包含粘合剂粘合的得自电极和隔膜的复合材料的电化学元件制造技术

本发明专利技术涉及一种包含至少一个单个电池的电化学元件，其中在平面隔膜上布置着电极，其中电极是利用至少一种粘合剂被施加到隔膜上的，且特征在于，电极是利用粘合剂与隔膜连接的。另外，描述了粘合剂用于生产包含至少一个单个电池的电化学元件的应用，其中在平面隔膜上布置着电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含粘合剂粘合的得自电极和隔膜的复合材料的电化学元件本专利技术涉及 一种包含至少一个单个电池(Einzelzelle )的电化学 元件，该电池具有布置在片状隔膜上的电极;一种生产包含至少一个单个 电池的电化学元件的方法，该电池具有布置在片状隔膜上的电极;还涉及 粘合剂用于生产包含至少 一个单个电池的电化学元件的应用，该电池具 有布置在片状隔膜上的电极。在多种情况下，锂-聚合物电池包含电池叠层，该叠层包含大量单个 电池。组成此种叠层的单个电池或单一元件通常是一种复合材料，该复 合材料由活性电极薄膜以及一或多个隔膜组成，其中活性电极薄膜优选 为金属集电极，在每种情况中，被夹在二半电极之间(通常用铝集电极， 特别是由延展的铝金属或多孔铝箔构成的集电极，制作正电极;并用铜集 电极，特别是由固态铜箔制成的集电极，制作负电极)。此种单个电池常 常^f皮制成双电池的形式，具有以下可能的顺序负电极/隔膜/正电极/隔膜 /负电极，或者正电极/隔膜/负电极/隔膜/正电极。电极通常是这样生产的，即，将活性物质、电极粘结剂如共聚物聚 偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)以及，若恰当的话，添加剂如导电改进 剂(一般用炭黑或石墨)放在有机溶剂如丙酮中剧烈混合，并将该混合物 施涂到适当集电极上。备有按此方式成形的集电极的电极箔，随后被施 加到优选非常薄、片状的隔膜，特别是薄膜状隔膜上，并按此方式被加 工成上述单个电池，特别是上面提到的双电池。可能的隔膜是，例如， 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),或PE与PP的多层顺序所组成的薄膜。电极荡通常被对中地贴到隔膜上，以便使隔膜外周具有不被电极材 料覆盖的边缘区。随后，大量单个电池或双电池可并联起来并〗皮此叠摞/人而形成上述 电池叠层，后者再接受一系列加工被引入到外壳，例如，由深度撑 压铝复合薄膜制成的外壳中，灌注电解质，外壳密封和最终成形以生产 出成品电池。备有集电极的电极箔往所提到的隔膜上的施加通常是在层压步骤 中实现的。在这里，电极在高压和高温下被压制到隔膜上去，正如，例 如，US-6,579,643或US-6,337,101中描述的。根据这些文献，聚烯烃隔膜首先被两面涂以粘结剂。该粘结剂包含，例如，PVdF-HFP(聚偏二氟 乙烯-六氟丙烯)共聚物和增塑剂，通常用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。涂胶 后的隔膜在热和压力作用下^f皮层压到电极上去。US-6,579,643指出，约 100°C的温度和20 ~ 30磅/英寸范围的压力是优选的层压参数。然而，近年来在如此层压加工的实施中遇到的问题日益增多，可归 因于为提高能量密度，特別是在锂-聚合物电池中，所使用的薄膜越来越 薄一一这一事实。当使用非常薄的隔膜时，隔膜有可能在层压期间存在 的高压和高温作用下被电极中存在的颗粒损伤或刺穿。因此，生产出的 电池常常处于至少潜在的短路危险之中。另外，隔膜常常在层压期间因高温而收缩，这也会导致在单个电池 边缘区域发生短路。本专利技术的目的是提供一种与现有技术公知电化学元件相比经过优 化的电化学元件，特别是就其保证不短路，以及也是由此而来的其安全 性能而言。这一目的是由具有权利要求1特征的电化学元件、具有权利要求19 特征的方法以及具有权利要求24特征的应用实现的。本专利技术电化学元 件以及本专利技术方法的优选实施方案在权利要求2~ 18以及20~23中做 了规定。在此将所有权利要求的措辞表达收入本说明作为参考。本专利技术电化学元件具有至少一个具有布置在片状隔膜上的电极的 单个电池。这些电极借助至少 一种粘合剂施加在隔膜上。该至少一个单个电池尤其是一种所谓的双电池。