[发明专利]在自支撑式电极上使用导电集电器的方法,电极、导电集电器以及电池的组件

说明书

本发明涉及在自支撑式电极上使用导电集电器的方法。而且，本发明还涉及通过这种方法得到的电极、导电集电器以及电池的组件，以及按下列次序组成的电池：一层或多层集电器，阳极，分离器，阴极，集电器以及电解质。

在美国专利5,470,357中，这种在自支撑式电极上使用导电集电器的方法是公知的。为了制造锂离子电池，正电极薄膜或膜片被分别制成插入电极组件的扩散的敷料层，例如在共聚物母体溶液中的LiMn₂O₄粉，随后将其干燥形成薄膜。铝箔的正集电器层用聚合物型材料进行预处理，该聚合物型材料与母体共聚物相适合，以达到改善随后将放置在集电器上的正电极的目的。由包括VdF∶HFP共聚物溶液和增塑剂的组合物形成的、作为干燥敷层的电解质/分离器薄膜随后被放置在阳极薄膜上。作为共聚物母体溶液中扩散碳粉的干燥涂层的负极薄膜以相应的方式放置在分离器薄膜层上，用与用于正集电器的相应的方式预处理的负极铜集电器箔被放置在负电极层上，由此完成电解槽结构。随后该结构在加压下被加热，以实现增塑共聚物母体部分和集电器箔之间的粘合，以便实现将电解槽元件的叠片放入粘附的可弯曲电池电解槽结构中。

这种自支撑式电极的缺陷是所使用的集电器与下方的电极(特别是阴极或阳极)不能良好地接触。而且，在电池寿命期间内，在电极粒子和集电器之间必须要保持良好接触。因此，在现有技术的情况下，电池被封闭在罐内，在电池寿命期间内罐始终保持压力。在这种方案中的集电器和电极之间的接触仅仅是一种物理性的接触，所以通过电极和集电器之间边界接触表面积来确定。

因此，本发明的一个目的是增大电极和集电器之间的接触表面积，以切实改善电池效率。

本发明的另一个目的是提供在自支撑式电极上使用导电集电器的方法，在电极表面上的任何误差都不导致电极和集电器之间的接触表面积的减少。

本文首段所述方法，其特征在于：提供形成集电器的导电层，由于所述层就地形成在所述表面上，使得导电层接着电极表面。

可以通过不同技术，例如物理或化学汽相沉积、溅射或电镀，将导电集电器设置在阳极和阴极材料上，考虑到电极和集电器之间的良好表面接触，物理汽相沉积是优选的。

显然，术语“阴极”在这里用于表示正电极，术语“阳极”表示负电极。

在电池制造过程中，为了确保电解质的快速渗透保持安全，最好在自支撑式电极上以点的形式设有导电层。在这里可以将“以点的形式”这种表示理解为不是在电极的全部表面上均有导电层。

在根据本发明的方法中，有可能既在正自支撑式电极上设有导电层，也在负自支撑式电极上设有导电层。如果导电层(最好是铝)施加到阴极上，将会得到正集电器和阴极的组件；如果导电层(最好由铜制成)施加到阳极上，将会得到负集电器和阳极的组件。

本发明还涉及按下列次序组成的电池：一层或多层集电器，阳极，分离器，阴极，集电器以及电解质，其特征在于：集电器/阳极和集电器/阴极中至少一个组成部分是根据本发明的组件。

现在参考实施例对本发明进行说明，但本发明并不仅限于此。

阳极的制造

准备5.3g内消旋微粒、5g decaline和1百万以上分子量的0.05g UHMWPE的混合物。将混合物加热到160℃并铸膜。去掉过量的溶剂，通过轧制增加薄膜的密度。

阴极的制造

除了首先准备5gLiCoO₂、5g decaline、0.05g UHMWPE和0.3g炭黑(soot)的混合物以外，阴极的制造方法与阳极相同。然后加热混合物并以同样方式对阴极进行处理。在去掉溶剂后得到干板。

集电器及阳极和集电器及阴极的组件的制造

阴极和阳极是如上所述获得的，通过汽相沉积在阴极上设置铜层，在阳极上设置铝层，每层的厚度是1μm。由此得到设有铝层的集电器及阴极和设有铜层的集电器及阳极的组件。

例1

为了测量阴极材料和集电器之间的接触电阻，使用通过上述方法制造的100μm厚的阴极材料，从该材料上切下半径为1.5cm的盘。制造比较样品，用两个具有相同表面区域的10μm厚的多孔铝薄膜作为阴极材料，阴极材料设在交替布置的三个阴极盘之间并在有少量溶剂的情况下通过热和压力层叠起来。通过将铝电极直接蒸发在阴极材料的表面上准备本发明的样品。