用于制造用于锂离子电池的阳极的方法以及锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种用于制造用于锂离子电池的阳极(10)的方法，所述方法包括下述步骤：提供阳极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造用于锂离子电池的阳极的方法以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及一种用于制造用于锂离子电池的阳极的方法以及一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]在下文中，术语“锂离子电池”同义地用于所有在现有技术中常用的、用于含锂的原电池和单体的名称，例如锂电池、锂单体、锂离子单体、锂聚合物单体和锂离子电池单体和锂离子蓄电池。尤其是包括可再充电电池(二次电池)。术语“电池”和“电化学单体”也同义地用于术语“锂离子电池”和“锂离子单体”。
[0003]锂离子电池具有至少两个不同的电极，即正极(阴极)和负极(阳极)。每个电极包括至少一种活性材料，可选地含有添加物如电极粘合剂和导电添加物。
[0004]在制造锂离子电池期间，以电解质充分润湿所使用的电极对于锂离子电池可达到的性能特征、如电流承载能力、最大充电和放电电流、循环稳定性和/或使用寿命而言至关重要。
[0005]电极的活性材料以及存在的钝化材料分别施加在载体箔上，所述载体箔一般由金属制成并且用于相应电极的电接触。这种箔对于电解质而言是不可透过的，因此可妨碍、减少和/或减缓通过电解质对电极的完全润湿。
[0006]为了改善润湿特性，在现有技术中已知具有预制的开口的载体箔，所述开口允许电解质穿过载体箔并且以这种方式改善润湿特性。
[0007]然而，这种载体箔具有如下缺点：由于存在开口，所述载体箔的机械稳定性和承载能力降低，由此在制造和/或处理电极期间可能发生损伤和/或变形。可能还需要耗费的电极制造过程，以防止施加到载体箔上的覆层物质通过存在的开口滴落和避免污物积聚在开口中。此外，具有预制的开口或多孔性的载体箔如孔箔或金属板网比没有这种开口的简单的载体箔更昂贵。

技术实现思路

[0008]本专利技术的任务是提供一种具有良好的润湿特性的用于制造阳极的可行方案。此外，本专利技术的任务是提供一种具有良好的性能特征的锂离子电池。
[0009]本专利技术的任务通过一种用于制造用于锂离子电池的阳极的方法来解决，所述方法包括下述步骤：提供阳极
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集电器
‑
载体箔并且将包括颗粒状的辅助材料的覆层物质施加到阳极
‑
集电器
‑
载体箔的至少一侧上。接着，压实所述覆层物质以在阳极
‑
集电器
‑
载体箔上形成阳极膜，在压实覆层物质时，阳极
‑
集电器
‑
载体箔被颗粒状的辅助材料穿孔。
[0010]根据本专利技术，阳极
‑
集电器
‑
载体箔在制造阳极期间在原位被设置至少一个开口，所述至少一个开口能实现以电解质对借助根据本专利技术的方法制造的阳极的出色的可润湿性。以这种方式可以实现：一旦阳极被安装在锂离子电池中，就以电解质快速、均匀并且完全地润湿阳极。
[0011]同时可以使用在现有技术中已知的没有预制的开口的商业上通用的阳极
‑
集电
器
‑
载体箔、如轧制的铜箔，其可在世界范围内任意且成本有利地购买。
[0012]此外产生如下优点：阳极
‑
集电器
‑
载体箔在制造阳极期间保持机械可承载性，从而不需要对用于制造阳极的生产线以及用于以这样的阳极组装锂离子电池的下游制造步骤进行耗费的调整。
[0013]阳极
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集电器
‑
载体箔尤其是铜箔并且用作阳极的电流导出体。
[0014]根据本专利技术，颗粒状的辅助材料必须比阳极
‑
集电器
‑
载体箔更硬，以便能够将阳极集电器
‑
载体箔穿孔。
[0015]术语“穿孔”在此和在下文中理解为产生至少一个开口，所述开口在阳极
‑
集电器
‑
载体箔的整个厚度上延伸。
[0016]覆层物质的压实可以通过所有在现有技术中已知的方法进行。尤其是借助于压延机压实覆层物质。
[0017]在横截面中(即平行于阳极
‑
集电极
‑
载体箔的已涂覆有覆层物质的主表面)，开口可以具有每种任意形状，例如圆形、弧形和/或多边形。横截面的形状基本上与颗粒状的辅助材料的形态以及所使用的用于压实覆层物质的方法有关。
[0018]为了简化对阳极
‑
集电器
‑
载体箔的穿孔，覆层物质尤其是这样施加到阳极
‑
集电器
‑
载体箔上，使得颗粒状的辅助材料在压实之前直接与阳极
‑
集电器
‑
载体箔邻接。
[0019]当然，覆层物质可以仅在一侧或在两侧施加到阳极
‑
集电器
‑
载体箔上。
[0020]颗粒状的辅助材料可以选自如下组，所述组包括锂离子导体、Al2O3、TiO2、B2O3、勃姆石、人造金刚石粉及其组合。
[0021]“锂离子导体”在此理解为如下化合物，其能够传导锂离子，但并非是锂离子电池的阳极活性材料。
[0022]锂离子导体可以包括具有钙钛矿结构的材料、具有石榴石结构的材料、具有源自LISICON的结构的材料、硫化物、氧化物和/或聚合物。
[0023]具有石榴石结构的适合的材料例如是Li7La3Zr2O
12
。
[0024]作为其结构源自LISICON(锂超离子导体)的材料，除了LISICON本身之外，例如可以考虑硫
‑
LISICON Li4‑
x
M1‑
y
M'
y
S4，其中M＝Si、Ge、P且M'＝P、Al、Zn、Ga、Sb，和/或通式为AMM'P3O
12
的NASICON(钠超离子导体)，其中A＝Li
+
、Na
+
、K
+
、Rb
+
、Cs
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Sr
2+
、Ba
2+
、H
+
、H3O
+
、NH
4+
、Cu
+
、Ag
+
、Pb
2+
、Cd
2+
、Mn
2+
、Co
2+
、Mn
2+
、Co
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Al
3+
、Ln
3+
、Ge
4+
、Zr
4+
、Hf
4+
或未被占据，M和M'＝二价、三价、四价或五价过渡金属离子，其选自Zn
2+
、Cd
2+
、Ni
2+
、Mn
2+...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制造用于锂离子电池的阳极(10)的方法，所述方法包括下述步骤：
‑
提供阳极
‑
集电器
‑
载体箔(12)，
‑
将包含颗粒状的辅助材料(22)的覆层物质施加到阳极
‑
集电器
‑
载体箔(12)的至少一个主表面(14、16)上，
‑
压实所述覆层物质以在阳极
‑
集电器
‑
载体箔(12)上形成阳极膜，在压实覆层物质时，阳极
‑
集电器
‑
载体箔(12)被颗粒状的辅助材料(22)穿孔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒状的辅助材料(22)选自如下组，所述组包括锂离子导体、Al2O3、TiO2、B2O3、勃姆石、人造金刚石粉及其组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述颗粒状的辅助材料(22)具有在2至10范围中的莫氏硬度、优选具有大于3至10的莫氏硬度。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆层物质包括添加物，所述添加物选自如下组，所述组包括合成石墨、天然石墨、碳纳米管、碳纤维、软碳、硬碳及其组合。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆层物质包括粘合...

【专利技术属性】
技术研发人员：荻原秀树，T，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：