[发明专利]电极以及用于制造电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极。本发明此外涉及用于制造电极的方法。

背景技术

蓄能器、诸如锂离子电池组在很多日常的应用中广泛地流行。蓄能器例如在计算机、诸如手提电脑、移动电话、智能手机中和在其它的应用中被使用。即使在车辆、诸如汽车的目前被大大推动的电气化的情况下，这样的电池组也呈现出优点。

根据使用领域，蓄能器的不同的要求应该被满足。如果例如快速地需要电流，那么蓄能器的电池必须关于功率被优化。而如果在长的时间间隔上需要电流，那么这些电池关于能量密度、即关于可存储的能量的量被优化。应针对这样的应用来设计电极。在此针对不同的应用被优化的电极在其构型上是不同的。然而，基本上可以有利的是，不仅能量的快速提供而且高存储密度是可能的，然而这可能由于互相相反的构型或互相相反的优化变型方案而是困难的。

发明内容

本发明的主题是用于电化学蓄能器的电极，该电极具有至少两个相邻地被布置的活性材料层，其中所述至少两个活性材料层具有至少一种活性材料和至少一种导电添加物，其中所述至少两个活性材料层此外彼此具有关于活性材料浓度的梯度，其中所述至少两个活性材料层此外彼此具有关于导电添加物浓度的梯度，并且其中关于活性材料浓度的梯度和关于导电添加物浓度的梯度彼此相反地被构型。

电化学蓄能器在本发明的意义上特别是可以包括任一电池组。尤其是蓄能器除了一次电池组之外可以特别是包括二次电池组、即可再充电的蓄电池。电池组在此可以包括或是一个原电池或多个彼此连接的原电池。例如蓄能器可以包括基于锂的蓄能器、诸如锂离子电池组。在此，基于锂的蓄能器、诸如锂离子电池组尤其是可以被理解为这样的蓄能器，该蓄能器的电化学过程在充电或放电过程期间至少部分地基于锂离子。

此外，活性材料层可以在本发明的意义上被理解为层，在该层中布置有活性材料、即特别是参与充电过程或放电过程或在其中被使用的材料。在此，在活性材料层中除了活性材料本身原则上布置有合适的导电添加物、诸如碳黑和合适的粘合剂、诸如聚偏氟乙烯（PVDE）。

此外，梯度可以被理解为彼此偏差的浓度或量，即特别是存在于不同的层之间的浓度梯度。也被称为加载（Loading）的活性材料的浓度可以在本发明的意义上特别是在恒定的电极层厚（例如80μm）以mAh/cm²或在特定的涉及体积的电极层厚的情况下以mAh/cm³来说明。梯度可以例如当在同时被提高的电子导电性的情况下在一个电极层中设定例如3.5mAh/cm²的活性材料的高浓度而在另一电极层中设定例如1.5mAh/cm²的较低的浓度时被构成。此外梯度可以示例性地以百分比重量份额或以重量百分比来说明。

上述的电极能够实现将高的电流能力、即电池的快速的放电或电流输出和快速的再充电与例如在电池组电池的寿命和/或放电周期的意义上在长的时间间隔上同时高的电荷存储容量组合。

为此电极包括至少两个相邻地被布置的活性材料层。在此活性材料层可以优选地是直接相邻的并且因此相互接触或触碰。替代地，活性材料层可以不直接相邻，其中例如可以在所述活性材料层之间布置其它层。

活性材料层在此首先具有活性材料。这些活性材料层特别是可以具有相同的活性材料。对于电极是阳极的示例性的并且非限制性的情况，例如石墨可以被设置为活性材料。此外，对于电极是阴极的情况，例如其它的锂化合物、诸如锂镍钴锰氧化物（NCM）或锂锰氧化物（LMO）可以被设置为活性材料。其它的活性材料例如是钛酸锂（LTO）和磷酸锂铁（LFP）。可以与锂进行可逆反应的所有化合物一般是合适的。

此外，在活性材料层中设置有导电添加物。例如并且非限制性地可以使用碳黑作为导电添加物。

为了实现活性材料层的合适的稳定性，活性材料和导电添加物被布置在合适的粘合剂中。该粘合剂同样可以是由现有技术已知的任一粘合剂。例如并且非限制性地可以使用聚偏氟乙烯作为粘合剂。

此外，在上述的电极的情况下规定，至少两个活性材料层具有关于活性材料浓度的梯度。因此这两个活性材料层具有活性材料的不同浓度。此外，在设置多于两个的特别是可以彼此相邻地被布置并且同样有利地可以全部具有相同活性材料的活性材料层的情况下，在各个活性材料层中设置有活性材料的浓度的连续的减少或增加。