[發明專利]用于制備鋰?離子?電池的方法

在審

• 申請號: 201580066310.6
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107004826A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: N·齊烏瓦拉斯;T·韋爾勒
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139;H01M10/0525;H01M10/0583;H01M10/0587
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 鄒智弘

本發明涉及用于制備鋰-離子-電池的方法，所述鋰-離子-電池具有較高的能量密度、比能和較長壽命。所述方法尤其適合以高速進行的過程(例如卷繞方法)連續制備鋰-離子-電池。

鋰-離子-電池作為單個電化學電池是鋰-離子-電池組的最小基本功能單元。在本發明的意義上，鋰-離子-電池組不僅表示可重復充電的電池組(二次電池組)而且表示不可充電的電池組(一次電池組)。可重復充電的鋰-離子-電池組與鋰-離子-二次電池組同義。這兩個術語還包括鋰-電池組和鋰-離子-蓄電池。電池組由至少兩個連接的電池組成。

典型地在鋰-離子-電池組中，兩個或多個鋰-離子-電池串聯或并聯。鋰-離子-電池在此包括兩個相反電極，負的陽極和正的陰極。兩個電極通過設置在電極之間的隔膜彼此電隔離和機械隔離。鋰-離子-電池被電解質填充。隔膜可被鋰-離子穿透，因此在充電過程或放電過程中可以在陽極和陰極之間交換離子。

典型的電極構造通常包括電極導體，例如金屬載體箔或金屬箔，所述電極導體至少用電化學活性材料涂布。電極導體首先充當電流的引線。電化學活性材料能夠在電池充電或放電時接收或給出鋰-離子。同時其可以接收或給出電子。

為了提供電極，用電化學活性材料涂布電極導體。為此，通常制備電化學活性材料和粘結劑以及導電材料在載體溶劑中的混合物，并且例如借助于施加輥將其施加至導體上。然后例如使經涂布的電極導體通過連續式爐，使得載體溶劑蒸發并且粘結劑粘結。以該方式實現電化學活性材料內的結合以及涂層在導體(例如金屬導體箔)上的附著。

然后用正電極和負電極和隔膜組裝鋰-離子-電池。鋰-離子-電池可以例如以圓柱形繞組、棱柱形平面繞組或電池堆的形式實施。為了制備圓柱形繞組或棱柱形平面繞組，例如以陽極、隔膜、陰極、隔膜的順序依次設置組件然后盤卷或折疊。這兩個過程在下文也被概括為總稱“卷繞”。為了以電池堆的形式實施，首先切割組件并且形成由陽極、隔膜和陰極組成的堆。還有可能首先從卷筒堆疊組件。然后例如通過沖壓進行每個堆的切割。

可以在繞組或電池堆上施加壓力，從而保證鋰-離子-電池內的組件(尤其是電極和隔膜)的良好結合。

問題在于電極的電化學活性涂層通常是脆性的并且幾乎不具有彈性行為。所述性能負面地影響鋰-離子-電池的制備。例如可能在卷繞或切割電極的過程中在電化學活性涂層中出現裂紋和斷裂。同時可能在活性材料和導體之間的界面處出現脫離。其結果是活性材料的損失，電極的不均勻電荷以及最終電池組的縮短的壽命。

由US 3,918,989和DE 102010039416 A1已知，在活性材料中添加增塑劑可以改進電極的柔性或可加工性。然而所述增塑劑是活性材料內的非活性組分，因此以鋰-離子-電池的能量密度為代價。除去增塑劑需要額外的方法步驟(如化學提取)并且造成額外的成本。通常使用的典型增塑劑如鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)多數具有毒性并且常見的提取溶劑如正己烷是可燃的，從而在所述方法中還必須遇到提高的安全措施。

因此本發明所基于的目的是提供用于制備鋰-離子-電池的改進的方法，所述方法至少部分地解決上述問題。

根據本發明在第一方面通過根據權利要求1所述的方法并且在第二方面通過根據權利要求10所述的方法實現所述目的。所述方法的優選實施方式在從屬權利要求中給出。兩個方面的方法有利地在保護氣體(優選氮氣或氬氣)下進行。尤其是，第一方面的方法在保護氣體下進行。

本發明的第一方面涉及用于制備鋰-離子-電池的方法，所述方法包括下文說明的步驟。

在步驟A)中，提供具有第一電極導體和施加至第一電極導體上的第一電化學活性涂層的第一電極和具有第二電極導體和施加至第二電極導體上的第二電化學活性涂層的第二電極。

優選地，第一和/或第二電極在縱向方向上是以幅面狀連續的。以該方式可以例如通過從卷筒解繞電極以有利的方式連續提供第一和第二電極。尤其是，根據本發明的方法基本上連續進行。

第一和第二電極包括至少一個負電極(陽極)和至少一個正電極(陰極)。例如，第一電極可以以負電極的形式實施并且第二電極可以以正電極的形式實施。術語“負電極”表示在鋰-離子-電池運行時能夠給出電子的電極。相反，術語“正電極”表示在鋰-離子-電池運行時能夠接收電子的電極。