Electrode plate structure, battery cell structure, battery and method for forming battery cell structure

Abstract

Electrode structure, battery cell structure, battery and method for forming battery cell structure are provided. The electrode plate structure includes a current collector structure; an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure; and a first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer.

Description

ELECTRODE PLATE STRUCTURE, BATTERY CELL STRUCTURE, BATTERY AND METHOD FOR FORMING BATTERY CELL STRUCTURECROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

[0001] This application claims priority of Chinese Patent Application No. 202510369969.4, filed on March 26, 2025, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.FIELD OF THE DISCLOSURE

[0002] The present disclosure generally relates to the field of battery technology and, more particularly, relates to an electrode plate structure, a battery cell structure, a battery and a method for forming the battery cell structure.BACKGROUND

[0003] With a continuous development of consumer electronic products, thinness, lighter weight and longer battery life have become development trends. As a power-supplying component of a consumer electronic product, a battery designed to be thinner and lighter facilitates an overall thin-and-light design of the consumer electronic product. Increasing energy density is one of the important approaches for achieving the thin-and-light battery design. However, conventional design solutions for current lithium-ion batteries have reached a bottleneck. Silicon-anode batteries, due to high energy density thereof, are regarded as a development direction for next-generation batteries. However, kinetic characteristics of silicon anodes still need to be further improved.BRIEF SUMMARY OF THE DISCLOSURE

[0004] One aspect of the present disclosure provides an electrode plate structure. The electrode plate structure includes a current collector structure; an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure; and a first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer.

[0005] Another aspect of the present disclosure provides a battery cell structure. The battery cell structure includes an anode plate, a cathode plate, and a separator arranged between the anode plate and the cathode plate. An electrode plate structure of the anode plate and / or the cathode plate includes a current collector structure; an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure; and a first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer.

[0006] Another aspect of the present disclosure provides a battery. The battery includes a packaging housing defining an accommodating cavity filled with an electrolyte solution and a plurality of battery cell groups stacked in the accommodating cavity. A battery cell group of the plurality of battery cell groups includes two battery cell structures, a battery cell structure includes an anode plate, a cathode plate, and a separator arranged between the anode plate and the cathode plate. An electrode plate structure of the anode plate and / or the cathode plate includes a current collector structure; an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure; and a first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer. In a battery cell group, the anode plates of the two battery cell structures are arranged opposite one another with a first conductive foil interposed therebetween, and between adjacent battery cell groups, the cathode plates of the battery cell structures are arranged opposite to each other with a second conductive foil interposed therebetween.

[0007] Another aspect of the present disclosure provides a method for forming a battery cell structure. The forming method includes mixing a solid electrolyte, a binder, and a solvent to obtain a solid electrolyte slurry fluid; coating the solid electrolyte slurry fluid on a surface of an electrode slurry layer of an electrode plate to be processed, wherein the electrode plate to be processed comprises a current collector structure and an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure; and drying the solid electrolyte slurry fluid by a high-temperature drying process or a low-temperature drying process to obtain a first solid electrolyte slurry layer coated on the electrode slurry layer. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer, and the pores cause the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure.

[0008] Other aspects of the present disclosure can be understood by a person skilled in the art in light of the description, the claims, and the drawings of the present disclosure.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0009] FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of an electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0010] FIG. 2 illustrates a top view of an electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0011] FIG. 3 illustrates a top view of another electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0012] FIG. 4 illustrates a cross-sectional view of another electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0013] FIG. 5 illustrates a first schematic view of a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0014] FIG. 6 illustrates a second schematic view of a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0015] FIG. 7 illustrates a third schematic view of a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0016] FIG. 8 illustrates a fourth schematic view of a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0017] FIG. 9 illustrates a schematic diagram of a battery consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0018] FIG. 10 illustrates a flowchart of a method for forming a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure;

[0019] FIG. 11 illustrates a flowchart of a method for forming a battery consistent with various embodiments of the present disclosure; and

[0020] FIG. 12 illustrates a fifth schematic view of a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0021] To make objectives, technical solutions, and advantages of embodiments of the present disclosure more clearly understood, specific technical solutions of the present disclosure will be described in further detail below with reference to accompanying drawings of the embodiments of the present disclosure. The following embodiments are provided to illustrate the present disclosure but are not intended to limit the scope of the present disclosure.

[0022] Silicon-anode batteries offer significant advantages in energy density, fast-charging performance, and safety, and are particularly suitable for new energy vehicles, consumer electronic products, and energy storage systems. However, kinetic characteristics of silicon-anode batteries still need to be further improved.

[0023] FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of an electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure. In one embodiment, an electrode plate structure 100 is provided, which is applicable to a silicon-anode battery. As shown in FIG. 1, the electrode plate structure 100 includes: a current collector structure 110; an electrode slurry layer 120 coated on a first surface of the current collector structure 110; and a first solid electrolyte slurry layer 130 arranged on a side of the electrode slurry layer 120 facing away from the current collector structure 110. The first solid electrolyte slurry layer 130 is formed with a plurality of pores 131 in communication with the electrode slurry layer.

[0024] In one embodiment, a first solid electrolyte slurry layer having a porous structure is provided on a side of the electrode slurry layer. The porous structure may reduce a weight of the electrode plate structure and support a lightweight battery design. The first solid electrolyte slurry layer can transport conductive ions (e.g., lithium ions) and improve conductive-ion transport efficiency, thereby increasing discharge power of a battery and improving kinetic characteristics of the battery. Further, the first solid electrolyte slurry layer is nonflammable, which may reduce a risk of thermal runaway and improve safety of the battery.

[0025] The current collector structure 110 may be a single-layer structure or a composite-layer structure. For example, the single-layer structure may be a metal foil, such as an aluminum foil, a copper foil, or the like. The composite-layer structure may be a composite layer formed by sequentially stacking a first metal layer, a polymer intermediate layer, and a second metal layer. The first metal layer and the second metal layer may be made of copper, aluminum, or the like, and the polymer intermediate layer may be made of polyethylene terephthalate (PET) , polypropylene (PP) , or the like.

[0026] In one embodiment, the electrode slurry layer 120 includes a cathode active material or an anode active material. The cathode active material includes a lithium intercalation / deintercalation material, such as lithium cobalt oxide (LiCoO2) , lithium iron phosphate (LiFePO4) , lithium manganese oxide (LiMn2O4) , or other lithium-containing cathode materials. The anode active material includes various silicon-based materials, such as silicon-carbon, silicon, and silicon alloys. The silicon alloy may include one or more of a silicon-tin alloy, a silicon-aluminum-tin alloy, a silicon-aluminum-manganese alloy, a silicon-magnesium alloy, and a silicon-lithium alloy.

[0027] The plurality of interconnected pores 131 are formed in the first solid electrolyte slurry layer 130, and the pores 131 are in communication with the electrode slurry layer 120. The pores 131 cause the first solid electrolyte slurry layer 130 to form a porous skeleton structure. During a subsequent electrolyte injection process, the electrolyte not only infiltrates into the electrode slurry layer 120 but also infiltrates into the pores 131 of the porous skeleton structure, so that the porous skeleton structure serves as a container for accommodating electrolyte, thereby enabling timely replenishment of electrolyte consumed by the electrode slurry layer 120 during charge / discharge cycles of the battery and accelerating. In addition, the porous skeleton structure can conduct lithium ions to improve lithium-ion transport efficiency.

