[发明专利]可再充电电化学电池

说明书

可再充电电化学电池组电池，其具有外壳、正极(11)、负极(10)和含有SO₂和所述电池的活性金属的导电盐的电解质(9)，其中所述电极的至少一个含有选自粘合剂A、粘合剂B或粘合剂A和B的混合物的粘合剂，其中粘合剂A由聚合物构成，所述聚合物由共轭羧酸的单体结构单元构成或由这些共轭羧酸的碱金属盐、碱土金属盐或铵盐构成或由它们的组合构成，粘合剂B由聚合物构成，所述聚合物基于单体苯乙烯结构单元和丁二烯结构单元。

本发明涉及具有正极、负极和含导电盐的电解质的可再充电锂电池组电池（Batteriezelle）。

可再充电电池组电池在许多技术领域中非常重要。它们通常用于只需要相对小的电流强度的用途，如移动电话、电动工具或其它移动用途。此外，对用于大电流用途的电池组电池也有很大的需求，其中机动车的电力驱动、作为用于地方发电的中间存储器的用途和作为用于电网稳定化的大型存储器（电网储能/并网用途/智能电网）的用途特别重要。

可再充电电池组电池的发展目标特别是高能量密度（每重量和体积单位的能量）、高载流性（低内电阻）、经多个充放电循环的长使用寿命、极好的操作安全性和尽可能低的成本。

可再充电电池在实践中大部分是锂离子电池。它们的负极由覆铜碳构成，其中在充电过程中嵌入锂离子。正极也由适合于吸收活性金属的离子的嵌入材料构成。正极通常基于涂覆到铝导电元件（Ableitelement）上的锂钴氧化物。这两个电极都非常薄（厚度通常小于100 μm）。为了以机械方式稳定电极，除活性材料外还使用粘合剂。在充电过程中，从正极脱嵌活性金属的离子并嵌入负极中。在放电过程中，发生逆向过程。借助确保所需离子运动的电解质在电极之间输送离子。锂离子电池含有由溶解在有机溶剂或溶剂混合物（例如基于碳酸亚乙酯）中的锂盐（例如LiPF₆）构成的电解质。它们在下文中也被称作“有机锂离子电池”。

有机锂离子电池在安全方面有问题。安全风险特别由有机电解质造成。在发生故障时，该电解质的可燃性导致锂离子电池燃烧或在最坏情况下甚至爆炸。为避免这样的危险，必须采取额外措施，特别是涉及充放电过程的极精确调节和涉及电池组构造中的额外安全措施。例如，电池含有在故障时熔融并因此阻止电池中的电流流动的组分。但是，这些措施带来提高的成本和提高的体积和重量，由此降低能量密度。此外，这些措施并非总是足够并且会发生具有上述影响的故障。

当应开发用于特别如新兴市场所需的大型能量存储器的电池组电池时，这些问题特别严重。在此，对稳定性和长期操作安全性的要求特别高。

对特别符合下列要求的改进的可再充电电池组电池有很大的需求：

- 极好的电性能指标，特别是高能量密度和同时的高电流引出值（功率密度）。

- 安全性，甚至在困难运行条件下，例如在电动牵引领域中、作为用于地方发电的中间存储器的用途或作为用于电网稳定化的大型存储器（电网储能/并网用途/智能电网）的用途中。

- 长使用寿命，特别是大量的有效充放电循环。

- 使用成本有利的材料。

- 成本有效和稳定的生产方法。

- 其它重要的实践要求，如过载能力和深度放电能力。

在WO 2011/098233 A2中，描述了比迄今已有的情况明显更好地满足这些部分相冲突的要求的电池组电池。它们具有下列特殊特征，这些在本发明的电池组电池中也优选实现：