【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于电化学蓄电池的电极、一种包括这样的电极的电化学蓄电池以及一种用于制造电极的方法。
技术介绍
1、电化学蓄电池是基于电化学的蓄能器，其特别是可以重复充电并且适于存储电能并提供给用电器，例如车辆中的用电器。
2、电化学蓄电池的性能的决定因素是可实现的能量密度、使用寿命以及可用的充电率和放电率，后者尤其在车辆应用中尤为重要，并且应尽可能高。然而，可用的充电率和放电率受各种效应限制，尤其受充电和放电过程期间可预期的温度变化以及受老化效应限制。
3、电化学蓄电池具有至少两个不同的电极，即正电极（阴极）和负电极（阳极）。这些电极中的每个电极都具有至少一种活性材料，可选地连同添加剂如电极粘合剂和导电性添加剂一起，所述活性材料被施加到相应电极的导电载体上。作为导电载体，尤其使用实心的、非多孔的且固定的、由铝（用于正电极）或铜（用于负电极）构成的集流体箔，其在技术用语中也称为“实心箔”。气体和液体电解质不能渗透这种集流体箔。
4、电极特别是以电极线圈（也称为“果冻卷（jelly roll）”）的形式存在，用于使用在电化学蓄电池中，其中，在每个阴极和阳极之间布置有用于电绝缘的分离器。
5、在电化学蓄电池的制造过程中必要的是，电极线圈在置入到壳体中之后用电解质浸透，其中需要一定的作用时间，以便确保直至边界面的电极内部空隙都得到足够且均匀的润湿。
6、在此已经证实，在已知的电化学蓄电池中通常不能实现完全润湿。特别是在电化学蓄电池的中心可以观察到，在最不利的情况下，该中心基
7、为了克服这种效应，已知的方法有延长电解质的作用时间、在负压的作用下引入电解质、改变电解质的成分使其流动性更强、和/或在电化学蓄电池的电极内设置孔。所有这些解决方案的共同点是，它们是复杂的，限制了配方灵活性和/或过度降低了电化学蓄能器的能量密度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，提供一种改进电化学蓄电池的润湿特性的可能性。
2、根据本专利技术，该目的通过一种用于电化学蓄电池的电极来解决，所述电极包括具有用于电极涂层的涂覆区域的集流体箔，所述涂覆区域包括外部区域和中心区域。涂覆区域的外部区域比涂覆区域的中心区域更靠近集流体箔的外棱边。电极涂层在外部区域中具有至少一个电解质传导区域，电化学蓄电池在所述电解质传导区域中的电解质的扩散速度高于在电解质传导区域之外的电极涂层中的扩散速度。
3、外棱边是集流体箔的这样的棱边，该棱边平行于集流体箔的纵向方向延伸，当电极被加工成电极线圈或果冻卷时，集流体箔（进而电极也）沿着该棱边被卷起。
4、本专利技术基于这样的基本构思，即通过有针对性地将电解质传导区域引入到电极涂层中来提高电极的润湿性，所述电解质传导区域允许电解质沿着这些电解质传导区域比在这些区域之外更快地扩散。可以说，这在电极涂层中打造了“电解质高速公路”。
5、根据本专利技术的电极的改善的润湿性可以在与常规电极涂层的比较中显示出来。为此，向两个具有相同电极设计、即相同长度并且具有相同电极涂层的电芯填充成分相同的电解质。这两个电芯之间的区别仅在于，制造的传统的电极没有根据本专利技术的电解质传导区域。电解质的扩散速度的差异可以由稳定的或波动的、即仍然升高的开路电压（ocv值）表示。通过打开电芯，在非根据本专利技术的电芯中，可以通过电极上的不同变色区域或者甚至局部电镀来发现差异。
6、在活性电芯之外，可以将干燥的比较电极以下涂层边缘置于具有电解质或作为流动介质的类似液体的玻璃中，所述玻璃例如可以掺有着色剂或造影剂。在这种情况下，电解质的流动介质前沿以不同的速度移动。如果流动介质的移动在视觉上无法证实，则可以对比较电极进行进一步的测试。例如可以通过edx分析证实，添加给电解质或流动介质的特定固体在预给定的时间之后的移动距离。针对edx分析，使流动介质的液体组分蒸发，而所添加的固体保留在电极中。
7、电解质传导区域设置在电极涂层的区域中，这些区域在电极的稍后的安装位置中配属于电极线圈的上侧或下侧，也就是可以被可靠地供应电解质的那些区域。在电极线圈的上侧的情况下，供应电解质通过如下方式实现，即，通常电解质通过填充开口从上方填充到电化学蓄电池的蓄电池壳体中，而下侧通过如下方式被供应电解质，即，电解质在电极线圈和壳体的侧面之间在重力作用下向下流动。
8、根据本专利技术的电极的设计方案确保了，一方面影响电解质的扩散速度，并且因此也能够实现电极涂层的中心区域的优化润湿，另一方面不过度降低具有根据本专利技术的电极的电化学蓄电池的能量密度，因为仅在电解质传导区域中需要与电极涂层匹配。因此，能够实现在润湿性和能量密度之间的优化折衷。
9、电解质传导区域可以是外部区域的部分区域。替代地，整个外部区域也可以形成电解质传导区域。
10、外部区域尤其占据集流体箔的涂覆区域面积的10%至40%，而涂覆区域的其余部分由中心区域形成。
11、在一个设计方案中，电极涂层在电解质传导区域中包括纤维材料。纤维材料用于将电解质在纤维材料上或内部输送穿过电极涂层。换句话说，电解质在一定程度上在纤维材料上被“引导穿过”电解质传导区域。
12、纤维材料可以包括玻璃纤维和/或纤维素纤维或由其组成。