[0028] In one embodiment, as shown in FIG. 1, the first solid electrolyte slurry layer 130 is coated on a surface of the electrode slurry layer 120 that faces away from the current collector structure 110. The surface of the electrode slurry layer 120 that faces away from the current collector structure 110 is a first surface of the electrode slurry layer 120, and the first solid electrolyte slurry layer 130 is in direct contact with the first surface of the electrode slurry layer 120.

[0029] In one embodiment, the first solid electrolyte slurry layer 130 may completely cover the first surface of the electrode slurry layer 120.

[0030] In one embodiment, the first solid electrolyte slurry layer 130 may partially cover the first surface of the electrode slurry layer 120. FIGS. 2 and 3 are top-view schematic diagrams of an electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure. For example, as shown in FIG. 2, the first solid electrolyte slurry layer 130 may have a gridline structure. Specifically, the first solid electrolyte slurry layer 130 may include a plurality of gridlines 133 spaced apart from one another along a first direction D1, and each gridline 133 extends along a second direction D2. Each gridline includes a plurality of pores 131 that are interconnected with one another. The first direction D1 intersects the second direction D2, and both the first direction D1 and the second direction D2 are parallel to the first surface of the electrode slurry layer 120.

[0031] As shown in FIG. 3, the first solid electrolyte slurry layer 130 may have a mesh structure. Specifically, the first solid electrolyte slurry layer 130 may include a plurality of first gridlines 133a that are spaced apart along the first direction D1 and extend along the second direction D2, and a plurality of second gridlines 133b that are spaced apart along the second direction D2 and extend along the first direction D1. The plurality of first gridlines 133a intersects the plurality of second gridlines 133b to form a mesh structure.

[0032] In one embodiment, the first solid electrolyte slurry layer 130 having the gridline structure or the mesh structure may reduce weight, facilitate lightweight battery designs, and mitigate impact on battery energy density.

[0033] In one embodiment, the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer includes a binder and a solid electrolyte. For example, the solid electrolyte may have a nanoparticle structure. Nanoparticles have a relatively large specific surface area, which may increase a porosity of the porous skeleton structure. The binder is configured to bind and fix the solid-electrolyte nanoparticles to form a stable porous skeleton structure. In addition, the binder is configured to adhere the first solid electrolyte slurry layer 130 to a surface of the electrode slurry layer 120. It should be noted that the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer refers to the solid electrolyte slurry fluid after drying.

[0034] For example, the solid electrolyte includes a lithium salt. The lithium salt includes, but is not limited to, at least one of lithium aluminum titanium phosphate (LATP) , lithium lanthanum zirconium oxide (LLZO) , and tantalum-doped lithium lanthanum zirconium oxide (Ta-doped LLZO) .

[0035] For example, the binder may include a fluororesin, a polyolefin compound, or the like. The polyolefin compound includes one or more of polyvinylidene fluoride (PVDF) , polytetrafluoroethylene (PTFE) , styrene-butadiene rubber (SBR) , and cellulose-based polymers. The cellulose-based polymers include, but are not limited to, carboxymethyl cellulose (CMC) , methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) , and hydroxypropyl ethyl cellulose (HPEC) .

[0036] In one embodiment, a weight ratio of the solid electrolyte to the binder is in a range from 99.5: 0.5 to 90: 10. For example, the weight ratio of the solid electrolyte to the binder may be 99.5: 0.5, 99: 1, 98: 2, 97: 3, 96: 4, 95.5: 4.5, 95: 5, 94: 6, 93: 7, 92: 8, or 90: 10.

[0037] By adjusting the weight ratio of the solid electrolyte to the binder, kinetic characteristics of the first solid electrolyte slurry layer 130 may be tuned, for example, to improve lithium-ion transport efficiency. When a binder content is relatively high, improvements in ionic-transport kinetics may be reduced; however, the porous skeleton structure may be more mechanically robust, thereby reducing a risk of cracking the electrode plate structure during charge / discharge cycling due to volumetric expansion and contraction. When the binder content is relatively low, the slurry may exhibit properties closer to properties of the solid electrolyte, and improvements in ionic-transport kinetics are more pronounced. However, the porous skeleton structure is prone to detachment or cracking as the electrode plate structure contracts and expands during cycling, resulting in a problem that kinetic improvement is significant at an early stage but poor at a later stage. To balance kinetic characteristics in early and later cycling stages, a ratio of the solid electrolyte to the binder is suitably controlled. In one embodiment, by controlling the weight ratio of the solid electrolyte to the binder within the above range, kinetic characteristics in an early cycling stage and a later cycling stage can be more balanced, and good kinetic performance can be maintained in both the early and later cycling stages.

[0038] In one embodiment, a thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130 is about 10 μm ± 2 μm (e.g., from about 8 μm to about 12 μm) . For example, the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130 may be about 8 μm, 8.5 μm, 9 μm, 9.5 μm, 10 μm, 10.5 μm, 11 μm, 11.5 μm, or 12 μm.

[0039] If the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130 is too small, the porous skeleton structure may fail to form during a forming process, thereby affecting a robustness of the porous skeleton structure. On a basis of ensuring strength of the porous skeleton structure, the thinner the porous skeleton structure is, the smaller an impact on energy density of the battery is, and the more conducive the battery is to being thinner and lighter. In one embodiment, when the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130 is within the above range, robustness of the porous skeleton structure can be maintained, which can improve kinetic characteristics of the battery while mitigating impact on energy density, thereby achieving a balance between kinetics and energy density.

[0040] In one embodiment, a thickness ratio of the electrode slurry layer 120 to the first solid electrolyte slurry layer 130 is from 100: 0.5 to 100: 10. For example, the thickness ratio of the electrode slurry layer 120 to the first solid electrolyte slurry layer 130 may be about 100: 0.5, 100: 1, 100: 2, 100: 3, 100: 4, 100: 5, 100: 6, 100: 7, 100: 8, 100: 9, or 100: 10. Similar to the above reason, when the thickness ratio between the first solid electrolyte slurry layer 130 and the electrode slurry layer 120 is within the above range, strength of the porous skeleton structure can be ensured to improve battery kinetic characteristics, while having a relatively small impact on energy density of the battery.

[0041] In one embodiment, a weight ratio of the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer to the electrode slurry in the electrode slurry layer is from 0.1: 99.9 to 10: 90. It should be noted that, as used herein, the electrode slurry in the electrode slurry layer refers to the electrode slurry fluid after drying. For example, the weight ratio of the solid electrolyte slurry to the electrode slurry may be about 0.1: 99.9, 0.5: 99.5, 1: 99, 2: 98, 3: 97, 4: 96, 5: 95, 6: 94, 7: 93, 8: 92, 9: 91, or 10: 90. Similar to the above reason, when the weight ratio between the solid electrolyte slurry and the electrode slurry is within the above range, strength of the porous skeleton structure can be ensured to improve battery kinetic characteristics, while having a relatively small impact on energy density of the battery.

[0042] FIG. 4 illustrates a cross-sectional view of another electrode plate structure consistent with various embodiments of the present disclosure. In one embodiment, the electrode plate structure 100 further includes a second solid electrolyte slurry layer 140 coated on a surface of the electrode slurry layer 120 that faces away from the current collector structure 110. The first solid electrolyte slurry layer 130 is coated on a surface of the second solid electrolyte slurry layer 140 that faces away from the electrode slurry layer 120. A portion of solid electrolyte slurry 142 of the second solid electrolyte slurry layer 140 infiltrates into the electrode slurry layer 120.