它优选地具有负电 极/隔膜/正电极/隔膜/负电极，或者正电极/隔膜/负电极/隔膜/正电极的顺 序。本专利技术电化学元件优选地具有介于隔膜与电极之间的粘合剂层。该 粘合剂层优选具有电绝缘性质，但允许惯用电解质透过。可优选的是， 粘合剂层完全覆盖电极与隔膜之间的区域，以便使电极沿其整个面积被 粘合剂粘合到隔膜上。在此种情况中，电极与隔膜之间不再有任何直接 接触点。在另一种优选的实施方案中，电极可仅沿部分区域(Teilberdchen ) 被粘合剂粘合到隔膜上。于是，在没有粘合剂的部分区域，电极可直接 接触隔膜。在本专利技术电化学元件的其他实施方案中，隔膜和电极也可以点的形式借粘合剂彼此粘合。在这样的实施方案中，粘合剂不是沿着一块面积， 而是仅以电极与隔膜之间 一或多个点的形式存在。本专利技术电化学元件的特点特别在于其短路的危险小于可比的传统 电化学元件，而在一种特别优选的实施方案中，表现出至少同样好的性 能。后一点是令人惊奇的，因为在锂-聚合物电池中粘合剂层对隔膜的干扰作用本不能被先验地(a priori)排除。该至少一种粘合剂，特别地是一或多种可在室温下使用的粘合剂。 特别优选不需要靠热激活和/或可在室温固化的粘合剂。该至少 一种粘合 剂特别优选是可以液体形式施涂的粘合剂，例如利用喷涂。在液体形式 中，粘合剂能优异地采纳电极和隔膜的表面轮廓。使用的至少一种粘合 剂应优选地对化学电池惯用成分，例如有机电解质，特别是由有机碳酸 酯形成的电解质，连同导电锂盐如六氟磷酸锂(LiPF6)或四氟硼酸锂 (LiBF4),呈化学惰性。在优选的实施方案中，粘合剂不含溶剂，特别是 有机溶剂。该至少 一种粘合剂优选包含至少 一种化学固化粘合剂。该化学固化 粘合剂的固化靠各个粘合剂组分之间起化学反应从而形成化学键来实 现。该至少一种化学固化粘合剂可以是单组分或所谓多组分体系，特别 是所谓双组分体系。在多组分体系的情况下，多种组分在使用之前按照 规定比例彼此进行混合。各组分之间的化学反应通常在混合期间已开 始。因此，该混合物只有在混合以后的特定时间内才是可加工或可施涂 的。在单组分体系的情况下， 一种立即可用粘合剂(gebrauchsfertiger) 被施涂并由于环境条件的变化，例如由于大气湿汽或氧气的进入而固 化。在另一种优选的实施方案中，该至少一种粘合剂包含至少一种物理 固化粘合剂。就本专利技术目的而言，物理固化粘合剂是一种借助在粘合剂 单个分子之间形成物理相互作用而固化的粘合剂。此种粘合剂通常以溶 解或分散的形式施涂，并借助溶剂或分散介质的蒸发而固化。单个粘合 剂分子之间的相互作用通常纯属内聚力(Koh汰sionskrafte )。作为非常适合的粘合剂，特别是有机粘合剂，特别是基于聚合物的 那些。该至少 一种粘合剂特别优选包含至少 一种基于下列物质的粘合剂: 丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、苯酚-甲醛树脂、环氧树脂、橡胶、聚氨酯、聚烯烃蜡、以极性基团改性的聚烯烃、聚硅氧烷和/或硅 酮。该至少一种粘合剂特别优选是丙烯酸酯粘合剂和/或硅酮粘合剂。该粘合剂层的厚度优选介于0.1 |am~25 fxm范围，优选3 |tim~15 特别为约5fim。原则上，应努力将粘合剂层维持得尽可能薄。本专利技术电化学元件中使用的隔膜优选地基本上由至少 一种塑料，特 别是由至少一种聚烯烃组成。该至少一种聚烯烃可以是例如聚乙烯。还 特别优选使用多层隔膜，例如，由各种不同聚烯烃层的顺序，特别是顺 序聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯，构成的隔膜。在其他优选的实施方案中，隔膜还可特别包含聚醚醚酮(PEEK)、聚 苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少一个单个电池的电化学元件，该电池具有布置在片状隔膜上的电极，其中电极是借助至少一种粘合剂，特别是借助至少一种可在室温固化的粘合剂被施加到隔膜上的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A珀纳，T韦尔勒，M科尔伯格，R哈尔德，M庞佩茨基，P豪格，C沃姆，D伊利克，
申请(专利权)人：瓦尔达微电池有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]