[發明專利]用于制造具有改善的集流結構的電極的方法

在審

• 申請號: 201710816910.0
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107819129A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: H.鮑爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/70;H01M4/04;H01M4/13;H01M2/26;H01M4/88;H01M8/0202;H01M8/0206
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 臧永杰,杜荔南

技術領域

本發明涉及用于制造具有改善的集流結構的電極的方法，所述集流結構用于在電池組中、諸如在鋰離子電池組中排放（Ableitung）電能。本發明尤其涉及一種方法，其中集流結構被施加（aufgebacht）到獨立的（freistehende）活性材料薄膜上。

背景技術

為了制造電池組、諸如鋰離子電池組，通常將活性材料層涂敷到導電的集流器（Stromsammler）上。作為活性材料層可以例如施加含石墨的膏體或具有鋰襯入物的納米晶體無定形硅或者也可以施加包括含鋰的混合氧化物的膏體、諸如Li₄Ti₅O₁₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、磷酸鐵鋰（LiFePO₄）或二氧化錫（SnO₂）到載體薄膜上，其中所述載體薄膜用作集流器。作為載體薄膜例如可以使用銅薄膜或鋁薄膜。這樣涂覆的載體薄膜可以被用作在電池組中的負電極（所謂的陽極）和/或正電極（所謂的陰極），其中在陽極和陰極之間設置分隔器（Separator）。電極堆（例如陽極-分隔器-陰極）通常構成方形的包。可替代地，陽極-分隔器-陰極單元可以被卷起。所述單元被插入到例如袋（（Pouch（袋）））形式的殼體中。

用電解質填充如此獲得的封裝。適合的電解質例如是無水非質子溶劑中的鹽、例如LiPF₆或者LiBF₄，所述無水非質子溶劑諸如是碳酸乙烯酯或碳酸二乙酯（Diethylencarbonat）等。同樣適合的是由聚偏二氟乙烯（PVDF）或聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）以及氮磷酸鋰（Li₃PO₄N）組成的聚合物。所述聚合物既可以以液態形式又可以作為膠狀物或固體存在并且被引入。

經由導電的放電器（Ableiter）可以電接觸這種電池，所述放電器必須具有對于要操縱的電流強度足夠的橫截面。因此所述放電器用作連接區域。

對于有效率的總系統，通常多個小電池以高的布線耗費被聯接（zusammenschalten）。可替代地，存在以下可能性：為了避免這種布線耗費相應地制成大面積的電極。

在對這種電池組進行充電和放電的情況下，存在以下困難：在所述電極的面中遞增地產生的電流從電極的所有區域朝集流器的方向流動。由此，在電極中的電流密度朝集流器的方向連續升高。

電導性（Stromleitung）經常與損失關聯，所述損失以電池組的局部加熱來表現。尤其是，理想裝置（Anordnung）中的晶格缺陷、諸如不均勻的涂覆、層中的過大顆粒、電極的不均勻擠壓等附加地引起電極中的不均勻的電流流動（Stromfluss）。因此，可能發生電池組的局部或區域式過熱，所述過熱可能導致提前老化、容量損失或者也可能導致電池組的熱損壞。

DE 11 2012 000 876 公開部分多孔的鋁主體作為集流器的應用。通過在聚合物泡沫上以電化學方式沉積鋁、去除聚合物和部分地壓縮鋁網絡（Aluminiumnetzwerk）來獲得所述集流器。

US 2014/0272561公開一種電極，所述電極包括集流器，所述集流器具有網結構。所述集流器可以通過印刷方法或沉積方法被制造。

US 2015/0125756同樣涉及一種用于制造電極的方法，其中提供以網絡形式的集流器。接著在其上施加活性材料。

已知的方法出于穩定性原因要么使用集流薄膜要么包括附加的載體材料，其中所述集流薄膜具有足夠的層厚度，以便能夠無破壞地在機械上被操縱。然而，從電極的效率的角度來看，期望集流器的盡可能薄的構型，因為所述集流器對實際的能量存儲并不給以任何貢獻。替代于此，集流器提高電池組的體積和重量并且因此減少所述電池組的能實現的能量密度。所述任務通過下面所描述的發明得以解決。

發明內容

利用本發明建議用于制造電極的方法，所述電極具有能導電的集流層，所述集流層具有用于連接到電路、所謂的放電器上的連接區域，所述電極的特征在于，所述集流層為了改善經由連接區域的電排放具有至少一個結構元件，所述結構元件具有與集流層相比提高的導電性，通過所述結構元件使在集流層上的點和連接區域之間的電阻減小，其中所述方法包括步驟：

a）提供至少一個獨立的活性材料薄膜；