[0043] In one embodiment, the portion of the solid electrolyte slurry 142 of the second solid electrolyte slurry layer 140 that infiltrates into the electrode slurry layer 120 may provide fast lithium-ion transport pathways within the electrode slurry layer 120, thereby reducing internal resistance of the battery and improving charge / discharge efficiency. In addition, a concentration of the solid electrolyte may gradually decrease from a surface of the second solid electrolyte slurry layer 140 that faces away from the electrode slurry layer 120 toward an interior of the electrode slurry layer 120, forming an ion-conduction pathway with a concentration-gradient distribution along a longitudinal direction (i.e., a thickness direction) , thereby improving interfacial kinetics.

[0044] For example, a plurality of interconnected pores 141 are formed in the second solid electrolyte slurry layer 140. The pores 141 may be in communication with the electrode slurry layer 120 and the first solid electrolyte slurry layer 130. The pores 141 causes the second solid electrolyte slurry layer 140 to form a porous skeleton structure. During a subsequent electrolyte filling process, the electrolyte further infiltrates into the pores 141 of the porous skeleton structure, so that the porous skeleton structure serves as a container for accommodating electrolyte. Thereby, during charge / discharge cycles of the battery, electrolyte consumed by the electrode slurry layer 120 can be replenished in a timely manner, and conductive-ion transport can be accelerated.

[0045] It should be noted that, in other embodiments, the second solid electrolyte slurry layer 140 may not necessarily contain the pores 141, and the second solid electrolyte slurry layer 140 may have a relatively small thickness.

[0046] For example, the weight ratio of the solid electrolyte to the binder in the second solid electrolyte slurry layer 140 is different from the weight ratio of the solid electrolyte to a binder in the first solid electrolyte slurry layer 130, so as to adjust the second solid electrolyte slurry layer 140 and the first solid electrolyte slurry layer 130 to have different lithium-ion transport efficiencies and film properties (e.g., firmness of the porous skeleton structure) .

[0047] In one embodiment, the weight ratio of the solid electrolyte to the binder in the second solid electrolyte slurry layer 140 is less than the weight ratio of the solid electrolyte to the binder in the first solid electrolyte slurry layer 130. Therefore, from the first solid electrolyte slurry layer 130 toward an interior of the electrode slurry layer 120, a concentration of the solid electrolyte gradually decreases, thereby forming an ion-conduction pathway having a longitudinal concentration-gradient distribution and improving interfacial kinetics.

[0048] For example, the solid electrolyte in the second solid electrolyte slurry layer 140 is the same as the solid electrolyte in the first solid electrolyte slurry layer 130. For example, the binder in the second solid electrolyte slurry layer 140 is the same as, or different from, the binder in the first solid electrolyte slurry layer 130.

[0049] For example, a thickness of the second solid electrolyte slurry layer 140 may be the same as, or different from, the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130. When the second solid electrolyte slurry layer 140 includes the pores 141, the thickness of the second solid electrolyte slurry layer 140 is the same as, or different from, the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130. When the second solid electrolyte slurry layer 140 does not contain the pores 141, the thickness of the second solid electrolyte slurry layer 140 is less than the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 130.

[0050] For example, a porosity of the second solid electrolyte slurry layer 140 is different from a porosity of the first solid electrolyte slurry layer 130. Because transport rates of lithium ions in the electrolyte and the porous skeleton structure are different, porosity affects an overall lithium-ion transport rate through the solid electrolyte slurry layer and the electrolyte filled in the pores. In practical applications, the porosities of the second solid electrolyte slurry layer 140 and the first solid electrolyte slurry layer 130 may be adjusted as needed to achieve favorable kinetic characteristics at room temperature, low temperature, and high temperature.

[0051] In one embodiment, during formation of the solid electrolyte slurry layer 130 and the second solid electrolyte slurry layer 140, a concentration of the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer 130 is different from a concentration of the solid electrolyte slurry in the second solid electrolyte slurry layer 140. The concentration of the solid electrolyte slurry refers to a ratio of a combined mass of the solid electrolyte and the binder to a total mass of the slurry. The concentration of the solid electrolyte slurry affects the porosity of the solid electrolyte slurry layer. Therefore, by adjusting the concentration of the solid electrolyte slurry, a desired porosity of the solid electrolyte slurry layer can be obtained, thereby achieving a desired lithium-ion transport rate.

[0052] For example, a solvent of the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer 130 is different from or the same as a solvent of the solid electrolyte slurry in the second solid electrolyte slurry layer.

[0053] In one embodiment, a battery cell structure 10 includes an anode plate 200, a cathode plate 400, and a separator 300 arranged between the anode plate 200 and the cathode plate 400. An electrode plate structure of the anode plate 200 and / or the cathode plate 400 includes: a current collector structure, an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure, and a first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer.

[0054] FIGS. 5 to 7 illustrate schematic views of various battery cell structures consistent with various embodiments in the present disclosure. The battery cell structures provided in the embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to FIGS. 5 to 7.

[0055] In one embodiment, referring to FIG. 5, the battery cell structure 10 includes the anode plate 200, the cathode plate 400, and the separator 300 arranged between the anode plate 200 and the cathode plate 400. The cathode plate 400 includes a current collector structure 410, an electrode slurry layer 420, and a first solid electrolyte slurry layer 430 that are sequentially stacked in a direction perpendicular to the separator 300. The first solid electrolyte slurry layer 430 is located between the electrode slurry layer 420 and the separator 300.

[0056] The current collector structure 410 and the first solid electrolyte slurry layer 430 in the embodiment may be the current collector structure 110 and the first solid electrolyte slurry layer 130 in any of the above embodiments and may have corresponding technical effects. The electrode slurry layer 420 in the embodiment may include a cathode active material shown in any of the above embodiments.

[0057] The embodiment does not limit a structure of the anode plate 200. For example, the anode plate 200 may include only a current collector structure and an electrode slurry layer that are sequentially stacked, and the electrode slurry layer is located between the separator 300 and the current collector structure. The current collector structure in the anode plate 200 may be the current collector structure 110 shown in any of the above embodiments and may have corresponding technical effects. An electrode slurry in the anode plate 200 may include an anode active material shown in any of the above embodiments.

[0058] In one embodiment, referring to FIG. 6, the anode plate 200 in the battery cell structure 10 includes a current collector structure 210, an electrode slurry layer 220, and a first solid electrolyte slurry layer 230 that are sequentially stacked in a direction perpendicular to the separator 300. The first solid electrolyte slurry layer 230 is located between the electrode slurry layer 220 and the separator 300.

[0059] In one embodiment, the current collector structure 210 and the first solid electrolyte slurry layer 230 may be the current collector structure 110 and the first solid electrolyte slurry layer 130 in any of the above embodiments and may have corresponding technical effects.

[0060] The embodiment does not limit a structure of the cathode plate 400. For example, the cathode plate 400 may include only a current collector structure 410 and an electrode slurry layer 420 that are sequentially stacked. The electrode slurry layer 420 is located between the separator 300 and the current collector structure 410.

[0061] In one embodiment, referring to FIG. 7, the anode plate 200 includes a first solid electrolyte slurry layer 230 coated on a surface of the electrode slurry layer 220 facing away from the current collector structure 210, and the cathode plate 400 includes a first solid electrolyte slurry layer 430 coated on a surface of the electrode slurry layer 420 facing away from the current collector structure 410. The separator 300 is arranged between the two first solid electrolyte slurry layers 230 and 430.

