[發(fā)明專利]電化學(xué)電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310626586.8
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103855405B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·斯塔爾德;F·組里格;P·赫克;K·索西;Y·萊特里爾;J·L·莫爾;J-B·勒蘭;J-A·曼森
• 申請（專利權(quán)）人: 斯沃奇集團(tuán)研究和開發(fā)有限公司
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所11247
• 代理人: 楊曉光,于靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)電池領(lǐng)域，該電化學(xué)電池包含與陽極集電器接觸的陽極且包含與陰極集電器接觸的陰極。尤其是，本發(fā)明涉及具有大程度機(jī)械柔韌性特征的薄膜電池。

背景技術(shù)

在眾多不同電池類型中，存在所謂的薄膜電池。這些電池由具有微米范圍厚度的薄材料組成，允許總電池厚度處于1mm或更小的范圍內(nèi)。所以它們可以呈現(xiàn)小尺寸且因此可應(yīng)用于大范圍不同應(yīng)用。一般來說，這種電池或電化學(xué)電池可以形成為任意形狀。它們可以堆疊、并行使用且一般提供相當(dāng)大的能量密度。

薄膜電化學(xué)電池還可以提供特定的機(jī)械柔韌性。因此，它們典型地一定程度地可彎曲且可柔性變形。該屬性對于承受機(jī)械應(yīng)力的可靠便攜式產(chǎn)品（比如智能卡等）是尤其重要的。

電化學(xué)電池典型地包含陽極、陽極集電器、陰極、陰極集電器、在陽極和陰極之間延伸的隔板以及電解質(zhì)。此外且為了提供所需的機(jī)械柔韌性，陽極和陰極集電器必須提供相應(yīng)的柔性屬性。因?yàn)榧娖鞯湫偷夭贾迷诿鎸﹃枠O和陰極部分的外側(cè)，它們可以變得在電化學(xué)電池彎曲時(shí)尤其承受機(jī)械應(yīng)力。

在實(shí)際應(yīng)用中且尤其在多次彎曲或折疊操作之后，例如在約100或500次彎曲操作之后，常規(guī)集電器可能呈現(xiàn)裂縫結(jié)構(gòu)或甚至可能傾向于至少在其表面顯示損壞部分。這種集電器典型地基于金屬箔形成因此傾向于響應(yīng)于重復(fù)彎曲操作而劣化。

此外，常規(guī)電化學(xué)電池總是包含外殼和封裝，例如聚合物/鋁/聚合物疊層，以接收且封閉陽極集電器、陽極、隔板、電解質(zhì)、陰極和陰極集電器的組件。對于將集電器與通過外殼延伸的連接器接頭接觸，必須提供集電器和連接器接頭的相當(dāng)精巧的相互互連。另外，連接器接頭必須例如借助于聚合物套經(jīng)過封裝或外殼。連接器接頭與電流收集器的互連是相當(dāng)消耗空間的且限制了電化學(xué)電池的空間能量密度。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有增加的體積能量密度的改進(jìn)的電化學(xué)電池。在另一目標(biāo)中，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)提供較不傾向于或?qū)χ貜?fù)彎曲或折疊操作較不敏感的柔性電化學(xué)電池。此外，電化學(xué)電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是相當(dāng)簡單的、節(jié)省空間的且其產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)是有成本效益的。

發(fā)明內(nèi)容

在第一方面，本發(fā)明涉及電化學(xué)電池。電化學(xué)電池包含與陽極集電器接觸的陽極且還包含與陰極集電器接觸的陰極。而且，電化學(xué)電池包含布置在陽極和陰極之間的隔板以及電解質(zhì)。尤其是，隔板夾置在陽極和陰極之間且陽極集電器和陰極集電器分別與陰極和陽極遠(yuǎn)離隔板的一側(cè)相鄰布置。換句話說，陽極布置在隔板和陽極集電器之間。相應(yīng)地，陰極同樣布置在隔板和陰極集電器之間。如上所述，還提供液體、凝膠狀或固態(tài)類型的電解質(zhì)，其有效地填充陰極和陽極之間的隔板的孔。

陽極集電器和陰極集電器形成用于陽極、陰極和隔板的機(jī)械組裝的封裝外殼。這樣，電化學(xué)電池的常規(guī)外殼或封裝可以有效地被陽極集電器和陰極集電器代替。尤其是，電化學(xué)電池的外殼由相互互連的陽極集電器和陰極集電器組成。除了其電學(xué)傳導(dǎo)能力之外，陽極集電器和陰極集電器現(xiàn)在還提供機(jī)械穩(wěn)定性和用于電化學(xué)電池的機(jī)械保護(hù)。

因?yàn)殛枠O集電器和陰極集電器直接形成電化學(xué)電池的封裝外殼，連接器接頭不再必須在電化學(xué)電池的封裝外殼內(nèi)與陽極集電器和/或陰極集電器互連。相反，陽極集電器和陰極集電器可以直接提供相應(yīng)連接器接頭或可以與相應(yīng)連接器接頭整體地形成。這樣，可以節(jié)省連接器接頭與集電器的互連通常所需的體積。實(shí)際上，陰極和陽極的大小可以相應(yīng)地增加，而不增加電化學(xué)電池的外部尺寸。實(shí)際上，存儲(chǔ)電容以及因此電化學(xué)電池的能量密度可以顯著增加。

另外，通過借助于陽極集電器和陰極集電器取代電化學(xué)電池的外殼或封裝，電化學(xué)電池的整體厚度可以減小。再者，對于固定總厚度的電池，電學(xué)能量密度可以進(jìn)一步增加。但是厚度的減小可能還伴隨著電化學(xué)電池的柔韌性的增加。

根據(jù)另一實(shí)施例，陽極集電器和陰極集電器借助于在陽極集電器和陰極集電器的外邊緣之間延伸的密封相互粘合。典型地，密封在陽極集電器和陰極集電器之間夾置或擠壓。典型地，陽極集電器和陰極集電器的外邊緣關(guān)于彼此齊平且還可以相對于布置在其間的密封齊平。

密封包含用于電學(xué)分離陰極集電器和陽極集電器的基本上電學(xué)絕緣的材料。典型地，密封包含粘合劑，例如熱熔膠，比如聚醋酸乙烯酯（PVA）或類似粘合劑。密封以及集電器及其相互互連是氣體和液體密閉的，以防止布置在電化學(xué)電池中的電解質(zhì)材料的蒸發(fā)或泄漏，且防止空氣進(jìn)入電池的滲透。

為了提供密封封裝外殼，陽極集電器和陰極集電器借助于沿著其整個(gè)外部周界的密封相互粘合。