[发明专利]电化学电池的电极和制造电极的方法

说明书

在制造电化学电池(1)、例如电池电芯的电极(5)的方法中，借助丝网印刷通过形成底切(14)构造电极材料，借此相比于传统的制造方法尤其实现表面的增加，同时具有很大的成型自由度。

技术领域

本发明涉及应用在电化学电池中的电极。本发明还涉及制造这种电极的方法，其中使用丝网印刷。

背景技术

JP 10241711A公开了一种固体电解质类型的电化学电池。丝网印刷能够适用于制造这种固体电解质电池，其中材料以多个层涂覆。

在DE 10 2004 024 845 A1中描述的制造用于电化学电池的催化剂层的方法能够尤其适用于高温燃料电池。在根据10 2004 024 845A1的方法中借助丝网印刷在压力下将电极浆料施加到基底上。然后在温度作用下使电极浆料干燥，其中能够在真空下进行干燥。最后用酸、尤其是磷酸或磷酸衍生物浸渍干燥的催化剂层。

EP 0 969 281 A2涉及丝网印刷的电极用于对电活性材料进行电化学分析的方法。提出使用通过使用金属的非汞基油墨借助丝网印刷方法制造的条形电极。

在WO 2014/173750 A1中描述了应用在电化学电池中、例如燃料电池系统中的双极板的层结构。通过双极板能够形成例如具有鸦爪、金字塔、棒或星星形状的结构。与老式结构方式的双极板相比，通过这种结构能够在电化学电池内提供更大的接触面。

EP 3 577 708 B1涉及应用在燃料电池中的具有更好的流动分布的双极板。双极板包括具有至少一孔排形式的孔图案的波纹板和密封地布置在波纹板上的第二板。两个板是金属板。通过孔图案形成气体的流动横截面。

JP 2002222653 A描述了一种用于碱性电池的电极。该电极是整体为平面的构件，其中以规律的图案布置的六边形结构元件从构件的底平面中突出。

发明内容

本发明的目的是，相对于现有技术改进用于电化学电池的电极，其中考虑电化学和流动技术方面也考虑制造技术方面。

根据本发明该目的通过根据权利要求1的用于制造电化学电池的方法实现。该目的同样通过具有权利要求6的特征的电极、例如电池电极实现。下面的本发明的与电极以及与使用电极的电化学电池相关讨论的设计方案和优点同样也适用于制造方法，反之亦然。

在制造电极的方法中，借助丝网印刷如此构造电极材料，使得形成底切。底切的存在意味着，在电极一侧的俯视图中存在不可见的属于相关电极侧的表面区段，即被电极的其他区域遮盖。在电极的基本形状为平面的情况下，例如不限于一般性地、即不考虑实际的安装情况，电极的侧面称为上侧和下侧。

本发明基于如下考虑，即基本的成型方法、例如深拉非常适用于具有平面基本形状的电极的几何结构化。以这种方式能够合理地形成所谓的二维半的表面。二维半的几何结构一般来说是一个面的每个点能够精确对应一个高度，这在地图中是这种情况。

令人惊讶的是，已经表明，通过使用丝网印刷能够超越二维半的结构化，而不会不成比例地提高制造费用。根据定义，具有底切的几何结构不再落入术语“二维半”中。与相对于连续平坦的表面已经显著增大表面的二维半结构化的表面相比，借助底切能够再次增加表面，而无需相关的额外材料支出，甚至节省材料。除了增加与底切相关的表面、即扩大在电化学电池内的接触面以外，底切几何结构也提供了导流的轮廓。

底切几何结构能够尤其以单个的隆起部提供，隆起部从电极的平面区域中突出，其中隆起部随着与平面区域的间距的增加而加宽。这种加宽至少存在于垂直于平面区域的剖切平面中，还可能的是这种隆起部的几何形状，在居中地通过隆起部并且与电极的平面区域成直角的每个剖切平面中能够看见隆起部随着与平面区域的间距的增加而加宽的几何结构。