[0062] In summary, in the embodiments, interface reinforcement (i.e., forming a porous skeleton structure) may be performed on the anode plate alone to improve lithium-ion transport efficiency, or may be performed on the cathode plate alone to improve lithium-ion transport efficiency, or may be performed on both electrode plates simultaneously. For example, with respect to a low-temperature performance of a battery, a bipolar-electrode interface reinforcement approach is superior to a cathode interface reinforcement approach, and the cathode interface reinforcement approach is superior to a positive-electrode-interface reinforcement approach. However, an energy density loss caused by the bipolar-electrode interface reinforcement is slightly higher than an energy density loss caused by a single electrode interface reinforcement. Therefore, in practical applications, the interface reinforcement approach (bipolar-electrode interface enhancement or either single-electrode interface enhancement) may be combined with the thickness of the first solid electrolyte slurry layer and the ratio of the solid electrolyte to the binder in the first solid electrolyte slurry layer, to balance kinetic characteristics of the battery cell structure and the energy density loss.

[0063] In one embodiment, the first solid electrolyte slurry layers 230 and 430 include a binder and a solid electrolyte. For example, the solid electrolyte includes nanoparticles. The solid electrolyte is composed of lithium salts, such as lithium aluminum titanium phosphate, lithium lanthanum zirconium oxide, lithium lanthanum zirconium tantalum oxide, and the like.

[0064] For example, the binder in the first solid electrolyte slurry layer has a same composition as the binder in the electrode slurry layer. That is, in the anode plate 200, a binder in the first solid electrolyte slurry layer 230 has a same composition as a binder in the electrode slurry layer 220. In the cathode plate 400, a binder in the first solid electrolyte slurry layer 430 has a same composition as a binder in the electrode slurry layer 420.

[0065] In one specific embodiment, in the anode plate 200, the binder in the first solid electrolyte slurry layer 230 and the binder in the electrode slurry layer 220 is polyvinylidene fluoride (PVDF) . In the cathode plate 400, the binder in the first solid electrolyte slurry layer 430 and the binder in the electrode slurry layer 420 is carboxymethyl cellulose (CMC) .

[0066] In one embodiment, the thickness of the first solid electrolyte slurry layers 230 and 430 is 10 μm ± 2 μm.

[0067] For example, the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 230 on the anode plate 200 and the thickness of the first solid electrolyte slurry layer 430 on the cathode plate 400 may be the same or may be different, and the present disclosure is not limited thereto. In practical applications, the thicknesses may be adjusted according to lithium-ion transport efficiencies at the anode plate and the cathode plate, so that lithium-ion transport efficiencies of the anode plate and the cathode plate match, thereby avoiding capacity waste, reducing an internal resistance of a battery, and improving charge / discharge efficiency.

[0068] In one embodiment, the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layers 230 and 430 includes a binder and a nanoparticulate solid electrolyte, and the weight ratio of the solid electrolyte to the binder is in a range of 99.5: 0.5 to 90: 10.

[0069] For example, the weight ratio of the solid electrolyte to the binder in the first solid electrolyte slurry layer 230 on the anode plate 200 may be the same as or different from the weight ratio of the solid electrolyte to the binder in the first solid electrolyte slurry layer 430 on the cathode plate 400, thereby affecting the lithium-ion transport efficiencies at the anode plate and the cathode plate, and cycle stabilities of the anode plate and the cathode plate. A higher weight ratio of the solid electrolyte to the binder generally yields better kinetic performance but also increases a risk that the electrode plate cracks during cycling due to volume expansion and contraction, i.e., stability becomes poorer in later cycles. Therefore, in practical applications, the weight ratios of the solid electrolyte to the binders in the anode and cathode plates may be adjusted so that the lithium-ion transport efficiencies of the anode plate and the cathode plate match and cycle stabilities of the anode plate and the cathode plate are consistent, thereby maximizing battery lifetime.

[0070] In one embodiment, the electrode plate structure further includes a second solid electrolyte slurry layer coated on a surface of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure, and the first solid electrolyte slurry layer is coated on a surface of the second solid electrolyte slurry layer that is away from the electrode slurry layer. A portion of the solid electrolyte slurry in the second solid electrolyte slurry layer infiltrates into the electrode slurry layer.

[0071] In one embodiment shown in FIG. 8, a second solid electrolyte slurry layer 240 is formed in the anode plate 200 and is located between the electrode slurry layer 220 and the first solid electrolyte slurry layer 230. A second solid electrolyte material layer 440 is formed in the cathode plate 400 and is located between the electrode slurry layer 420 and the first solid electrolyte slurry layer 430. Parameters and effects of the second solid electrolyte slurry layer 240, and a relationship between the second solid electrolyte slurry layer 240 the first solid electrolyte slurry layer 430, may refer to the second solid electrolyte slurry layer 140 described above, and details are not repeated herein. It should be noted that, in other embodiments, the second solid electrolyte slurry layer 240 may be provided only in the anode plate 200, or the second solid electrolyte slurry layer 440 may be provided only in the cathode plate 400.

[0072] A battery is provided in one embodiment. FIG. 9 illustrates a schematic diagram of a battery consistent with various embodiments of the present disclosure. As shown in FIG. 9, the battery 20 includes: a packaging housing 30 and a plurality of battery cell groups 11. An accommodating cavity 31 is formed in the packaging housing 30, and the accommodating cavity 31 is filled with an electrolyte solution 40. The plurality of battery cell groups 11 is stacked in the accommodating cavity 31. A battery cell group of the plurality of battery cell groups 11 includes two battery cell structures 10, and each battery cell structure 10 includes an anode plate 200, a cathode plate 400, and a separator 300 arranged between the anode plate 200 and the cathode plate 400. An electrode plate structure of the anode plate 200 and / or the cathode plate 400 includes: a current collector structure, an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure, and a first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure. The first solid electrolyte slurry layer is formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer. The anode plates 200 of the two battery cell structures 10 in a battery cell group of the plurality of battery cell groups 11 are arranged opposite one another with a first conductive foil 50 therebetween. The cathode plates 400 of the battery cell structures 10 in adjacent battery cell groups 11 are arranged opposite one another with a second conductive foil 60 therebetween.

[0073] For example, the packaging housing 30 may include a flexible packaging housing, a rigid packaging housing, or a combination thereof.

[0074] In one embodiment, the battery cell structure 10 may be the battery cell structure 10 in any of the above embodiments and may have corresponding beneficial effects.

[0075] In the battery provided in the embodiment, the battery cell structures 10 are stacked, which can avoid bending the anode plate and the cathode plate and reduce a probability of cracking or damage of the skeleton structure, so that the skeleton structure maintains a relatively intact morphology, thereby effectively improving lithium-ion transport efficiency, ensuring good kinetic characteristics in both early and later stages, and improving cycle stability.

[0076] In one embodiment, the anode plates 200 of the two battery cell structures 10 in a battery cell group of the plurality of battery cell groups 11 are arranged opposite one another with a first conductive foil 50 therebetween. That is, the anodes of the two battery cell structures 10 in the battery cell group are electrically connected to each other. The cathode plate 400 of the battery cell structure 10 in one battery cell group of the plurality of battery cell groups 11 is arranged opposite to the cathode plate 400 of the battery cell structure 10 in another adjacent battery cell group of the plurality of battery cell groups 11 with a second conductive foil 60 therebetween. That is, the cathodes of the battery cell structures 10 in two adjacent battery cell groups 11 are electrically connected to each other. Therefore, by coupling the plurality of first conductive foils 50 and coupling the plurality of second conductive foils 60, the plurality of battery cell structures 10 in the battery 20 can be connected in parallel to output power that meets required specifications.

