[发明专利]生产蓄电器用电极的涂覆方法

说明书

本发明涉及在用于蓄电器且尤其是锂离子电池的电极的生产中利用特殊的溶剂和和/或分散剂涂覆基材的方法。

生产尤其用于锂离子电池的电极时，根据现有技术，在湿化学方法中将包含活性材料、导电添加剂和粘合剂的涂层组合物或涂层分散体涂覆到传导性箔膜上。此时，基于水和基于有机溶剂的体系被用于生产该分散体。在使用基于水的体系时，粘合剂被分散，颗粒之间逐点实现粘合。

基于有机溶剂的体系的表现则不同，其中粘合剂完全溶解在溶剂中并且该粘合剂包裹颗粒。此时为了实现涂覆工艺，必须保证粘合剂在整个分散体中的完全溶解。N-甲基-吡咯烷酮(NMP)已经被证明是非常适合用于生产电极的有机溶剂。

通常，通过测量分散体或者溶液的粘度来检查涂层组合物的品质。要注意的是，涂层组合物的粘度在几个小时的过程中可能改变，使得该组合物无法直接在生产后被投入使用。利用NMP的另一个问题还在于，它被分级为有毒的(伤害胎儿/致畸)。因此，出于劳动保护、安全性和环保考虑，也要求取代NMP。另一个要求在于，提供基于溶剂的体系用于生产该分散体，该分散体只需要比利用NMP时更少的溶剂或分散剂就行。

本发明的任务现在是，在生产用于蓄电器尤其是锂离子电池的电极时(其中按照涂覆方法将活性材料、粘合剂和添加剂涂覆到基材上)，发现一种允许以较小的分散剂量或溶剂量涂覆活性材料和添加剂的可能性，就是说，允许所谓的电极浆料中有较高的固体含量。同时，该分散剂或溶剂应该符合安全和环保规定并且还具有良好的或者说在NMP方面得到改善的存放稳定性。

该任务令人吃惊地通过在涂层组合物中使用N-乙基-吡咯烷酮(NEP)代替N-甲基-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂和/或分散剂来完成，该涂层组合物在湿化学方法步骤中被用在电极制造中。

因此，本发明的主题是一种在蓄电器用电极生产中涂覆基材的方法，包括以下步骤：a)提供包含至少一种溶剂和/或分散剂以及还包含至少一种聚合物粘合剂的组合物，b)以该组合物涂覆基材，其特征在于，该溶剂和/或分散剂是或者包括N-乙基-吡咯烷酮。

就是说，本发明的涂覆方法在其最宽的应用可能范围内规定，用至少包含N-乙基-吡咯烷酮和聚合物粘合剂的组合物涂覆基材。一般，该涂层组合物除了作为溶剂和/或分散剂的N-乙基-吡咯烷酮以及聚合物粘合剂外还包含至少一种所谓的活性材料和传导性添加物。涂有涂层组合物的基材随后被继续加工生产电极，其中，电极又可被用于生产蓄电器。电极生产通常还包括涂覆基材的干燥步骤。此时，尤其是去除该溶剂和/或分散剂，形成在蓄电器制成后为“活性”的固态传导层。基材本身通常是传导性的，就像例如在通用的锂离子电池中那样。以下，对本发明所用的各个组分和不同方面做出具体说明。

所述聚合物粘合剂的任务是用于获得良好的粘附强度，确切说不仅在层内良好粘附，而且与基材良好粘附。特别优选采用聚偏二氟乙烯均聚物(PVDF)。PVDF一般因为其电化学稳定性而被采用，并且因为PVDF在随后制成的蓄电器内的电解质中溶胀小。不过，不同的PVDF共聚物、特氟隆、聚酰胺、聚腈和其它物质也适合作为用于本发明用途的粘合剂。优选的聚合物粘合剂可以选自以下组，该组包括聚偏二氟乙烯均聚物(PVDF)；聚偏二氟乙烯共聚物(PVDF共聚物)如PVDF-六氟丙烯(PVDF-HFP)、PVDF-四氟乙烯(PVDF-TFE)和PVDF-氯化四氟乙烯(PVDF-CTFE)；PVDF和PVDF共聚物的混合物；聚四氟乙烯(PTFE)；聚氯乙烯(PVC)；聚氟乙烯(PVF)；聚三氟氯乙烯(PCTFE)；聚三氟氯乙烯-乙烯(ECTFE)；聚四氟乙烯-乙烯(ETFE)；聚四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚环氧乙烷(PEO)；聚环氧丙烷(PPO)；聚丙烯(PP)；聚乙烯(PE)；聚酰亚胺(PI)；和苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)。同样也可以任选地采用粘合剂的混合物，例如PVDF均聚物和共聚物按照任意比例的混合物，或者该粘合剂是可交联的。