[发明专利]具有至少一个嵌入锂的电极的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种带至少一个嵌入锂的电极的电池，其电极的电化学活性物质是涂敷在箔状金属导体上。

背景技术

在电池中，导体电极与电化学活性物质的连结对电池的功能有决定性的作用。纯机械性断路或由惰化层的电化学结构引起的断路是电池失灵最为常见的原因。

已知用于嵌入锂的电极的各种导体材料。US-Patent 6 143 444 A1报导了将活性物料直接粘贴到由铝或铜制成的多孔的箔或网上的方法。

从WO 98/20566中获悉由铜或铝构成的导体格栅，并经清洁、化学浸蚀，然后涂以粘接剂。

文件US 5 631 104 A1公开了由铝和铜构成的导体箔，该箔涂有活性物料。按此文献，钮扣形电池的原电池中，活性嵌入锂的物料引入到由不锈钢制成的钮扣电池的外壳部件上。

文献US 5 460 904 A1提出的电极制造方法中，作为负导体电极的铜箔，优选以金属网的形式在稀硫酸中去掉氧化层，然后经多次漂洗、干燥，接着涂敷一层薄的聚亚乙烯-六氟丙烯，该聚合物在350℃下数秒内即被热解。作为正导体电极，采用铝代替铜，铝在丙酮中清洁，用苛性钠浸蚀，接着涂以碳基底层。这样得到的导体电极助热层压方法与活性电极相连结。

一般说来，在制造可重复充电的锂-聚合物电池时，采用金属网作导体材料，其中负的面用铜，正的面用铝。用箔制造金属网是很昂贵的，除了产生不可避免的废物之外常常会增加辊压和退火工序。此外，如US 5 460 904特别表明那样，接着还必需用所谓的底涂料进行昂贵的涂敷，以便保证电极在金属网上的足够粘接。

发明内容

本发明的目的在于，改进带嵌入锂的电极的电池中活性材料在导体箔上的电连结。

该目的将在前言中提及的一种电池类型中通过权利要求1的特征部分达到。在该从属权利要求中给出了本发明的有利实施方案。

载体材料选自Al、Cu、V、Ti、Cr、Fe、Ni、Co或选自这些金属的合金、或选自耐腐蚀的不锈钢，而且该沉积金属选自Cu、V、Ti、Cr、Fe、Ni、Co、Zn、Sn、In、Sb、Bi、Ag或这些金属的合金。

电化学沉积材料的微晶尺寸应在1和25μm之间，优选1-10μm之间。

载体箔的厚度在5-50μm之间，优选8-25μm之间，而且在箔上最多沉积10微晶层，优选1-3微晶层。

在一种非贵金属或半贵金属的情况下，对微晶层涂以腐蚀层，该腐蚀层是通过浸渍过程涂敷的苯并三唑或镀铬。该活性电极材料宜以箔的形式层压在此导体箔上。

本发明的箔可有效地应用于已知的Li-离子-电池中，例如在其电极为卷绕形式的电池中，但尤其可用在由多层层压的扁形电池中。

一种所谓的Bi-电池，如US-Patent 5 460 404 A所提到的，它具有一般结构，即负极/Cu-金属网/负电极，隔片，正电极/Al-金属网/正电极，隔片，负电极/Cu-金属网/负电极。选择这种结构的原因是基于改进这种电池在短路和不合操作规程打开时的安全性。如果只用一层铝-金属网而不是二层，这样可使负荷电流增加一倍，在临界状态下足以使铝局部熔化，从而断开接触。

但是，如果采用已知的带关闭机构的聚烯烃隔片(它在临界状况下隔片的孔熔合，电池电阻突升)而不采用基于SiO₂-PVDF-HFP的隔片，这样结构设计呈相反形式。这就带来一个优点，即在动力学上较慢的正电极，如与铜相比导电性差的铝在这时在表面上可倍增。

此外，在这种锂-聚合物-电池的制造中，如US 5 460 904 A1详细阐明的那样，必需尽可能完全分离软化剂。这个工序和后面必需的液体电解质的引入，同时再考虑其均匀分布，就导至必需采用金属网作导体材料。

按照本发明，在一种与主相反的结构中，即在正电极/Al-金属网/正电极，隔片，负电极/Cu-箔/负电极，隔片，正电极/Al-金属网/正电极中采用按照本发明加工的电极，不会妨碍可能的塑化剂的分离工序以及其后液体电解质引入。