13、也可以使用导电纤维材料。以这种方式，同时可以通过纤维材料影响电极涂层的电气特性。作为导电纤维材料，例如可以使用金属化的玻璃纤维或导电碳纤维，例如所谓的“气相生长碳纤维”。
14、在另一设计方案中，电极涂层在电解质传导区域中包括对电解质具有吸收性的多孔材料。在这种情况下，通过由多孔材料引起的吸收作用提高了电解质的扩散速度。
15、术语“吸收性”在此理解为，多孔材料能够将电解质吸收到多孔材料的孔中。
16、多孔材料可以是碳材料。特别地，碳材料选自碳气凝胶、介孔碳、大孔碳、通过模板合成制备的碳及其组合。
17、一种合适的碳材料的实例可从贺利氏公司（heraeus）购得，其名称为“porocarb”。
18、术语“中孔碳”在这里是指孔径在2 nm至50 nm范围内的碳材料，而“大孔碳”是孔径大于50 nm的碳材料。
19、碳材料也可以具有分级的孔体系，其中孔径在纳米范围内的较小的孔位于孔径在微米范围内的较大的孔的壁中。例如，具有分级孔体系的碳材料是所谓的“克罗尔碳”。
20、在又一设计方案中，电极涂层在电解质传导区域中具有一个或多个凹陷。凹陷在电极涂层的表面上提供限定的空隙，这些空隙可以由电解质填充。换句话说，凹陷可以用作一种用于电解质的“收集容器”，电解质可以从该收集容器扩散到电极涂层的其他区域中。
21、凹陷尤其具有基本上长形的外轮廓，所述外轮廓从集流体箔的外棱边指向中心区域的方向。也就是说，凹陷尤其在该方向（也称作为宽度方向）上具有比在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电化学蓄电池（12）的电极（14），所述电极包括具有用于电极涂层（20）的涂覆区域（22）的集流体箔（16），所述涂覆区域包括外部区域（24）和中心区域（26），其中，所述涂覆区域（22）的外部区域（24）比所述涂覆区域（22）的中心区域（26）更靠近所述集流体箔（16）的外棱边（28），并且
2.根据权利要求1所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区域（34）中包括纤维材料。
3.根据权利要求1或2所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区域（34）中包括对电解质（38）具有吸收性的多孔材料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区域（34）中具有一个或多个凹陷（40）。
5.根据权利要求4所述的电极（14），其中，所述凹陷（40）中的至少一个凹陷具有朝向所述电极涂层（20）的中心区域（26）的方向逐渐变细的外轮廓。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区
7.一种电化学蓄电池（12），包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的电极（14）。
8.一种用于制造电化学蓄电池（12）的根据权利要求1至6中任一项所述的电极（14）的方法，所述方法包括在所述集流体箔（16）的涂覆区域（22）上涂覆和/或处理电极涂层（20），使得所述电极涂层（20）包括不同的区域，所述不同的区域为电解质（38）提供不同的扩散速度，其中，所述不同的区域包括至少一个外部区域（24）和中心区域（26）。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电极涂层（20）的成分在所述不同的区域内有所不同。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述电极涂层（20）利用具有结构化的辊表面（66）的辊（64）压延。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于电化学蓄电池（12）的电极（14），所述电极包括具有用于电极涂层（20）的涂覆区域（22）的集流体箔（16），所述涂覆区域包括外部区域（24）和中心区域（26），其中，所述涂覆区域（22）的外部区域（24）比所述涂覆区域（22）的中心区域（26）更靠近所述集流体箔（16）的外棱边（28），并且
2.根据权利要求1所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区域（34）中包括纤维材料。
3.根据权利要求1或2所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区域（34）中包括对电解质（38）具有吸收性的多孔材料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电极（14），其中，所述电极涂层（20）在所述电解质传导区域（34）中具有一个或多个凹陷（40）。
5.根据权利要求4所述的电极（14），其中，所述凹陷（40）中的至少一个凹陷具有朝向所述电极涂层（20）的中心区域（26）的方向逐渐变细的外轮廓。
6.根据...
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