擇性地與其他加熱區(qū)的溫度控制分開控制各個加熱區(qū)的溫度的方式連接到入口加熱區(qū)的加熱元件和出口加熱區(qū)的加熱元件。

在一些實施方式中，可以在約50℃至約80℃的溫度下，干燥集流器上的涂膜。該溫度范圍意味著可控的溫度梯度，其中，溫度從50℃的入口溫度逐漸升高到80℃的出口溫度?？煽氐臏囟忍荻缺苊饬思髌魃系耐磕み^快地干燥。過快地干燥涂膜會降解漿料中的材料。過快地干燥涂膜還可以導致電極中的應力缺陷，因為溶劑可以比膜可以松弛或者調節(jié)到所產生的體積變化更快地從涂膜中去除，這可導致諸如裂縫的缺陷。人們認為，避免該缺陷通?？梢蕴岣唠姌O的性能。并且，過快地干燥涂膜可以導致粘結劑材料遷移以及在電極的表面上形成粘結劑材料層。

在一些實施方式中，集流器上的涂膜以較慢的速率干燥。在一些實施方式中，集流器上的涂膜以恒定的速率被較慢地干燥，隨后以較快的干燥速率干燥。

在一些實施方式中，可在約45℃至約100℃、約50℃至約100℃、約55℃至約100℃、約50℃至約90℃、約55℃至約80℃、約55℃至約75℃、約55℃至約70℃、約50℃至約80℃、或約50℃至約70℃的溫度下，干燥集流器上的涂膜。

在一些實施方式中，傳送帶以約2米/分鐘至約30米/分鐘、約2米/分鐘至約25米/分鐘、約2米/分鐘至約20米/分鐘、約2米/分鐘至約16米/分鐘、約3米/分鐘至約30米/分鐘、約3米/分鐘至約20米/分鐘、或約3米/分鐘至約16米/分鐘的速度移動。

控制傳送帶長度和速度可以調節(jié)涂膜的干燥時間。因此，在不增加傳送帶的長度的情況下，可以增加干燥時間。在一些實施方式中，集流器上的涂膜可以被干燥約1分鐘至約30分鐘、約1分鐘至約25分鐘、約1分鐘至約20分鐘、約1分鐘至約15分鐘、約1分鐘至約10分鐘、約2分鐘至約15分鐘、或約2分鐘至約10分鐘的時段。

集流器上的涂膜被干燥以后，形成電池電極。在一些實施方式中，電池電極被機械壓縮以便提高電極的密度。

本申請所公開的方法的優(yōu)點是在制造方法中使用水性溶劑，該制造方法通過避免需要處理或循環(huán)利用危險的有機溶劑而可以節(jié)省工藝時間和設施。此外，通過簡化總工藝，降低了成本。因此，該方法由于其低成本和容易處理而尤其適于工業(yè)化過程。

為了例證本發(fā)明的實施方式給出以下的實施例，其不用來將本發(fā)明限制到所列舉的具體實施方式。除非相反指明，否則所有的份數和百分比是按重量計。所有的數值是近似值。當給出數值范圍時，應該理解，所聲明的范圍之外的實施方式仍落在本發(fā)明的范圍內。在各個實施例中描述的特定細節(jié)不應該被理解成本發(fā)明的必要特征。

實施例

實施例1

a)活性電池電極材料的預處理

在室溫下將微粒陰極材料lini0.33mn0.33co0.33o2(來自中國的廈門鎢業(yè)有限公司)添加到含有50％去離子水和50％乙醇的攪拌溶液中以形成具有按重量計約35％固含量的懸浮液。利用ph計測量該懸浮液的ph值，ph值為約7。該懸浮液在室溫下被進一步攪拌持續(xù)5小時。然后該懸浮液被分離且通過2.45ghz的微波干燥器(zy-4ho，來自中國廣東的志雅工業(yè)用微波設備有限公司)在750w下干燥5分鐘以獲得預處理的活性電池電極材料。

b)正極漿料的制備

通過在去離子水中混合91wt.％的預處理的活性電池電極材料、4wt.％的炭黑(superp；timcalltd，bodio，瑞士)、4wt.％的聚丙烯腈(la132，成都茵地樂電源科技有限公司，中國)和1％的異丙醇(來自中國的阿拉丁工業(yè)公司)以形成具有70wt.％的固含量的漿料，來制備正極漿料。通過在20rpm的攪拌速度和1500rpm的分散速度下運行的行星式攪拌混合器(200l混合器，chienemeiindusry有限公司，中國)，將漿料均質化持續(xù)6小時以獲得均質化的漿料。

