[发明专利]用于锂离子电芯的导电箔，锂离子蓄电池以及带有锂离子蓄电池的机动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于带有至少一个锂离子电芯的锂离子蓄电池的负电极的导电箔、一种锂离子蓄电池以及一种带有用于驱动机动车辆的电驱动马达和与电驱动马达连接或可连接的锂离子蓄电池的机动车辆。

背景技术

锂离子电芯具有至少一个正电极和负电极(阴极和阳极)，其可以可逆地嵌入(存储)或再次脱嵌(释放)锂离子(Li+)。提及的锂离子电芯、锂离子聚合物电芯、锂离子电芯、锂离子电池、蓄电池和锂离子电池系统很大程度上作为同义词使用。

对锂离子蓄电池在单位重量能量密度(单位是Wh/kg)方面的要求很高，以例如实现由电动马达驱动的机动车辆尽可能大的有效行程范围。锂离子电芯的额定容量由所谓的活性材料确定。但在每个锂离子电芯内还有所谓的“非活性材料”或“惰性材料(Totmaterial)”，其因此影响锂离子电芯的能量密度。其中包括例如导电材料、电极粘合剂、分隔件、导电箔以及电芯或蓄电池的自身外壳。

导电箔用于电接触和电连接正电极及负电极。

美国专利文件US 20080107961A1示范性描述了锂离子电芯的结构。

一般使用铝箔作为锂离子电芯中的导电箔来接触正电极。与之相反，在负电极侧使用铜箔，这是因为在负电极侧使用铝箔时由于给定电势导致锂和铝的熔合。一般使用厚度为大约13至17μm的铝箔和厚度为大约12μm的铜箔作为导电箔。

使用铜箔作为导电箔导致更大的生产成本。此外，因此引入一种非活性材料，其与铝相比具有更大的晶体密度。这样铝具有2.7g/m³的密度，铜具有8.9g/m³的密度。为此使用铜作为导电箔对锂离子电芯的单位重量能量密度有不利影响。

德国专利文件DE 103 44 637 A1公开了一种用于锂聚合物电池的导体，在其上面涂有一层不含碳的、导电的底漆层。在此，所述层由相对于一般的含有碳的底漆具有更好导电性的金属构成。在针对正电极和负电极的适用性方面所述导体没有区别。所述导体优选由铝和铜构成，因此在使用铜作为导体时出现上述缺陷。

发明内容

依据本发明提供一种用于锂离子电芯的负电极侧的基于铝的导电箔，其两侧设有金属涂层，所述金属涂层在锂离子电芯运行时阻止与锂离子的熔合。所述金属涂层由铜或镍构成。优选地还要为导电箔的边缘涂上涂层。

由此得到一种导电箔，其相对于根据现有技术的铜箔在重量上有所减小。

因此可以针对负电极利用铝的重量优势并且同时避免由于锂而产生熔合物的缺陷。

优选地，生产依据本发明的导电箔时，并非从用于正电极侧的、由铝构成的常见的导电箔开始，而是使用更薄的铝箔，使得在两侧涂有铜或镍的涂层后还保持有大约12μm的厚度。例如，铜涂层可以分别有1μm厚，使得铝芯的厚度为10μm。涂层或导电箔整体厚度的其他尺寸当然也是可行的，其中位于外侧的涂层应尽可能薄。因此，在箔厚度相同的条件下实现了比通常使用铜箔的情况下更小的重量。

因此铝芯箔优选比两个外侧的涂层加起来还要厚。

通过在两侧在铝箔上涂覆薄的铜箔或涂层来批量生产依据本发明的导电箔。作为替换方案的是，也可以使用镍用于表面处理。

优选通过以下方式在铝箔上面涂覆由铜或镍构成的薄涂层：

a)电镀，

b)滚压包层法，或

c)离子射线涂层方法。

通过所有这些方式都能确保涂覆的涂层没有瑕疵，这是因为否则会导致锂嵌入到位于两个涂层之间的铝箔内。

令人吃惊的是，依据本发明的导电箔在锂离子电芯中是长时间稳定的。此外，所述导电箔显示出在长时间循环使用及储存时与带有常规的由铜构成的导电体的参考电芯相同的电性能和一致的特性。

依据本发明的导电箔及其类似的特性尤其让人惊讶，这是因为铜涂层或镍涂层在电芯的储存和运行过程中与铝箔脱离原本被视为是不能排除的。这对于所述锂离子电芯的电化学性能非常不利。

特别优选的是带有导电箔的锂离子电芯，其通过滚压包层法或离子射线涂层方法制造，这是因为它们在上述对比试验中达到最好的结果。

本发明的主题还涉及一种带有至少一个锂离子电芯的、配有所述导电箔的锂离子蓄电池以及一种带有用于驱动机动车辆的电驱动马达和与电驱动马达连接或可连接的锂离子蓄电池的机动车辆。

从属权利要求和说明书给出本发明的有利的改进方案。

附图说明

借助于附图及其描述进一步解释本发明的实施例。图示如下：

图1是依据本发明的用于锂离子电芯负电极的导电箔的剖面侧视图。

具体实施方式

图1示出用于未示出的锂离子电芯的导电箔10的结构。所述导电箔10具有由铝箔11构成的芯，其在两侧都覆盖有金属涂层12。所述金属涂层12阻止锂在锂离子电芯运行时与铝箔熔合。所述涂层12优选由铜或镍构成。由于使用依据本发明的导电箔10应该能得到重量优化的导电箔10，所以要相应地测算所述铝箔11和两个涂层12的尺寸，也就是所述涂层12实施为尽可能薄。