[發明專利]用于制造電池組電池的電極單元的功能元件的方法和設備

在審

• 申請號: 201880070777.1
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN111279524A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: N.邁爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;D21G1/00;H01M4/139
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫云漢;閆小龍

本發明涉及一種用于制造電池組電池的電極單元的功能元件（50）的方法，其中提供至少一種原材料（51），而且在壓延機（60）中對所述原材料（51）進行壓縮，而且其中在所述壓縮期間將聲波或超聲波從所述壓延機（60）傳輸到所述原材料（51）中。本發明也涉及一種用于制造電池組電池的電極單元的功能元件（50）的設備，所述設備包括具有至少兩個輥子（61、62）的壓延機（60），其中設置至少一個聲波或超聲波發生器（65），所述至少一個聲波或超聲波發生器與所述輥子（61、62）中的至少一個輥子保持功能連接。

技術領域

本發明涉及一種用于制造電池組電池的電極單元的功能元件的方法，其中提供至少一種原材料，而且在壓延機中對該原材料進行壓縮。本發明也涉及一種用于制造電池組電池的電極單元的功能元件的方法，其中該設備包括具有至少兩個輥子的壓延機。

背景技術

能借助于電池組來存儲電能。電池組將化學反應能轉換成電能。在這種情況下，一次電池組和二次電池組不同。一次電池組只是一次性地有工作能力，而也被稱作蓄電池的二次電池組能重新被充電。在此，一個電池組包括一個或多個電池組電池。

在蓄電池中，尤其是所謂的鋰離子電池組電池得到應用。這些鋰離子電池組電池的特點尤其在于高能量密度、熱穩定性和極其微小的自放電。鋰離子電池組電池尤其在機動車中投入使用，尤其是在電動車輛（Electric Vehicle，EV）、混合動力車輛（HybrideElectric Vehicle，HEV）以及插電式混合動力車輛（Plug-In-Hybride Electric Vehicle，PHEV）中投入使用。

鋰離子電池組電池具有也被稱作陰極的正電極和也被稱作陽極的負電極。陰極以及陽極各包括集流體，具有電化學活性材料的功能元件涂覆到該集流體上。陰極的活性材料例如包含金屬氧化物、如Li₂MnO₃或者包含NCM合金、即由鎳、鈷和錳構成的合金。陽極的活性材料例如包含硅或石墨。在陰極與陽極之間存在能傳導離子的、不導電的隔膜或電解質，作為另一元件。電解質可以是液態或固態，例如是聚合物、玻璃或陶瓷。

除了活性材料之外，功能元件的電極材料還常常包括其它材料，尤其是電子傳導成分、諸如導電性炭黑或石墨以及離子傳導成分、諸如液態或固態電解質。為了電極材料的機械穩定，例如可以使用聚合物粘合劑。

功能元件可以以濕法來制造。為此，電極材料作為粉末例如與粘合劑和溶劑混合并且例如作為薄層被涂覆到集流體上。在電極材料干燥之后，在集流體上直接形成功能元件。

功能元件也可以以干法來制造。為此，由所準備的電極材料通過壓縮、尤其是輥壓或擠壓來制造功能元件。緊接著，功能元件可以通過層壓來與其它元件、例如隔膜或集流體連接。

從出版文獻JP 2012-089388公知一種用于制造固態電池組的方法。在此，固態電池組的功能元件在壓力機中不連續地被制造。在此，粉末狀材料在壓力機中被壓縮，而同時超聲波被傳輸到該材料上。

尤其從論文“Fartashvand等人，Ultrasonics Sonochemistry 36 (2017年),155-161頁”公知：對金屬或陶瓷粉末狀材料進行壓合并且在壓合期間對其用超聲波來照射。

出版文獻JP 2003-168444公開了一種用于制造燃料電池的隔膜的方法。在此，石墨粉末和聚合物混合物在鑄模中被熔化并且在此用超聲波來照射。

發明內容

提出了一種用于制造電池組電池的電極單元的功能元件的方法。功能元件例如是陽極活性材料層、陰極活性材料層或者電解質層，或隔膜。功能元件也可以包括多個不同的層。