c)正極的制備

使用轉送涂布機(zy-tsf6-6518，來自中國的金帆展宇新能源科技有限公司)將該均質化的漿料涂覆在具有20μm的厚度的鋁箔的兩側上，其中面密度為約26mg/cm²。鋁箔上的涂膜通過作為轉送涂布機的子模塊的在約8米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱干燥3分鐘以獲得正極。溫度程控箱允許可控的溫度梯度，其中，溫度從55℃的入口溫度逐漸升高至80℃的出口溫度。

d)負極的制備

通過在去離子水中混合90wt.％的硬碳(hc；99.5％純度，ruifutetechnology有限公司，深圳，廣東，中國)、5wt.％的炭黑和5wt.％的聚丙烯腈以形成具有50wt.％的固含量的漿料，來制備負極漿料。使用轉送涂布機將該漿料涂覆在具有9μm的厚度的銅箔的兩側上，其中面密度為約15mg/cm²。銅箔上的涂膜通過在約10米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱在約50℃下干燥2.4分鐘以獲得負極。

實施例1的形態(tài)測量

圖2示出所涂覆的陰極電極在干燥之后的表面形態(tài)的sem圖像。所涂覆的陰極電極的形態(tài)通過掃描電子顯微鏡(jeol-6300，來自jeol有限公司，日本)來表征。sem圖像清楚地示出在整個電極表面的均勻的、無裂縫的和穩(wěn)定的涂層。此外，該電極示出預處理的活性電池電極材料和導電劑的均勻分布而沒有大的團聚物。

實施例2

袋型電池的裝配

在干燥之后，得到的實施例1的陰極膜和陽極膜通過切割成單獨的電極板分別被用來制備陰極和陽極。通過交替地堆疊陰極電極片和陽極電極片然后封裝在由鋁-塑料層壓的膜制成的容器(case)中，來裝配袋型電池。陰極電極板和陽極電極板通過隔膜被保持分開且使該容器預成型。然后在具有濕度和氧含量小于1ppm的高純度氬氣氣氛下，將電解液填充到容納所包裝的電極的容器中。電解液是在以體積比為1∶1∶1的碳酸亞乙酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二甲酯(dmc)的混合物中的lipf6的溶液(1m)。在電解液裝滿之后，袋型電池被真空密封然后使用具有標準方形的沖壓工具機械按壓。

實施例2的電化學測量

i)額定容量

在電池測試儀(bts-5v20a，來自newareelectronics有限公司，中國)上，在25℃下和c/2的電流密度下恒流地測試該電池，電壓在3.0v和4.3v之間。額定容量是約10ah。

ii)循環(huán)性能

通過在3.0v和4.3v之間并1c的恒定電流速率下充電和放電，測試袋型電池的循環(huán)性能。循環(huán)性能的測試結果示出在圖3中。在450次循環(huán)之后的容量保持率是初始值的約95.6％。該優(yōu)異的循環(huán)性表明，與通過涉及使用有機溶劑的常規(guī)方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池相比，通過本申請所公開的方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池可以實現(xiàn)相當的或者甚至更好的穩(wěn)定性。

實施例3

a)活性電池電極材料的預處理

在室溫下將微粒陰極材料limn2o4(來自中國青島的huaguanhengyuanlitech有限公司)添加到攪拌的7wt.％的乙酸的水溶液(來自中國的阿拉丁工業(yè)公司)中以形成具有按重量計約50％固含量的懸浮液。利用ph計測量該懸浮液的ph值，ph值為約6。該懸浮液在室溫下被進一步攪拌持續(xù)2.5小時。然后該懸浮液被分離以及通過2.45ghz的微波干燥器在750w下干燥5分鐘以獲得預處理的活性電池電極材料。

b)正極漿料的制備

將碳納米管(ntp2003；shenzhennanotechport有限公司，中國)(25g)在2l的含有0.5wt.％naoh的堿性溶液中預處理約15分鐘然后通過去離子水(5l)洗滌。然后將所處理的碳納米管分散在去離子水中以形成具有6.25wt.％的固含量的懸浮液。

通過在去離子水中混合92wt.％的預處理的活性電池電極材料、3wt.％的炭黑、1wt.％的所處理的碳納米管的懸浮液和4wt.％的聚丙烯腈以形成具有65wt.％的固含量的漿料，來制備正極漿料。通過在1000w下運行的循環(huán)超聲流動池(np8000，來自中國的廣州新棟力超聲電子設備有限公司)，使?jié){料均質化持續(xù)8小時以獲得均質化的漿料。

c)正極的制備

使用轉送涂布機將該均質化的漿料涂覆在具有20μm的厚度的鋁箔的兩側上，其中面密度為約40mg/cm²。鋁箔上的涂膜通過作為轉送涂布機的子模塊的在約4米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱干燥6分鐘以獲得正極。溫度程控箱允許可控的溫度梯度，其中，溫度從65℃的入口溫度逐漸升高至90℃的出口溫度。

d)負極的制備

通過在去離子水中混合90wt.％的硬碳(hc；99.5％純度，ruifutetechnology有限公司，深圳，廣東，中國)、5wt.％的炭黑和5wt.％的聚丙烯腈以形成具有50wt.％的固含量的漿料，來制備負極漿料。使用轉送涂布機將該漿料涂覆在具有9μm的厚度的銅箔的兩側上，其中面密度為約15mg/cm²。銅箔上的涂膜通過在約10米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱在約50℃下干燥2.4分鐘以獲得負極。

