[发明专利]电池电极及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池电极以及用于生产电池电极的方法。

背景技术

通常，电池指不可再充电的原电池和可再充电的二次电池(也称为可再充电电池)。电池基于内在的化学氧化还原反应、所使用的材料、电阀值(例如电压或电容)或者几何或结构设计而被分类。具体的例子包括碱性锰电池、锌碳电池或锂电池。根据电池的内部构造，电池还可分成卷绕电池和叠层电池。在卷绕电池中，电极和相互叠加设置的隔离层以螺旋的方式被缠绕并且例如被安装在具有圆柱形腔体的圆形电池内。然而在叠层电池中，多个电极和隔离层被交替地相互叠加。

图1通过例子显示了叠层电池。如图1所示，阳极10和阴极20被交替地设置在电池内，其中，在每种情况下，隔离体30被设置阳极10和阴极20之间从而物理地和电性地将两个电极分离。然而，隔离体30必须是离子可穿透的，离子将所存储的化学能转换成电能。微孔的塑料或由玻璃纤维或聚合物构成的无纺布通常用于隔离体30。阳极10在其放电区40内被相互连接，而阴极20在其放电区40内被相互连接，其结果是，电池内所有的同种电极被相互连接。在每种情况下用于阳极10和阴极20的连接极耳50(参见图2B)被设置在放电区域40内，所述连接极耳与电池的相应外部电压极连接。

图2A显示了具有放电区40的阴极20的平面图。在相互叠加设置的阴极20的放电区40内阴极20相互连接。如图2B所述，连接极耳50被设置在相互连接的放电区40上，所述连接极耳在电池被组装后与电池的负极接触。

电池电极通常被预制成块状或卷绕状材料，在生产电池时从块状或卷绕状的材料上切出期望的电极形状。如图3所示，电极材料包括具有涂膜70的集电极衬底60。这样的话，电极材料具有一个或多个未被涂覆的放电区40，放电区40之后在组装状态是必需的从而向外释放电压或电流。同种的多个电极在放电区40被相互连接，并且金属的连接极耳50被设置在放电区40。当集电极衬底60在两侧被涂覆时，放电区40因此也被形成在两侧。这样的话，放电区并不必需彼此相对，也能够彼此偏离，如图3所示。

图4A和4B显示了通过狭缝式模具系统300生产电极材料的方法。墨型(ink-like)涂膜70被施加在带型集电极衬底60上并且形成未涂覆的放电区40。这种施加过程能够通过断续的、间断的涂层来实现，其中，未被涂覆的放电区40通过涂层上规则的或偶然的间断形成(如图4A所示)或者通过连续的涂层形成(如图4B所示)。然而，使用这些方法形成相对复杂的放电区是非常复杂的。因此，偶尔会使用遮蔽步骤。作为选择，通过刷净或类似方法，放电区40能够暴露在集电极衬底60上。

在涂覆之后，电极材料被压光从而压紧涂膜并且消除涂膜70干燥时所产生的腔体。成品的电极材料然后能够被卷绕并且被存储直至其他的加工程序。根据电池的类型或电池的形状，从电极材料切出或冲压出不同的期望形状以生产电池。当电池电极被切出时，另外需确保必须有放电区40。在图2A中显示了具有放电区40的矩形电极的例子。

图5显示了用于说明电池(例如卷绕电池或叠层电池)的生产过程。首先，例如使用间歇方法(S10)对集电极衬底60涂覆涂膜70，其中，当施加墨型涂层时通过间断或非连续方式形成多个未被涂覆的放电区40。电极材料然后被压光(S20)。从电极材料中切出或冲压出(S30)期望的电极形状，其中，冲压出的形状必须具有放电区40。在生产阳极10以及生产阴极20时实施这些步骤。其次，冲压出的电极被相互叠加设置(S40)从而使得具有隔离体30的阳极10和阴极20被交替地接连(参加图1)。这样的话，阴极20的放电区40和阳极10的放电区40在每种情况下被叠加地设置并且被相互连接。连接极耳50然后被设置在所述放电区上(S50)。这样的话，相互叠加设置的阳极10和阴极20的数量随电池的类型和特性而变。在电极装置完成后，电极装置被插入腔体并且连接极耳50被连接至腔体的外部电压极(S60)。在卷绕电池的情况下，电极装置也以螺旋的方式被卷绕并且以这种状态被插入腔体。在电解质被加入之后(S70)，电池然后被密封(S80)并且最后被成型(S90)。