[發明專利]陽極混合物、陽極包含金屬顆粒的紐扣電池及其制備

有效

• 申請號: 201310483316.6
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103779583B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: E.派特利克;M.克雷布斯
• 申請（專利權）人: 瓦爾達微電池有限責任公司
• 主分類號: H01M6/00
• 分類號: H01M6/00;H01M4/06;H01M4/08;H01M4/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 韋欣華,黃希貴

本發明涉及制備具有包含金屬顆粒的陽極的紐扣電池的方法，和可根據該方法制備的紐扣電池，以及陽極混合物。

通常，紐扣電池具有由兩個半殼構成的外殼，電池杯和電池蓋。例如，這些部件可使用鍍鎳的金屬薄板進行深拉以獲得沖拉部件來制造。通常，電池杯具有正的極化而電池蓋具有負的極化。在外殼中可容納有不同類型的電化學系統，例如，鋅/氧化錳、鋅/空氣、氧化銀/鋅、氧化汞/鋅、一次和二次鋰離子系統，或二次系統如鎳/鎘或鎳/金屬氫化物。

這種電化學系統的電極通常為復合電極，包含由電化學活性材料制成的顆粒、粘合劑和任選地微粒狀的和增強導電性的組分，如炭黑。所述粘合劑提供電極的機械阻力，特別是所述粘合劑將確保由電化學活性材料制成的顆粒彼此間的發生接觸和與集電器的發生接觸。可能會發生接觸問題，例如，由于作為電解質分解的結果的氣體的生成或由于在充放電操作過程中顆粒的體積動態。脫離接觸(decontacting)的結果往往是電極不能完全地放電。這意味著電極的理論能含量沒有被徹底地耗盡。

DE 10 2009 023 126 A1公開了紐扣電池，其中負極由鋅顆粒(電化學活性材料)、微粒狀的非金屬導電劑和粘合劑組成。為了制備這種紐扣電池，在干條件下徹底攪拌鋅粉、所述非金屬導電劑和所述粘合劑。將獲得的粉末慢慢注入紐扣電池外殼的電池蓋中并添加電解質。電池蓋與適當的密封件和匹配的包含陰極的電池杯組合。最后，封閉電池。

實際上，所述電池表現出好至很好的容量值，特別是歸因于所述鋅顆粒彼此間的良好接觸。這些特性歸因于所述電極顆粒的徹底的干混合。

然而，干混合物具有明顯的缺點。在處理干混合物過程中，存在分離的傾向，和由此所述粘合劑和所述導電劑在電極中不均勻分布的傾向，特別是在所述粘合劑和導電劑顆粒的尺寸與鋅顆粒的尺寸有很大不同的情況下。

本發明的目的是制備可以以簡單的方式制備并且表現非常高的容量的紐扣電池。

該目的可通過如下實施方案來實現：

1.制備紐扣電池的方法，其中所述紐扣電池具有包含金屬顆粒的陽極，所述方法包括步驟：

·提供陽極混合物，其組分包含金屬顆粒、至少一種粘合劑、至少一種導電劑和任選地氣體產生抑制劑，

·提供紐扣電池外殼，

·將所述混合物引入所述電池外殼中，

·將所述混合物與電解質摻合，和

·液密地密封所述外殼，

其特征在于

在引入所述外殼中之前，使所述混合物的所述組分在水的存在下發生接觸；

2.根據實施方案1所述的方法，其特征在于為了發生接觸

·由所述金屬顆粒、所述至少一種粘合劑和所述至少一種導電劑形成混合物，和向此混合物中添加水，和/或

·將所述粘合劑與水摻合或將所述粘合劑溶解于水中，和將摻合物或溶液添加至所述金屬顆粒和所述導電劑中，優選地在徹底混合這些組分之后，和/或

·將所述粘合劑和所述導電劑與水摻合和/或溶解于水中，和將摻合物和/或溶液施加到所述金屬顆粒的表面；

3.根據實施方案1所述的方法，其特征在于為了發生接觸

·由所述金屬顆粒、所述至少一種粘合劑、所述至少一種導電劑和所述氣體產生抑制劑形成混合物，和向此混合物中添加水，和/或

·將所述粘合劑與水摻合或將所述粘合劑溶解于水中，和將摻合物或溶液添加至所述金屬顆粒、所述導電劑和所述氣體產生抑制劑中，優選地在徹底混合這些組分之后，和/或

·將所述粘合劑、所述導電劑和所述氣體產生抑制劑與水摻合和/或溶解于水中，和將摻合物和/或溶液施加到所述金屬顆粒的表面；

4.根據實施方案1-3中任一項所述的方法，其特征在于

·在接觸后通過干燥至少部分地去除水，和/或

·在所述接觸后的粉碎步驟，特別是研磨步驟；

5.根據前述實施方案中任一項所述的方法，其特征在于所述金屬顆粒為由鋅、鐵、鎘、銅、鋁或所述金屬的合金制成的顆粒；

6.根據前述實施方案中任一項所述的方法，其特征在于所述導電劑選自石墨、活性炭、碳納米管、炭黑和其混合物；

7.根據前述實施方案中任一項所述的方法，其特征在于所述粘合劑為可在水中處理的粘合劑，特別是選自聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素衍生物和其混合物；

8.根據前述實施方案中任一項所述的方法，其特征在于所述氣體產生抑制劑為表面活性物質，特別選自聚乙二醇、聚乙二醇醚和其混合物；