實施例4

袋型電池的裝配

在干燥之后，得到的實施例3的陰極膜和陽極膜通過切割成單獨的電極板分別被用來制備陰極和陽極。通過交替地堆疊陰極電極片和陽極電極片然后封裝在由鋁-塑料層壓的膜制成的容器中，來裝配袋型電池。陰極電極板和陽極電極板通過隔膜被保持分開且使該容器預成型。在具有濕度和氧含量小于1ppm的高純度氬氣氣氛下，然后將電解液填充到容納所包裝的電極的容器中。電解液是在以體積比為1∶1∶1的碳酸亞乙酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二甲酯(dmc)的混合物中的lipf6的溶液(1m)。在電解液裝滿之后，袋型電池被真空密封然后使用具有標準方形的沖壓工具機械按壓。

實施例4的電化學測量

i)額定容量

在電池測試儀上在25℃下并c/2的電流密度下恒流地測試該電池，電壓在3.0v和4.3v之間。額定容量是約10ah。

ii)循環(huán)性能

通過在3.0v和4.3v之間在1c的恒定電流速率下充電和放電，測試袋型電池的循環(huán)性能。循環(huán)性能的測試結果示出在圖4中。在2000次循環(huán)之后的容量保持率是初始值的約77％。該優(yōu)異的循環(huán)性表明，與由通過涉及使用有機溶劑的常規(guī)方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池相比，由通過本申請所公開的方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池可以實現(xiàn)相當的或者甚至更好的穩(wěn)定性。

實施例5

a)活性電池電極材料的預處理

在室溫下將微粒陰極材料lini0.33mn0.33co0.33o2(來自中國的深圳市天驕科技開發(fā)有限公司)添加到攪拌的去離子水中以形成具有按重量計約65％固含量的懸浮液。利用ph計測量該懸浮液的ph值，ph值為約7。該懸浮液在室溫下被進一步攪拌持續(xù)10小時。然后該懸浮液被分離以及通過2.45ghz的微波干燥器在750w下干燥5分鐘以獲得預處理的活性電池電極材料。

b)正極槳料的制備

通過在去離子水中混合93wt.％的預處理的活性電池電極材料、3wt.％的炭黑、0.5wt.％的壬基苯酚乙氧基化物(tergitol^tmnp-6，dowchemical，美國)和3.5wt.％的聚丙烯腈以形成具有75wt.％的固含量的漿料，來制備正極漿料。通過在1000w下運行的循環(huán)的超聲流動池，將漿料均質化持續(xù)8小時以獲得均質化的漿料。

c)正極的制備

使用轉送涂布機將該均質化的漿料涂覆在具有20μm的厚度的鋁箔的兩側上，其中面密度為約32mg/cm²。鋁箔上的涂膜通過作為轉送涂布機的子模塊的在約6米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱干燥4分鐘以獲得正極。溫度程控箱允許可控的溫度梯度，其中，溫度從50℃的入口溫度逐漸升高至75℃的出口溫度。

d)負極的制備

通過在去離子水中混合90wt.％的硬碳、5wt.％的炭黑和5wt.％的聚丙烯腈以形成具有50wt.％的固含量的漿料，來制備負極漿料。使用轉送涂布機將該漿料涂覆在具有9μm的厚度的銅箔的兩側上，其中面密度為約15mg/cm²。銅箔上的涂膜通過在約10米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱在約50℃下干燥2.4分鐘以獲得負極。

實施例6

袋型電池的裝配

在干燥之后，得到的實施例5的陰極膜和陽極膜通過切割成單獨的電極板分別被用來制備陰極和陽極。通過交替地堆疊陰極電極片和陽極電極片然后封裝在由鋁-塑料層壓的膜制成的容器中，來裝配袋型電池。陰極電極板和陽極電極板通過隔膜被保持分開且使該容器預成型。在具有濕度和氧含量小于1ppm的高純度氬氣氣氛下，然后將電解液填充到容納所包裝的電極的容器中。電解液是在以體積比為1∶1∶1的碳酸亞乙酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二甲酯(dmc)的混合物中的lipf6的溶液(1m)。在電解液裝滿之后，袋型電池被真空密封然后使用具有標準方形的沖壓工具機械按壓。

