[发明专利]电化学电池

说明书

技术领域

以下描述的本发明涉及到电化学电池。

背景技术

特别地，电化学电池的众所周知的实施例是纽扣电池和圆形电池。纽扣电池通常具有圆柱形外壳，它的高度等于或小于它的直径。在圆形电池的情况下，外壳同样是圆柱形，但是它的高度超出了它的直径。

在每一种情况下，在外壳中存在真正不同的电化学系统都是可能的。非常普遍的电池是基于锌/空气、锌/MnO₂和镍/锌的那些电池。二次(可充电)系统也很普遍。这些系统的实例是镍/金属氢化物电池、镍/镉电池和锂离子电池。

一般来讲，圆形电池和纽扣电池的圆柱形外壳通常由两个固态的、通常是金属的外壳部分构成，在所述两个外壳部分之间布置电绝缘密封。一个外壳部分电连接到正电极且具有相应的正极性。另一个电连接到负电极且具有相应的负极性。密封意在防止具有相反极性的外壳部分之间电接触。而且，意图在于阻碍液体和湿气从外壳逃离且防止其渗入到外壳中。

金属外壳的使用与各种缺陷相关联。金属外壳借助于复杂的深拉伸(deep drawing)方法来制造，且尽管采用了特定的预防措施，但是从来都不能完全排除由电解液或者由在充电和放电操作中形成的其他腐蚀性物质对外壳的腐蚀性侵蚀。

发明内容

本发明的目的是提供具有不具备上述缺陷的外壳的纽扣电池和圆形电池。

通过具有权利要求1中的特征的电化学电池实现所述目的。在作为从属权利要求的权利要求2至7中规定了根据本发明的电池的优选实施例。所有权利要求的措辞由此都通过引用结合到该说明书中。

根据本发明的电化学电池由于以下特征而总是显著的：

●它包括具有至少一个正电极和至少一个负电极的复合电极主体：在这种复合主体中，至少一个正电极和至少一个负电极被以固定方式彼此接合，通常是经由叠层或者粘附接合来彼此接合。在相反极性的电极之间通常布置分离层，所述分离层可以是例如聚烯烃的多孔聚合物膜。

从现有技术中已知缠绕式复合电极主体。例如在WO 2010/146154 A2和WO 2010/089152 A1中，描述了具有缠绕式复合电极主体的纽扣电池。这些文献中描述的复合电极主体也可用于根据本发明的电池。

为了制造这种缠绕式复合电极主体，在第一步骤中制造带状形式的单个电池。为此目的，带状形式的正电极和带状形式的负电极彼此组合并且与带状形式的一个或多个分离层组合。例如可将电极叠置在分离层的相反侧上。然后，将由此制造的带状形式的单个电池馈送至缠绕装置并在那里处理以给出缠绕式复合电极主体。为此目的，单个电池通常被缠绕在缠绕轴或者缠绕芯上。在通常预定数目的缠绕(此处缠绕被理解为意味着复合体围绕缠绕轴或缠绕芯的每一次完整旋转)之后，停止缠绕操作。例如借助于切割或者冲压工具，将所形成的缠绕式复合主体与单个电池的紧随其后的目前为止仍未缠绕的部分分离。

●复合电极主体被浸渍电解液：电解液的选择依赖于针对电池选择哪种电化学系统。如果本发明的电池是镍/金属氢化物电池，则电解液是碱性的。如果电池是锂离子电池，则电解液通常包括有机碳酸盐和溶解于其中的导电锂盐的混合物。

●它包括具有不透液体内芯的外壳：与常规电池的情况相同，外壳的主要功能是防止液体(电解液)从外壳逃离以及防止湿气渗出和渗入外壳。

●浸渍了电解液的复合电极主体被设置在内芯中：目的通常是使复合电极主体以最大效率填充内芯。在内芯中的任何死体积都对能量密度具有不利影响。

根据本发明的电池的特定特征在于外壳由PEK(聚醚酮)或者PEK基材料构成。

如众所周知的，聚醚酮是高热稳定性的热塑材料。最常使用的聚醚酮是聚芳醚酮(缩写为PAEK)。

最公知和最重要的代表性PEK中的一种是PEEK(聚醚醚酮)。更优选地，根据本发明的电池的外壳由PEEK或者PEEK基材料构成。

PEK基材料是至少部分由PEK构成的材料。相似地，PEEK基材料是至少部分由PEEK构成的材料。除了PEK或者PEEK之外，PEK或者PEEK基材料还可含有其他成分，例如无机或有机填料和/或色素。但是，优选的是，PEK或PEEK在材料中存在的量总是为至少20％(按重量)。优选地，PEK或PEEK是PEK/PEEK基材料的主要成分。

PEEK的熔化温度为约335℃至345℃。存在各种衍生物(例如PEEEK(聚(醚醚醚酮))和PEKK(聚(醚酮酮))，所述各种衍生物具有稍微不同的熔点(例如，PEKK为约391℃或者PEEEK为约324℃)。所有这些衍生物都适合作为根据本发明的电池的外壳材料。