[0077] For example, the first conductive foil 50 is made of a metal, such as copper, aluminum, gold, silver, iron, or the like. The second conductive foil 60 is also made of a metal, such as copper, aluminum, gold, silver, iron, or the like. A material of the first conductive foil 50 and a material of the second conductive foil 60 may be the same or may be different. In one embodiment, the first conductive foil 50 and the second conductive foil 60 are made of different materials. For example, the first conductive foil 50 is a copper foil and the second conductive foil 60 is an aluminum foil.

[0078] The electrolyte solution 40 is filled in a cavity of the packaging housing and wets a plurality of battery cell groups 11. In a battery cell group of the plurality of battery cell groups 11, the electrolyte solution 40 infiltrates into an interior of the electrode slurry layer and fills pores of the porous skeleton structure of the first solid electrolyte slurry layer. When the porous skeleton structure partially covers the electrode slurry layer, the electrolyte solution further fills a space between the electrode slurry layer and the separator. The electrolyte solution 40 and the porous skeleton structure together transport lithium ions between the anode plate and the cathode plate, thereby accelerating the lithium-ion transport rate and improving kinetic performance of the battery.

[0079] In one embodiment, when an ambient temperature is lower than a preset temperature, lithium ions are transported between the anode plate 200 and the cathode plate 400 mainly through the porous skeleton structure. When the ambient temperature is higher than a preset temperature, lithium ions are transported between the anode plate and the cathode plate through the porous skeleton structure and the electrolyte solution 40.

[0080] At temperatures below the preset temperature, for example, under low-temperature conditions, the lithium-ion transport efficiency in the electrolyte solution is significantly reduced and transport channels provided by the porous skeleton structure for lithium ions can improve lithium-ion transport efficiency, thereby increasing a charge / discharge power of the battery at low temperatures. At temperatures above the preset temperature, for example, at room temperature and high temperatures, the lithium-ion transport efficiency in the electrolyte solution is relatively high and both the electrolyte solution and the porous skeleton structure can transport lithium ions, thereby ensuring that the battery has a relatively high charge / discharge power at room temperature and high temperatures.

[0081] The present disclosure does not impose many limitations on the preset temperature. The preset temperature is related to a composition of the electrolyte solution and may be regarded as a temperature at which a lithium-ion transport rate in the electrolyte solution is lower than a lithium-ion transport rate in the porous skeleton structure. In some specific embodiments, the preset temperature may be any temperature at or below -15℃.

[0082] For example, the electrolyte solution may be a mixed solution of an electrolyte lithium salt and an organic solvent. The electrolyte solution may be a conventional non-aqueous electrolyte solution known in the art. For example, the electrolyte lithium salt may be selected from one or more of lithium hexafluorophosphate (LiPF6) , lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroarsenate, lithium halide, lithium chloroaluminate, and lithium fluorohydrocarbon sulfonate. The organic solvent may be a mixed solution of one or more linear and / or cyclic carbonate esters. The linear carbonate ester may be at least one of dimethyl carbonate (DMC) , diethyl carbonate (DEC) , ethyl methyl carbonate (EMC) , methyl propyl carbonate (MPC) , dipropyl carbonate (DPC) , and other linear organic esters containing fluorine, sulfur, or unsaturated bonds. The cyclic carbonate ester may be at least one of ethylene carbonate (EC) , propylene carbonate (PC) , vinylene carbonate (VC) , γ-butyrolactone (γ-BL) , sulfolane, and other cyclic organic esters containing fluorine, sulfur, or unsaturated bonds.

[0083] In the battery cell structure 10, the separator 300 is arranged between the anode plate 200 and the cathode plate 400. The separator 300 has electrical insulation properties and liquid retention capabilities. The separator 300 is immersed in the electrolyte solution 40 and allows lithium ions to pass therethrough. The separator may be selected from various separators used in silicon-anode batteries, such as a polyolefin microporous membrane.

[0084] A method for forming a battery cell structure is provided in one embodiment. FIG. 10 illustrates a flowchart of a method for forming a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure. As shown in FIG. 10, the method for forming a battery cell structure includes the following steps.

[0085] S100: mixing a solid electrolyte, a binder, and a solvent to obtain a solid electrolyte slurry fluid.

[0086] S200: coating the solid electrolyte slurry fluid on a surface of a slurry layer of an electrode plate to be processed, the electrode plate to be processed including a current collector structure and an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure.

[0087] S300: performing high-temperature drying or low-temperature drying on the solid electrolyte slurry fluid to obtain a first solid electrolyte slurry layer coated on the electrode slurry layer, the first solid electrolyte slurry layer being formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer, and the pores causing the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure.

[0088] The solid electrolyte slurry fluid is a solid–liquid mixture with fluidity. After S300, and after the solid electrolyte slurry fluid is dried, the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer is obtained. The solid electrolyte slurry is a component of the porous skeleton structure. That is, the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer is obtained by drying the solid electrolyte slurry fluid that is in a solid–liquid mixed state.

[0089] S100 to S300 are used to form an electrode plate structure, which may serve as an anode plate or a cathode plate.

[0090] In S100, the solid electrolyte may be nanoparticles, and the nanoparticles can improve rheological properties of the solid electrolyte slurry fluid, so that the solid electrolyte slurry fluid better wets a surface of the electrode plate to be processed during coating, thereby forming a uniform coating. The solid electrolyte includes lithium salts, such as lithium aluminum titanium phosphate, lithium lanthanum zirconium oxide, lithium lanthanum zirconium tantalum oxide, and the like. The binder may consist of polyvinylidene fluoride, carboxymethyl cellulose, and the like.

[0091] In one embodiment, a weight ratio of the solid electrolyte to the binder in the solid electrolyte slurry fluid is in a range of 99.5: 0.5 to 90: 10. As described above, when the weight ratio of the solid electrolyte to the binder is within the above range, kinetic characteristics in early-cycle and late-cycle processes can be better balanced, and favorable kinetic performance can be maintained during both early and late cycling processes, thereby improving cycle stability.

[0092] For example, the solvent may be selected from one or more of N-methylpyrrolidone (NMP) , dimethylformamide (DMF) , diethylformamide (DEF) , dimethyl sulfoxide (DMSO) , tetrahydrofuran (THF) , water, and alcohols.

[0093] In one embodiment, a weight ratio of the solvent to the binder in the solid electrolyte slurry fluid is in a range of 1: 0.5 to 1: 1.2. For example, the weight ratio of the solvent to the binder in the solid electrolyte slurry may be 1: 0.5, 1: 0.6, 1: 0.7, 1: 0.8, 1: 0.9, 1: 1, 1: 1.1, or 1: 1.2. In one specific embodiment, the weight ratio of the solvent to the binder is 1: 0.8 to 1: 1.

[0094] As described below, during drying of the solid electrolyte slurry fluid, the solvent volatilizes to form pores, thereby forming a porous skeleton structure. If the weight ratio of the solvent to the binder is excessively high, a porosity may be excessively high and a strength of the porous skeleton structure may be reduced, thereby increasing, as number of cycles increases, a risk of cracking due to volume expansion and contraction. If the weight ratio of the solvent to the binder is excessively low, the porosity may be relatively low, so that the porous skeleton structure cannot accommodate enough electrolyte solution to replenish the electrode slurry layer in a timely manner, thereby adversely affecting lithium-ion transport efficiency at room temperature and high temperatures. Moreover, an excessively low solvent-to-binder ratio may reduce a fluidity of the solid electrolyte slurry fluid, thereby affecting coating uniformity. In one embodiment, when the solvent-to-binder ratio is within the above range, a suitable porosity can be obtained, and film-thickness uniformity of the first solid electrolyte slurry layer is relatively good.

