[發(fā)明專利]陽極和制造陽極的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980134941.1
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102150301A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設計）人: X.張;S.李
• 申請（專利權）人: 恩福塞爾有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/08;H01M6/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

技術領域

本發(fā)明涉及用于薄電池（battery）的陽極和用于制備此類陽極的方法。

背景技術

電池的基本組件是具有將連接到外部電路的端子（電連接）的電極、將保持電極分離并防止其短路的隔離物（separator）、載送由在電極處發(fā)生的化學反應得到的帶電離子的電解質(zhì)和將包含活性化學制品并將電極保持在適當位置的蓋體。

“濕”電池單元（cell）指的是原電池單元，其中，電解質(zhì)采取液體形式并允許其在電池單元殼體內(nèi)自由地流動。“干”電池單元是使用固體或粉末狀電解質(zhì)的電池單元。如果通過某種機制來使電解質(zhì)固定不動，諸如通過使其形成凝膠或通過用諸如紙張的吸收劑物質(zhì)將其保持在適當位置，可以將具有液體電解質(zhì)的電池單元分類為“干”的。

現(xiàn)在所使用的最常見類型的電池是在例如諸如“手電筒”電池的相對大型電池中和在用于手表或計算器的小型型式中使用的“干電池單元”電池。

常常按照在電池的構造中使用的電解質(zhì)的類型來將電池分類。存在三個常見分類：酸性、中度酸性和堿性。

所有電池利用類似的過程來產(chǎn)生電力；然而，材料和構造的變化已產(chǎn)生不同類型的電池。

一種電池類型包括分層結構、即稱為薄膜電池的那些?？梢詫⒈∧る姵刂苯邮┘拥饺魏涡螤罨虺叽绲哪蒙?，并且可以通過印刷到紙張、塑料或另一種薄箔上來實現(xiàn)柔性電池，術語薄膜電池在本文中被理解為“分層結構電池”，無論尺寸如何。

薄膜電池具有例如作為用于消費產(chǎn)品和用于微型尺寸應用的電源的廣泛使用。薄膜電池還適合于對智能卡和射頻識別（RFID）標簽供電。

例如依照申請人20070584的芬蘭專利申請的用于制造此類薄電池的方法包括用電解質(zhì)溶液潤濕隔離紙并在（一個或多個）隔離紙上施加作為糊（paste）的陽極材料和陰極材料，陽極糊在一側而陰極糊在相對側?？梢杂弥T如通過涂敷或印刷的不同方法在隔離紙上施加陽極和陰極材料。涂敷和印刷過程通常涉及向諸如紙卷、纖維、膜或其它紡織品的基底施加功能材料薄膜。

用術語糊，其在本文中僅僅意指材料的粘性水基分散體。

然而，最外隔離層還將始終包含電解質(zhì)，因為其從被潤濕層吸收電解質(zhì)，此外，還可以將包含添加劑的電解質(zhì)溶液與陽極活性材料和陰極活性材料混合以形成所謂的陽極和陰極糊。

薄電池的電極由陽極和陰極形成。陽極材料是包含陽極活性材料和通常的具有添加劑的電解質(zhì)溶液的糊或墨，并且陰極材料是包含陰極活性材料和通常的具有添加劑的電解質(zhì)溶液的糊或墨。糊是相當粘的，使得電解質(zhì)不能流出。陽極活性材料常常是鋅（Zn），并且陰極活性材料是二氧化錳（MnO₂）。電解質(zhì)溶液可以例如包含ZnCl₂作為主要成分以及添加劑，諸如（一個或多個）粘合劑。電解質(zhì)中的（一個或多個）添加劑包括（一個或多個）粘合劑以便向電解質(zhì)溶液提供其它性質(zhì)，例如將電極材料顆粒粘合在一起以形成糊。粘合劑是例如聚乙烯醇（PVA）。

向陽極和陰極糊添加導電材料。導電材料可以是碳粉，諸如石墨粉、煙灰、炭黑、碳納米管、導電墨或其組合。電極（由包括導電材料的陽極和陰極糊組成）被連接到集電極（collector）材料且整個產(chǎn)品被密封材料膜覆蓋。密封材料可以是例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯或其它已知膜材料。集電極材料被形成為具有被連接到外部電路的端子。集電極材料可以是導電碳墨、碳膜或其它材料，其在化學上是惰性的，但是具有足以供使用的導電性。

以期望的尺寸來切割組合層以形成產(chǎn)品。

已經(jīng)對陽極材料的不同形式進行測試以促進薄電池的制造。

提出了美國專利申請2006/0216586作為現(xiàn)有技術。其公開了薄電化學電池單元。電池單元的陽極可以是鋅條。然而，此解決方案存在的問題是鋅條到集電極的連接是有問題的，并且鋅自動放電由于缺乏覆蓋度而是高的。

美國專利6,379,835涉及薄膜電池。陽極是親水性的，是水基鋅墨或有機溶劑中的鋅墨+遇水膨脹聚合物混合物，因此電池具有高自動放電速率。此外，由于陽極的低導電性，需要陽極處的額外集電極。

美國專利申請2006/0115717提出了柔性薄印刷電池。將組成陽極的導電含水鋅材料被直接印刷到非導電基底上，并被制成為充分地導電以消除對不同陽極電流集電極的需要。用過度鋅+2陽離子（來自醋酸鋅）和聚合粘合劑（聚乙烯吡咯烷酮）來實現(xiàn)必要的導電性以改善顆粒接觸。然而，同樣在這里，親水性鋅陽極在放電過程期間引起高鋅自動放電和不穩(wěn)定導電性。

在例如WO公開03/100893和US006045942中提出了其它現(xiàn)有技術解決方案。