[發明專利]卷繞電極

無效

• 申請號: 201080023141.5
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN102449810A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 蒂姆·舍費爾;安德列亞斯·古奇
• 申請（專利權）人: 鋰電池科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/50;H01M10/0587;H01M2/02;H01M2/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 段曉玲

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的前序部分的卷繞電極。本發明結合用于為機動車供電的鋰離子電池進行描述。應指出的是本發明也可獨立于化學特性、卷繞電極構造或被供電的驅動器類型而使用。

背景技術

從現有技術中已知了卷繞電極或原電池，在機械損壞或過熱的情況下所述卷繞電極或原電池不可控地釋放所存儲的能量。因此可能危害環境。

發明內容

本發明的任務是更安全地構造卷繞電極或帶有卷繞電極的原電池。

此任務通過帶有權利要求1的特征的卷繞電極解決。優選的和有利的擴展是從屬權利要求的主題。帶有至少一個根據本發明的電極堆疊的原電池的優選應用是并列權利要求的主題。

為解決此任務，提供了基本上圓柱形構造的卷繞電極。卷繞電極具有至少一個陽極電極、至少一個陰極電極和至少一個隔膜。隔膜至少部分地布置在所述電極之間。卷繞電極的特征在于，隔膜由具有至少一個陶瓷材料組成部分的材料制成。

在本發明的意義中，卷繞電極也理解為用于存儲化學能且釋放電能的裝置，特別是原電池的組件。在釋放電能前，所存儲的化學能被轉化為電能。在充電期間，提供給卷繞電極或原電池的電能被轉化為化學能且被存儲。為此，卷繞電極具有多個層，至少一個陽極層、至少一個陰極層和至少一個隔膜層。所述層相互疊置或堆疊，其中隔膜層至少部分地布置在陽極層和陰極層之間。卷繞電極的層被卷起，特別地圍繞芯被卷起。從所述芯底面或端面出發，卷繞電極垂直地沿所述芯縱向軸線延伸。優選地，卷繞電極的底面基本上為圓形或多邊形，特別地為六邊形。優選地，底面的角部被倒角。

在本發明的意義中，原電池也理解為用于存儲化學能且釋放電能的設備。為此，根據本發明的原電池具有至少兩個電極和至少一個電解質。特別地，原電池可構造為在充電時接收電能，將其轉化為化學能且存儲。在此，也稱為次級電池或蓄電池。

在本發明的意義中，陽極層或陽極理解為在充電時接收電子和/或帶正電的離子的裝置，特別地存儲在中間晶格位置內。優選地，陽極形成為薄壁，特別地優選地陽極的厚度小于其外周5％。優選地，陽極具有金屬薄膜或金屬網結構。優選地，陽極基本上形成為矩形。

在本發明的意義中，陰極層或陰極理解為在放電時或在釋放電能期間也接收電子和/或帶正電的離子的裝置。優選地，陰極形成為薄壁，特別地優選地陰極的厚度小于其外周5％。優選地，陰極具有金屬薄膜或金屬網結構。優選地，卷繞電極的陰極的構造基本上對應于陽極的構造。陰極也設置成用于與陽極或與電解質進行電化學相互作用。

優選地，卷繞電極的至少一個電極，特別地優選地至少一個陰極具有化學式為LiMPO₄的化合物，其中M至少是元素周期表中第一列過渡金屬。過渡金屬優選地從包括Mn、Fe、Ni和Ti或所述元素的組合的組中選擇。化合物優選地具有橄欖石結構，優選為重疊布置(übergeordnetes)的橄欖石。

在另一實施形式中，優選地，卷繞電極的至少一個電極，特別優選地至少一個陰極具有錳酸鋰(優選為尖晶石類型的LiMn₂O₄)、鈷酸鋰(優選為LiCoO₂)、或鎳酸鋰(優選為LiNiO₂)，或由兩個或三個所述氧化物組成的混合物或含有錳、鈷和鎳的鋰混合氧化物。在本發明的意義中，隔膜也理解為將陽極與陰極分開且間隔開的電絕緣裝置。優選地，隔膜層施加在陽極和/或陰極上。隔膜層或隔膜也至少部分地吸附電解質，其中電解質優選地含有鋰離子。電解質也與電極堆疊的相鄰的層進行電化學相互作用。優選地，隔膜的構造基本上對應于卷繞電極的陽極的構造。

根據本發明，隔膜(在下文中稱為“陶瓷隔膜”)由金屬制成，該金屬至少具有一個由陶瓷材料制成的組成部分。此陶瓷材料具有對于卷繞電極的功能充分的多孔性，但與聚烯烴隔膜相比基本上是更耐熱的且在更高的溫度下收縮很小。陶瓷隔膜此外有利地具有高的機械強度。作為陶瓷材料，可優選地使用Al₂O₃(氧化鋁)和/或SiO₂(氧化硅)。分別根據所要求的電池功率，可提供有不同厚度和/或多孔性的陶瓷隔膜。