[0095] In S100, after the nanoparticulate solid electrolyte, the binder, and the solvent are uniformly mixed according to a predetermined weight ratio, a homogeneous solid electrolyte slurry fluid is formed. The mixing order of the three materials and the homogenization process are not limited in the present disclosure.

[0096] In one embodiment, the forming method further includes: coating an electrode slurry fluid on the first surface of the current collector structure; and drying the electrode slurry fluid to obtain an electrode slurry layer. The electrode plate to be processed includes the current collector structure and the electrode slurry layer coated on the first surface of the current collector structure.

[0097] For example, the electrode slurry fluid includes an active material, a conductive agent, a binder, and a solvent.

[0098] For example, a binder in the electrode slurry layer 120 may be the same as a binder in the solid electrolyte slurry, and a solvent in the electrode slurry fluid may be the same as a solvent in the solid electrolyte slurry fluid.

[0099] In one specific embodiment, when forming an electrode plate to be processed for an anode, an anode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent are mixed to obtain an anode slurry fluid. The anode active material includes a lithium compound, which may include, but is not limited to, lithium cobalt oxide (LiCoO2) , lithium iron phosphate (LiFePO4) , lithium manganese oxide (LiMn2O4) , and the like. The binder includes polyvinylidene fluoride, and the solvent includes N-methylpyrrolidone.

[0100] In one specific embodiment, when forming an electrode plate to be processed for a cathode, a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent are mixed to obtain a cathode slurry fluid. The cathode active material includes silicon–carbon, silicon, and silicon alloys, among others. The binder includes carboxymethyl cellulose, and the solvent includes water or ethanol.

[0101] For example, the electrode slurry fluid is coated on one surface or two opposing surfaces of the current collector structure, and dried and optionally calendered or not calendered to obtain the electrode plate to be processed.

[0102] After forming the solid electrolyte slurry fluid and the electrode plate to be processed, S200 is performed to coat the solid electrolyte slurry on a surface of the electrode slurry layer of the electrode plate to be processed.

[0103] In one embodiment, a weight ratio of a total weight of the solid electrolyte and the binder in the solid electrolyte slurry fluid to a total weight of the active material, the conductive agent, the binder, and the solvent in the electrode slurry fluid is in a range of 0.1: 99.9 to 10: 90. For example, the weight ratio of the total weight of the solid electrolyte and the binder in the solid electrolyte slurry fluid to the total weight of the active material, the conductive agent, the binder, and the solvent in the electrode slurry fluid may be 0.1: 99.9, 0.5: 99.5, 1: 99, 2: 98, 3: 97, 4: 96, 5: 95, 6: 94, 7: 93, 8: 92, 9: 91, or 10: 90.

[0104] The weight ratio of a total weight of a solid electrolyte and a binder in the solid electrolyte slurry fluid to the total weight of an active material, a conductive agent, a binder, and a solvent in the electrode slurry fluid affects thickness of the porous skeleton structure. A smaller weight ratio results in a thinner porous skeleton structure and a reduced impact on the energy density of the battery. However, if the weight ratio is too small, the porous skeleton structure may not be formed. To balance the strength of the porous skeleton structure and the energy density of the battery, in one embodiment, the weight ratio is set to be in a range of 0.1: 99.9 to 10: 90, so that the porous skeleton structure has sufficient strength, kinetic characteristics of the battery are improved, and impact on the energy density of the battery is reduced.

[0105] In S300, the solid electrolyte slurry fluid layer is dried to obtain the first solid electrolyte slurry layer.

[0106] In S300, a rapid drying process may be employed to rapidly evaporate the solvent, thereby leaving pores and forming the porous skeleton structure. Because the solid electrolyte slurry is a homogeneous suspension in which the solvent is uniformly dispersed, pores formed after solvent removal are uniformly distributed and interconnected. The binder can bond solid electrolyte nanoparticles to form a porous skeleton, and the binder can also bond the porous skeleton structure to a surface of the electrode slurry layer to form a stable interfacial layer.

[0107] In one embodiment, the rapid drying process includes high-temperature drying or low-temperature drying.

[0108] In one embodiment, low-temperature drying refers to freeze-drying performed at a temperature between -20℃ and 0℃. For example, the freeze-drying temperature may be 0℃, -5℃, -10℃, -12℃, -15℃, -18℃, or -20℃. In one embodiment, the freeze-drying temperature is in a range of 0℃ to -10℃, for example, 0℃, -1℃, -2℃, -3℃, -4℃, -5℃, -6℃, -7℃, -8℃, -9℃, or -10℃.

[0109] In one embodiment, a freeze-drying scheme is introduced. When the solid electrolyte slurry fluid is freeze-dried, the solvent rapidly evaporates to form a porous structure, while the binder bonds and fixes the nanoparticulate solid electrolyte to form a porous skeleton structure. Since the solid electrolyte slurry fluid is coated on a surface of the dried electrode plate to be processed, the electrode plate to be processed remains a dense structure.

[0110] In one embodiment, high-temperature drying refers to drying the solid electrolyte slurry fluid at a temperature between 60℃ and 130℃. For example, the high-temperature drying temperature may be 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 100℃, 105℃, 120℃, 125℃, or 130℃. The temperature range for high-temperature drying should be higher than a volatilization temperature of the solvent and lower than a volatilization temperature of the binder. In one embodiment, the high-temperature drying is performed at 60℃ to 80℃, for example, at 60℃, 62℃, 63℃, 65℃, 67℃, 68℃, 70℃, 72℃, 73℃, 75℃, 77℃, 78℃, or 80℃.

[0111] In a high-temperature drying process, the electrode plate to be processed and the solid electrolyte slurry fluid coated thereon are dried at a relatively high temperature, so that solvent in the solid electrolyte slurry fluid can volatilize as quickly as possible. A processing duration of a high-temperature drying process is longer than a processing duration of a low-temperature drying process, and nanoparticle agglomeration may occur. As a result, pores of the formed porous skeleton structure are relatively small, and the thickness of the first solid electrolyte slurry layer is relatively small, thereby having a relatively small impact on the volume of the battery cell structure. However, a greater amount of solid electrolyte slurry fluid is required to ensure that the porous skeleton structure having a desired thickness and homogeneity is formed on a surface of the electrode plate.

[0112] In one embodiment, a cathode plate includes a plate to be processed and a first solid electrolyte slurry layer. That is, the cathode plate is formed using S100 to S300 described above. The forming method further includes arranging a separator on a surface of the first solid electrolyte layer and arranging an anode plate on a surface of the separator facing away from the first solid electrolyte layer.

[0113] In one embodiment, an anode plate includes a plate to be processed and a first solid electrolyte slurry layer. That is, the anode plate is formed using S100 to S300 described above. The forming method further includes arranging a separator on a surface of the first solid electrolyte layer and arranging a cathode plate on a surface of the separator facing away from the first solid electrolyte layer.

[0114] In one embodiment, both the anode plate and the cathode plate include a plate to be processed and a first solid electrolyte slurry layer. The forming method further includes sequentially stacking an anode plate including a plate to be processed and a first solid electrolyte slurry layer, a separator, and a cathode plate including a plate to be processed and a first solid electrolyte slurry layer. The separator is arranged between the two first solid electrolyte slurry layers.

