提供用于制造锂离子电池的电极膜的方法和制造锂离子电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种提供用于制造锂离子电池的电极膜(14、22、24、144、154)的方法，其中，提供具有电极材料的涂层(10、34、38、120、120

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供用于制造锂离子电池的电极膜的方法和制造锂离子电池的方法


[0001]本专利技术涉及一种提供用于制造锂离子电池的电极膜的方法，其中提供具有电极材料涂层的金属膜，并且其中对电极材料涂层进行等离子体处理。此外，本专利技术涉及一种用于制造锂离子电池的方法，其中提供用于负电极的第一电极膜和用于正电极的第二电极膜，其中第一和第二电极膜在中间放置分离层的情况下相叠地布置成膜堆，并且其中该堆以液态电解质浸润。

技术介绍

[0002]在锂离子电池的制造中，例如，已知将用于正电极的涂覆有锂镍锰钴氧化物的铝箔和用于负电极的涂覆有石墨的铜箔在中间放置聚丙烯网形式的分离层的情况下相叠地布置成膜堆，将膜堆卷成圆柱形卷或折叠成矩形块，将卷或块设置在壳体中，并将电解质(例如溶解在碳酸亚乙酯中的锂盐)填充到壳体中，以使电极材料(即，锂镍锰钴氧化物的涂层或石墨涂层)以电解质浸润。
[0003]为了制造高性能且耐用的电池重要的是，尽可能完全地由所使用的电解质浸透电极材料，以便使锂离子在电池中具有高运动自由度。因此，必须特别小心地用电解质浸润电极材料，并且在制造过程中会花费一些时间。但这会导致锂离子电池的制造相对耗时，并且因此需要缩短电池的制造时间而不限制电池的性能。
[0004]为了减少用电解质浸润电极材料所需的时间，已经尝试通过电感性或电容性耦合的等离子体来处理低压室中的电极材料。这些尝试基于以下构思，即，在典型多孔的电极材料涂层的孔中产生等离子体，以便以这种方式提高表面能，从而改善以电解质的润浸。
[0005]然而，由于所需的低压室，该技术是相当复杂的并且无法在过程技术上有利地连续运行。此外，虽然通过低压等离子体处理实际上缩短了用于使电极材料完全浸透电解质的持续时间(浸润持续时间)，但是该时间优势通过进出低压室的导入和排出过程而部分地又被用尽。

