[发明专利]电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池、以及相关的部件及方法。

发明背景

电池或电化学电池是通常使用的电能来源。电池包含通常称作阳极的负极和通常称作阴极的正极。阳极包含能被氧化的活性材料；阴极包含或消耗能被还原的活性材料。阳极活性材料能够还原阴极活性材料。

当在装置中使用电池作为电能来源时，与阳极和阴极实现电接触，使电子流过装置，发生各自的氧化和还原反应以提供电力。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于电极之间的隔板的离子，从而在放电期间保持电池整体的电荷平衡。

发明概述

本发明涉及电池、以及相关的构件及方法。

一方面，作为本发明的特征的电池包括外壳、外壳内的阳极和外壳内的阴极。阴极包括具有两个相反侧面的集电体。阴极还包括由集电体负载且包括二硫化铁的阴极材料。至少在集电体的一个侧面上，集电体的每平方厘米的该侧面负载超过21.5毫克的阴极材料。

另一方面，本发明的特征在于一种电池阴极的制作方法。该方法包括形成包括二硫化铁和溶剂的浆料、把浆料施加到具有两个相反侧面的基板上和干燥浆料以形成负载到基板上的阴极材料。至少在集电体的一个侧面上，集电体的每平方厘米的该侧面负载超过21.5毫克的阴极材料。

实施例中可以包括一个或多个以下的特征。

电池可以为一次电池或二次电池。

阴极材料可以包括至少约85重量百分比和/或最多约92重量百分比的二硫化铁。至少在集电体的一个侧面上，集电体的每平方厘米的该侧面可以负载至少约22毫克(例如，至少约23毫克、至少约24毫克、至少约25毫克、至少约26毫克、至少约27毫克、至少约28毫克、至少约29毫克)和/或最多约30毫克(例如，最多约29毫克、最多约28毫克、最多约27毫克、最多约26毫克、最多约25毫克、最多约24毫克、最多约23毫克)的阴极材料。

阴极材料可以包括粘结剂。在一些实施例中，阴极材料可以包括最多五个重量百分比的粘结剂。粘结剂可以包括聚合物，例如聚偏二氟乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物或其它的烃树脂。

阴极材料可以包括导电助剂。导电助剂可以包括石墨和/或炭黑。在一些实施例中，导电助剂可以包括石墨化炭黑。在某些实施例中，阴极材料可以包括至少约一个重量百分比和/或最多约三个重量百分比的炭黑和/或石墨。在一些实施例中，阴极材料可以包括至少约两个重量百分比和/或最多约六个重量百分比的石墨。

阴极材料的形式可以为由集电体负载的至少一个层。该层可以与集电体相接触。

集电体可以包括铝和/或铝合金。集电体可以包括箔片。箔片可以具有H18或H19的韧度。箔片可以具有至少约20微米和/或最多约35微米的厚度。

阳极可以包括锂。

浆料可以包括至少约55重量百分比和/或最多约70重量百分比的二硫化铁。

浆料可以包括导电助剂，所述导电助剂可以包括炭黑和/或石墨。在一些实施例中，浆料可以包括导电助剂，所述导电助剂包括石墨化炭黑。浆料可以包括至少约三个重量百分比和/或最多约八个重量百分比的导电助剂。浆料可以包括至少约一个重量百分比和/或最多约三个重量百分比的炭黑。浆料可以包括至少约两个重量百分比和/或最多约六个重量百分比的石墨。

浆料可以包括粘结剂，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯和/或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。浆料可以包括至少约两个重量百分比和/或最多约五个重量百分比的粘结剂。

浆料可以具有至少约3000mPas和/或最多约15000mPas的粘度。当基板上施加了浆料时，涂布的阴极不包括集电体的干燥厚度可以为至少约200微米和/或最多约400微米。

溶剂可以包括芳族烃、脂族烃和/或N-甲基吡咯烷酮。

实施例中可以包括一个或多个以下的优点。

若电池包括较少量的阴极材料和/或电池包括阴极材料，而阴极材料并不包括二硫化铁。与这样的电池相比而言，在一些实施例中，包含相对高数量的包括二硫化铁的阴极材料(例如，每平方厘米的阴极集电体侧面至少21.5毫克的阴极材料)的电池可以表现出增强的电化学性能。

在某些实施例中，包括二硫化铁的阴极还可以包括相对少量的一种或多种导电材料。导电材料可以提高阴极的电子导电率和/或包括该阴极的电池的电化学性能，但在电池外壳内仅占据相对小量的空间。