[发明专利]用于锂离子电池的电极

说明书

具有优先权的申请DE102011100724的全部内容在此通过引用的方式并入本申请。

本发明涉及一种制造用于锂离子电池的电极的方法。本发明还涉及一种根据该方法制造的电极，以及具有这种电极的锂离子电池。

用于锂离子电池的电极可通过涂覆合适的具有活性材料的导电基底制造而成。被称为活性材料的这样的材料或物质可以释放或吸收锂离子或可以嵌入锂。例如铝或铜（箔）是合适的基底。

涂层方法例如有挤出法或压延法等。这时基底和要应用的活性材料一起被挤压和/或压延，活性材料通常以悬浮液形式存在。悬浮液干燥后固定在基底上便得到电极。为锂离子或锂的运输所用的活性材料可以是纳米级的。由于纳米粒子表面相对较大，因此使得通过活性材料便于物质运输从而提高导电性。

本发明的任务在于提供一种用于锂离子电池的电极，该电极的导电性得以进一步提高。

该任务通过电泳法得以实现，其具有步骤（ii）：

（ii）将来自水性悬浮液中的陶瓷颗粒电泳沉积到基底上，所述水性悬浮液具有陶瓷颗粒。

因此，本发明的第一方面涉及制造用于锂离子电池的电极的方法，该方法具有步骤（ii）'：

（ii）'将来自水性悬浮液中的陶瓷颗粒电泳沉积到基底上，所述陶瓷颗粒能运输锂离子或嵌入锂，所述水性悬浮液具有陶瓷颗粒。

术语“电极”在下文中指锂离子电池的正电极以及负电极。

术语“正电极”在下文中指这样的电极，即如果将电池连到用电器上，例如连到电动马达上时，能吸收电子的电极。在这种条件下其为阴极。

术语“负电极”在下文中指这样的电极，即在工作时能给出电子的电极。在这种条件下其为阳极。

在下文中，术语“锂离子电池”与“锂离子二次电池”可以同义地使用。该术语也包括术语“锂电池”、“锂离子蓄电池”和“锂离子单电池”。锂离子蓄电池一般由单个锂离子单电池串联或并联连接而成。这意味着，术语“锂离子电池”是作为前面提到的现有技术中常用术语的集合概念使用。

术语“电泳”在下文中是指带电粒子在电场中通过当作载体材料的物质的迁移。

术语“电泳沉积”在本发明的范畴中是指陶瓷颗粒通过电泳迁移到基底，并沉积在基底上。

同时，在电泳时通过在两个彼此分隔开的电极间施加电势差而产生电场，其中带电粒子在这两个电极之间迁移。

应用电泳来将来自水性悬浮液中的陶瓷颗粒沉积到基底上，这在原理上是已知的。JP2002042791公开了用隔离物和电极来制造双层。其中可构成隔离物的陶瓷材料来自悬浮液，该悬浮液包含陶瓷材料，其通过电泳沉积在浸在悬浮液中的电极上。从而构成具有沉积在其上的隔离物的电极。

本发明所述方法的特征在于，步骤（ii）中不包括隔离物的形成。

术语“陶瓷颗粒”在下文中是指颗粒形式的无机材料或无机化合物。优先使用这样的颗粒，即在锂离子电池工作条件下由于其化学性质能吸收也能重新释放锂离子或锂的颗粒。这样的材料在现有技术中也被称为用于电极的“活性材料”。

在根据本发明的方法中，陶瓷颗粒可用作活性材料，并且其常用于阴极。

在一实施方式中使用了颗粒，其为具有橄榄石结构的锂过渡金属。因此，在一实施方式中，磷酸盐具有LiXPO₄的总分子式，其中X=Mn、Fe、Co或Ni，或它们的组合。

在另一实施方式中可使用锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂或由两种或多种这些氧化物组成的混合物或混合氧化物。在一实施方式中，这些氧化物具有尖晶石结构。

也可使用由两种或多种上述物质组成的混合物。

优选地，悬浮液中的陶瓷颗粒作为纳米粒子使用。

纳米粒子可采取任何的形式，即其可以是粗略呈球形的或细长的。

在一实施方式中，颗粒具有作为D95值测量的小于15μm的颗粒尺寸。颗粒尺寸优选为小于10μm。

在另一实施方式中，颗粒具有作为D95值测量的在0.005μm到10μm之间的颗粒尺寸，或具有作为D95值测量的小于10μm的颗粒尺寸，其中D50值为4μm±2μm以及D10值小于1.5μm。

指定的值通过使用静态激光散射（激光衍射，激光衍射法）来测量，这些方法在现有技术中是已知的。

此外也有可能的是，颗粒包含用于提高导电性的碳。这种类型的颗粒可通过已知的方法来制备，例如通过涂覆碳化合物（比如丙烯酸或乙二醇）。随后颗粒被热解，例如在2500℃的温度下热解。