[0115] In one embodiment, a concentration of a solid electrolyte slurry fluid for forming an anode plate and a concentration of a solid electrolyte slurry fluid for forming a cathode plate may be the same or different. The concentrations affect a porosity of the first solid electrolyte slurry layer of the anode plate and a porosity of the first solid electrolyte slurry layer of the cathode plate, thereby affecting lithium-ion transport efficiency. In practical applications, the concentrations may be adjusted according to lithium-ion transport efficiencies at the anode plate and at the cathode plate, so that the lithium-ion transport efficiencies at the anode plate and at the cathode plate match.

[0116] For example, a solid electrolyte slurry may be coated simultaneously on a surface of a plate to be processed of an anode plate and on a surface of a plate to be processed of a cathode plate, and the coated plates may be dried simultaneously to form the anode plate and the cathode plate concurrently. Thereafter, the anode plate, a separator, and the cathode plate are sequentially stacked to form a battery cell structure.

[0117] The present disclosure is further described in detail below with reference to specific embodiments but should not be construed as limiting the present disclosure. Without departing from the spirit and substance of the present disclosure, modifications or substitutions made to the methods, steps, or conditions of the present disclosure fall within the scope of the present disclosure.

[0118] Embodiment 1:

[0119] Referring to FIG. 11, in S410, nanoparticles of lithium aluminum titanium phosphate (LATP) and polyvinylidene fluoride (PVDF) are prepared at a weight ratio of 98: 2. The nanoparticles of LATP and PVDF are uniformly mixed with N-methylpyrrolidone as a solvent to form a homogeneous solid electrolyte slurry fluid.

[0120] In S420, an anode slurry fluid is prepared. For example, a lithium salt, polyvinylidene fluoride (PVDF) , N-methylpyrrolidone, and the like are mixed at a predetermined weight ratio to obtain the anode slurry fluid. The anode slurry fluid is coated on one surface or two surfaces of a current collector structure. After drying, with or without calendering, an anode plate to be processed is obtained.

[0121] A cathode slurry fluid is prepared. For example, a silicon-containing material, carboxymethyl cellulose, ethanol, and the like are mixed at a predetermined weight ratio to obtain the cathode slurry fluid. The cathode slurry fluid is coated on one surface or both surfaces of the current collector structure. After drying, with or without calendering, a cathode plate to be processed is obtained.

[0122] In S430, a solid electrolyte slurry fluid is uniformly coated on a surface of the anode plate to be processed and a surface of the cathode plate to be processed, thereby obtaining a wet anode plate and a wet cathode plate.

[0123] In S440, at -9℃, freeze-drying is performed on the anode plate to be processed and the cathode plate to be processed that are coated with the solid electrolyte slurry fluid, so that a solvent in the wet electrode plates rapidly volatilizes and a porous skeleton structure is formed in situ on surfaces of the plates to be processed. The porous skeleton structure includes a solid electrolyte and a binder.

[0124] In S450, the dried anode plate and the dried cathode plate are cut into electrode plates of suitable sizes, and stacking is performed. As shown in FIG. 9, a battery cell group includes two battery cell structures, and a battery cell structure includes an anode plate, a cathode plate, and a separator arranged between the anode plate and the cathode plate. In a battery cell group, anode plates of the two battery cell structures are arranged opposite one another with a first conductive foil therebetween. A cathode plate of a battery cell structure in one battery cell group is arranged opposite a cathode plate of a battery cell structure in another battery cell group with a second conductive foil therebetween.

[0125] After a stacking operation, an electrode core is obtained, that is, a plurality of stacked battery cell groups.

[0126] In S460, the plurality of stacked battery cell groups is assembled into a packaging pouch, and an electrolyte is injected into the packaging pouch. Thereafter, packaging, pressure formation, capacity grading, and the like are performed to finally obtain a battery. The pressure formation refers to performing charge / discharge cycles on a battery under a predetermined pressure condition during battery forming so that internal components including electrode materials and an electrolyte sufficiently contact and react to form a stable solid electrolyte interphase (SEI) film. During pressure formation, because the porous skeleton structure has relatively low strength, in one embodiment, the applied pressure may be controlled to be 0.5–0.8 times a pressure used in a conventional scheme. For example, the applied pressure is controlled to be about 0.7–1.5 MPa to reduce a risk of crushing the porous skeleton structure.

[0127] Embodiment 2:

[0128] A difference from Embodiment 1 is that, in S410, nanoparticles of lithium aluminum titanium phosphate (LATP) and polyvinylidene fluoride (PVDF) are combined at a weight ratio of 98: 2. Next, the nanoparticles of LATP and PVDF are uniformly mixed with N-methylpyrrolidone as a solvent to obtain a homogeneous solid electrolyte slurry fluid for an anode.

[0129] The nanoparticles of LATP and carboxymethyl cellulose are also combined at a weight ratio of 98: 2. The nanoparticles of LATP and carboxymethyl cellulose are uniformly mixed with ethanol as a solvent to obtain a homogeneous solid electrolyte slurry fluid for a cathode.

[0130] In S420, the anode solid electrolyte slurry fluid is coated on a surface of the anode plate to be processed, and the cathode solid electrolyte slurry fluid is coated on a surface of the cathode plate to be processed.

[0131] In S430, the wet electrode plates may be dried at 70℃ to remove the solvent to obtain a porous skeleton structure and obtain an anode plate and a cathode plate.

[0132] FIG. 12 illustrates a fifth schematic view of a battery cell structure consistent with various embodiments of the present disclosure. The first solid electrolyte slurry layer 230 having an in-situ-grown porous skeleton structure is formed between the anode plate to be processed 610 and a separator 300. The first solid electrolyte slurry layer 430 having an in-situ-grown porous skeleton structure is formed between the cathode plate to be processed 620 and a separator 300. FIG. 12 shows an electron microscope image of the porous skeleton structure. As shown in FIG. 12, the porous skeleton structure includes a plurality of interconnected pores, and the pores provide fluid communication between the plate to be processed and the separator.

[0133] As disclosed, the electrode structure, the battery cell structure using the electrode structure, the battery and the method for forming the battery cell structure provided by the present disclosure at least realizes the following beneficial effects.

[0134] Compared with an electrode plate that includes only a current collector structure and an electrode slurry layer, in the embodiments of the present disclosure, a porous lithium-ion skeleton structure is formed in situ on a surface of the electrode slurry layer to form a stable interfacial layer, thereby improving interfacial characteristics of a silicon cathode, and enabling weight reduction while improving interfacial kinetics of a silicon cathode battery. In addition, the skeleton structure accommodates a portion of electrolyte therein so that, in a low-temperature environment, lithium ions are mainly conducted through the skeleton structure, and, at normal and high temperatures, lithium ions are conducted through both the skeleton and the electrolyte, thereby improving low-temperature charge / discharge power of the battery and effectively enhancing user experience. In addition, the porous skeleton structure can also protect an anode plate. Moreover, because the improved interfacial kinetics interface originates from the newly added porous skeleton structure, interfaces will not be fractured due to repeated expansions of the silicon cathode, nor will kinetics be affected by a destruction of a SEI film on surfaces of individual particles.

[0135] It should be noted that the various embodiments provided in the present disclosure are based on a same inventive concept. The technical features described in the embodiments may be combined in any manner, provided that no conflict arises.

[0136] The above description is merely of preferred embodiments of the present disclosure and is not intended to limit the protection scope of the present disclosure. Any modifications, equivalent substitutions, or improvements made within the spirit and principles of the present disclosure are intended to be included within the protection scope of the present disclosure.