技术实现思路

[0006]在此背景下，本专利技术的目的在于，提供一种用于制造锂离子电池的电极膜的更高效的提供方法以及一种用于制造锂离子电池的更高效的方法。
[0007]该目的根据本专利技术在一种提供用于制造锂离子电池的电极膜的方法中实现，其中提供具有电极材料涂层的金属膜，并且其中对电极材料涂层进行等离子体处理，其方式是通过将大气等离子体束施加至涂层以对电极材料涂层进行等离子体处理。
[0008]在基于本专利技术的研究中已经证实，以这种方式可以在用电解质浸润电极材料时实现显著的时间节省效果。
[0009]这是出人意料的，因为至今业界都认为，为了显著节省时间,电极材料在用电解质浸润时必须基本上在其整个体积上，也就是说在涂层的整个厚度上进行等离子体处理。因
为在大气压力下在电极材料的孔中包含的气体的背压反向作用于等离子体的浸入并且因此仅允许相当表面的等离子体处理，所以至今为止认为，只有真空等离子体处理才能产生期望的结果。
[0010]然而，如现在已经证实的那样，借助于大气等离子体束对电极材料进行相对表面的处理已经足以在电极材料对电解质的吸收能力方面产生显著的效果,并且因此能够在没有复杂且昂贵的真空环境的情况下在制造锂离子电池时实现所期望的时间节约效果。
[0011]因此,用大气等离子体束处理电极材料以减少用电解质完全浸透电极材料的持续时间完全与迄今为止的思路相反。
[0012]此外，根据本专利技术,上述目的在用于制造锂离子电池的方法中实现，其中，提供用于负电极的第一电极膜和用于正电极的第二电极膜，其中第一和第二电极膜在中间放置分离层的情况下相叠地布置成膜堆，并且其中该膜堆以液态电解质浸润，实现方式为借助前述方法提供第一和/或第二电极膜。
[0013]换言之，在用于制造锂离子电池的方法中提供用于负电极的第一电极膜和用于正电极的第二电极膜，第一和第二电极膜在中间放置分离层的情况下相叠地布置成膜堆并且膜堆以液体电解质浸润，其中，第一和/或第二电极膜通过如下方式提供，即，提供具有由电极材料构成的相应的涂层的相应的金属膜，并且由电极材料构成的涂层通过施加大气等离子体束进行等离子体处理。
[0014]用于负电极的第一电极膜尤其具有带有负电极的电极材料涂层的金属膜，并且用于正电极的第二电极膜尤其具有带有正电极的电极材料涂层的金属膜。考虑例如塑料网作为分离层，例如聚丙烯网。作为电解质，可使用例如锂盐，如六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)或双草酸硼酸锂(LiBOB)，其溶解在无水非质子性溶剂,如例如，碳酸乙烯酯中。
[0015]除了第一和第二电极膜和分离层之外，膜堆还可以包括其它层，尤其是绝缘层，以便在卷起或折叠膜堆时避免电极膜的不期望的接触并因此避免短路。
[0016]在用液态电解质浸润所述堆之前，膜堆尤其可以卷起或折叠并且优选装入电池壳体中。
[0017]接下来对上述电极膜的提供方法和上述锂离子电池的制造方法的各种实施方式进行说明，其中，各个实施方式既能够应用于制造锂离子电池的电极膜的提供方法，也可以应用于制造锂离子电池的方法，并且还能够相互结合。
[0018]在第一实施方式中，通过将电极材料施加到金属膜上，尤其是以水基悬浮液的形式，并且干燥并辊轧，尤其是压延施加到金属膜上的电极材料而提供具有电极材料涂层的金属膜，其中在辊轧，尤其是压延之后对电极材料的涂层进行等离子体处理。
[0019]为了获得具有均匀的薄的电极材料涂层的电极膜，可以将施加在金属膜上的电极材料压延。在这种情况下，优选在这种压延之后才进行用大气等离子体束的等离子体处理，因为在等离子体处理之后的压延将导致通过等离子体处理实现的表面处理的弱化。
[0020]但是，在一个替代的实施方式中，等离子体处理也可以在压延之前进行。由于电极材料在压延之前还未被压制，因此在一些情况下可以实现更深地浸入电极材料涂层中的等离子体处理。
[0021]如果在辊轧、尤其是压延之后进行等离子体处理，则不一定需要直接在辊轧或压延之后进行等离子体处理，而是可以在辊轧或压延与等离子体处理之间进行其他方法步
骤，例如电极材料涂层的进一步干燥，例如真空干燥。
[0022]电极材料例如可以以浆料的形式施加到金属膜上。为此目的，将原本的电极材料和液体的混合物、尤其是悬浮液施加到金属膜上。例如，通过干燥除去液体，使得电极材料的涂层保留在金属膜上。
[0023]在另一实施方式中，电极材料的涂层是多孔的。以这种方式，电解质可以良好地浸入电极材料的涂层中并且借助大气等离子体束的等离子体处理的效果可以发挥其作用。
[0024]在一个实施方式中，将铝箔或铜箔用作金属膜。铝箔尤其用于提供正电极的电极膜，即，放电过程中的阴极。铜箔尤其用于提供负电极的电极膜，即放电过程中的阳极。
[0025]在另一个实施方式中，电极材料涂层包含一种或多种以下化合物，或优选由至少90重量％的以下化合物组成：锂
‑
钴(III)氧化物(LiCoO2)、锂
‑
镍
‑
锰
‑
钴氧化物(例如LiNi
x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种提供用于制造锂离子电池的电极膜(14、22、24、144、154)的方法，其中，提供具有电极材料(4、118)的涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)的金属膜(2、32、36、110、110
’
)，并且其中，对电极材料(4、118)的涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)进行等离子体处理，其特征在于，对电极材料(118)的涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)进行等离子体处理，其方式是，为涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)施加大气等离子体束(16、80、146)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供具有电极材料(4、118)的涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)的金属膜(2、32、36、110、110
’
)，其方式是将电极材料(4、118)涂覆到金属膜(2、32、36、110、110
’
)上并且对施加到所述金属膜(2、32、36、110、110
’
)上的电极材料(4、118)进行干燥并且进行压延，并且在压延之后对电极材料(4、118)的涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)进行等离子体处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，电极材料(4、118)的涂层(10、34、38、120、120
’
、130、130
’
)是多孔的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用铝箔或...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：普思玛等离子处理设备贸易上海有限公司，
类型：发明
国别省市：