實施例6的電化學測量

i)額定容量

在電池測試儀上在25℃下并c/2的電流密度下恒流地測試該電池，電壓在3.0v和4.3v之間。額定容量是約10ah。

ii)循環(huán)性能

通過在3.0v和4.3v之間并1c的恒定電流速率下充電和放電，測試袋型電池的循環(huán)性能。循環(huán)性能的測試結果示出在圖5中。在560次循環(huán)之后的容量保持率是初始值的約94.8％。該優(yōu)異的循環(huán)性表明，與由通過涉及使用有機溶劑的常規(guī)方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池相比，由通過本申請所公開的方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池可以實現(xiàn)相當的或者甚至更好的穩(wěn)定性。

實施例7

a)活性電池電極材料的預處理

在室溫下將微粒陰極材料lifepo4(來自中國的廈門鎢業(yè)有限公司)添加到攪拌的3wt.％的乙酸的水溶液(來自中國的阿拉丁工業(yè)公司)中以形成具有按重量計約50％固含量的懸浮液。利用ph計測量該懸浮液的ph值，ph值為約3.8。該懸浮液在室溫下被進一步攪拌持續(xù)2.5小時。然后該懸浮液被分離以及通過2.45ghz的微波干燥器在700w下干燥5分鐘以獲得預處理的活性電池電極材料。

b)正極漿料的制備

通過在去離子水中混合88wt.％的預處理的活性電池電極材料、5.5wt.％的炭黑、0.5wt.％的壬基苯酚乙氧基化物(tergitol^tmnp-6，dowchemical，美國)和6wt.％的聚丙烯腈以形成具有70wt.％的固含量的漿料，來制備正極漿料。通過在1000w下運行的循環(huán)的超聲流動池，使?jié){料均質化持續(xù)6小時以獲得均質化的漿料。

c)正極的制備

使用轉送涂布機將該均質化的漿料涂覆在具有30μm的厚度的鋁箔的兩側上，其中面密度為約56mg/cm²。鋁箔上的涂膜通過作為轉送涂布機的子模塊的在約4米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱干燥6分鐘以獲得正極。溫度程控箱允許可控的溫度梯度，其中，溫度從75℃的入口溫度逐漸升高至90℃的出口溫度。

d)負極的制備

通過在去離子水中混合90wt.％的硬碳(hc；99.5％純度，ruifutetechnology有限公司，深圳，廣東，中國)、5wt.％的炭黑和5wt.％的聚丙烯腈以形成具有50wt.％的固含量的漿料，來制備負極漿料。使用轉送涂布機將該漿料涂覆在具有9μm的厚度的銅箔的兩側上，其中面密度為約15mg/cm²。銅箔上的涂膜通過在約10米/分鐘的傳送帶速度下運行的24米長的傳送帶式熱風干燥箱在約50℃下干燥2.4分鐘以獲得負極。

實施例8

袋型電池的裝配

在干燥之后，得到的實施例7的陰極膜和陽極膜通過切割成單獨的電極板分別被用來制備陰極和陽極。通過交替地堆疊陰極電極片和陽極電極片然后封裝在由鋁-塑料層壓的膜制成的容器中，來裝配袋型電池。陰極電極板和陽極電極板通過隔膜被保持分開且使該容器預成型。在具有濕度和氧含量小于1ppm的高純度氬氣氣氛下，然后將電解液填充到容納所包裝的電極的容器中。電解液是在以體積比為1∶1∶1的碳酸亞乙酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二甲酯(dmc)的混合物中的lipf6的溶液(1m)。在電解液裝滿之后，袋型電池被真空密封然后使用具有標準方形的沖壓工具機械按壓。

實施例8的電化學測量

i)額定容量

在電池測試儀上在25℃下并c/2的電流密度下恒流地測試該電池，電壓在2.5v和3.6v之間。額定容量是約3.6ah。

ii)循環(huán)性能

通過在2.5v和3.6v之間并1c的恒定電流速率下充電和放電，測試袋型電池的循環(huán)性能。循環(huán)性能的測試結果示出在圖6中。在3000次循環(huán)之后的容量保持率是初始值的約82.6％。該優(yōu)異的循環(huán)性表明，與由通過涉及使用有機溶劑的常規(guī)方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池相比，由通過本申請所公開的方法所制備的陰極電極和陽極電極制成的電池可以實現(xiàn)相當的或者甚至更好的穩(wěn)定性。

盡管結合有限數量的實施方式已經描述了本發(fā)明，然而一個實施方式的特定特征不應該限定本發(fā)明的其他實施方式。在一些實施方式中，所述方法可包括大量的本申請沒有提及的步驟。在其他實施方式中，所述方法不包括或者基本上不含有本申請沒有列舉的任何步驟。存在來自于所描述的實施方式的變型和變化。所附的權利要求書意在涵蓋落在本發(fā)明的范圍內的所有這些變化和變型。