Claims

1.An electrode plate structure, comprising:a current collector structure;an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure; anda first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure,the first solid electrolyte slurry layer being formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer.2.The electrode plate structure according to claim 1, wherein:the first solid electrolyte slurry layer is coated on a surface of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure, the plurality of pores cause the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure; anda weight ratio of solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer to electrode slurry in the electrode slurry layer is from 0.1: 99.9 to 10: 90; and / orthe solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer includes a binder and solid electrolyte of nanoparticles, and a weight ratio of the solid electrolyte to the binder is from 99.5: 0.5 to 90: 10.3.The electrode plate structure according to claim 1, further comprising a second solid electrolyte slurry layer coated on a surface of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure, wherein:the first solid electrolyte slurry layer is coated on a surface of the second solid electrolyte slurry layer facing away from the electrode slurry layer; andthe electrode slurry layer includes a portion of solid electrolyte slurry in the second solid electrolyte slurry layer infiltrated thereinto; and / ora thickness of the first solid electrolyte slurry layer is 10 μm ± 2 μm.4.The electrode plate structure according to claim 1, wherein a thickness ratio of the electrode slurry layer to the first solid electrolyte slurry layer is from 100: 0.5 to 100: 10.5.The electrode plate structure according to claim 1, wherein the first solid electrolyte slurry layer partially covers a surface of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure and has a gridline structure.6.The electrode plate structure according to claim 1, wherein the first solid electrolyte slurry layer partially covers a surface of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure and has a mesh structure including a plurality of first gridlines and a plurality of second gridlines that intersect to form the mesh structure.7.The electrode plate structure according to claim 1, wherein the current collector structure is a composite-layer structure formed by sequentially stacking a first metal layer, a polymer intermediate layer, and a second metal layer.8.A battery cell structure, comprising an anode plate, a cathode plate, and a separator arranged between the anode plate and the cathode plate, wherein:an electrode plate structure of the anode plate and / or the cathode plate includes the electrode plate structure according to claim 1.9.The battery cell structure according to claim 8, wherein:the separator is arranged between the first solid electrolyte slurry layer of the anode plate and the first solid electrolyte slurry layer of the cathode plate, and each first solid electrolyte slurry layer is coated on the surface of the corresponding electrode slurry layer facing away from the corresponding current collector structure; orthe electrode plate structure further includes a second solid electrolyte slurry layer coated on a surface of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure, the first solid electrolyte slurry layer is coated on a surface of the second solid electrolyte slurry layer facing away from the electrode slurry layer, and a portion of a solid electrolyte slurry in the second solid electrolyte slurry layer infiltrates into the electrode slurry layer.10.The battery cell structure according to claim 8, further comprising at least one of:a weight ratio of solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer to electrode slurry in the electrode slurry layer being from 0.1: 99.9 to 10: 90;the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer including a binder and a solid electrolyte of nanoparticles, a weight ratio of the solid electrolyte to the binder being from 99.5: 0.5 to 90: 10; anda thickness of the first solid electrolyte slurry layer being 10 μm ± 2 μm.11.The battery cell structure according to claim 9, further comprising at least one of:a weight ratio of solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer to electrode slurry in the electrode slurry layer being from 0.1: 99.9 to 10: 90;the solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer including a binder and a solid electrolyte of nanoparticles, a weight ratio of the solid electrolyte to the binder being from 99.5: 0.5 to 90: 10; anda thickness of the first solid electrolyte slurry layer being 10 μm ± 2 μm.12.The battery cell structure according to claim 8, wherein:the plurality of pores causes the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure, anda thickness of the first solid electrolyte slurry layer on the anode plate is the same as or different from a thickness of the first solid electrolyte slurry layer on the cathode plate; and / ora weight ratio of a solid electrolyte to a binder in the first solid electrolyte slurry layer on the anode plate is the same as or different from a weight ratio of a solid electrolyte to the binder in the first solid electrolyte slurry layer on the cathode plate; and / ora binder in a solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer on the anode plate is different from a binder in a solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer on the cathode plate.13.The battery cell structure according to claim 9, wherein:the plurality of pores causes the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure, anda thickness of the first solid electrolyte slurry layer on the anode plate is the same as or different from a thickness of the first solid electrolyte slurry layer on the cathode plate; and / ora weight ratio of a solid electrolyte to a binder in the first solid electrolyte slurry layer on the anode plate is the same as or different from a weight ratio of a solid electrolyte to the binder in the first solid electrolyte slurry layer on the cathode plate; and / ora binder in a solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer on the anode plate is different from a binder in a solid electrolyte slurry in the first solid electrolyte slurry layer on the cathode plate.14.A battery, comprising:a packaging housing formed with an accommodating cavity for filling with an electrolyte solution; anda plurality of battery cell groups stacked in the accommodating cavity, wherein:a battery cell group of the plurality of battery cell groups includes two battery cell structures, a battery cell structure includes an anode plate, a cathode plate, and a separator arranged between the anode plate and the cathode plate;an electrode plate structure of the anode plate and / or the cathode plate includes:a current collector structure,an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure, anda first solid electrolyte slurry layer arranged on a side of the electrode slurry layer facing away from the current collector structure,the first solid electrolyte slurry layer being formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer; andin the battery cell group, the anode plates of the two battery cell structures are arranged opposite one another with a first conductive foil interposed therebetween, and the cathode plates of the battery cell structures in adjacent battery cell groups are arranged opposite one another with a second conductive foil interposed therebetween.15.The battery according to claim 14, wherein:the plurality of pores causes the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure, and the electrolyte solution is filled in the plurality of pores of the porous skeleton structure;when an ambient temperature is lower than a preset temperature, lithium ions are transported between the anode plate and the cathode plate through the porous skeleton structure;when the ambient temperature is higher than the preset temperature, the lithium ions are transported between the anode plate and the cathode plate through the porous skeleton structure and the electrolyte solution; and / orthe first solid electrolyte slurry layer is formed by performing a high-temperature drying process or a low-temperature drying process for a preset duration.16.The battery according to claim 15, wherein the preset temperature is at or below -15℃.17.A method for forming a battery cell structure, comprising:mixing a solid electrolyte, a binder, and a solvent to obtain a solid electrolyte slurry fluid;coating the solid electrolyte slurry fluid on a surface of an electrode slurry layer of an electrode plate to be processed, the electrode plate to be processed including a current collector structure and an electrode slurry layer coated on a first surface of the current collector structure;drying the solid electrolyte slurry fluid by a high-temperature drying process or a low-temperature drying process to obtain a first solid electrolyte slurry layer coated on the electrode slurry layer; andthe first solid electrolyte slurry layer being formed with a plurality of pores in communication with the electrode slurry layer, and the plurality of pores causing the first solid electrolyte slurry layer to form a porous skeleton structure.18.The method according to claim 17, further comprising:arranging a separator between an anode plate and a cathode plate, both the anode plate and the cathode plate including a respective first solid electrolyte slurry layer facing the separator; andstacking, in sequence, the anode plate, the separator, and the cathode plate.19.The method according to claim 17, wherein the low-temperature drying is performed at a temperature between -20℃ and 0℃ and the high-temperature drying is performed at a temperature between 60℃ and 130℃.20.The method according to claim 17, further comprising assembling a plurality of stacked battery cell groups into a packaging pouch, injecting an electrolyte into the packaging pouch, and performing pressure formation under an applied pressure.

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