[发明专利]具有提高的活性材料份额的电极

说明书

本发明提供具有提高的活性材料份额的电极。本发明涉及一种电极（4，4'），包括：至少一个被设计为扁平的集电器（20，21），在所述集电器处安置有至少一个导流器；以及至少一个活性材料膜（10，11），其特征在于，活性材料膜（10，11）被布置在集电器（20，21）的第一表面上，并且在所有侧沿着集电器（20，21）的边（22，23）伸出所述边以外，以便这样在所有侧构造活性材料膜（10，11）的超过集电器（20，21）的外边界的突出部（70）。

技术领域

本发明涉及一种具有提高的活性材料份额的电极以及用于制造该电极的方法。

背景技术

电化学能量存储器系统、如锂离子电池组（LIB）的性能、尤其是能量密度基本上取决于电池中的电极的选择和设计。在现有技术中，描述了两种根本上不同的用于给集电器涂布活性材料（随后也称为活性材料）的方法、即通过施加活性材料浆料（所谓的浆料涂敷方法）并且通过施加独立的活性材料膜（例如参见EP 1 644 136、US 2015/0061176 A1或US2015/0062779 A1）。

DE 10 2013 204 875 A1公开了一种方法，在该方法中在集电器上施加干燥的活性材料成分。在一种实施方式中使用掩模，所述掩模在涂布步骤之前被放在集电器上，以便这样有针对性地从具有活性材料的覆盖物中除去多个区域。

US 2016/0043375 A1公开了一种二次电池组，该二次电池组包括电极堆叠体，所述电极堆叠体通过堆叠平面电池组电池而得到，所述电池组电池包括电荷层和铅电极。在此，铅电极可以完全被电池组电池的电极包围。

由独立的活性材料膜制造电极从现有技术中已知，并且例如在EP 1 644 136、US2015/0061176 A1或US 2015/0062779 A1中被描述。在此，独立的活性材料膜以无溶剂方法通常以大约100-300μm的层厚来制造。独立的膜必要时被切割到所期望的大小，并且紧接着被施加在预成形的集电器上。电极的切割也可以在由集电器和活性材料膜构成的层压复合体中进行。为了制造电化学电池，于是各至少一个所切割的阳极、即负电极和阴极、即正电极以通过隔离件分开的方式被封装到壳体中（例如以袋（囊）或固体壳体（罐）形式）并且壳体被填充电解质。电解质有离子传导能力，并且围绕电极和隔离件或侵入到其孔隙中。

集电器由导电材料、尤其是由金属制成并且被设计为扁平的。根据现有技术，集电器和活性材料层的侧边是齐平的，或者集电器在至少一侧处伸出活性材料层的伸展以外。所切割的电极因此在侧面分别具有由未被涂布的集电器、尤其是金属构成的或多或少非常明显的区域。为了避免电池之内的电短路，突出的或未被活性材料覆盖的集电器根据现有技术例如通过有针对性的氧化方法被电绝缘。经常由铝制成的阴极集电器可以这样通过形成的氧化铝被绝缘。替代的方法使用不导电的塑料（例如橡胶）来密封。

替代地还存在如下可能性：通过合适地选择电极和不导电隔离件的几何尺寸来构建电池，使得有效地防止短路。在此，隔离件被设计，使得该隔离件伸出电极的边缘以外，使得电极不能彼此接触。该方法需要在堆叠期间各个部件的精确对准。

除了电极相互之间的接触之外，根据现有技术所制造的电化学电池还有如下风险：未被涂布的集电器在侧面接触电池的壳体并且在电池的寿命期间必要时甚至可能损坏电池的壳体。如果放弃金属边的绝缘，因此这里也存在电短路的风险。

通过所描述的用于防止电池之内的短路的措施，电池的未用活性材料填充并且因此无助于能量存储的体积份额被扩大。体积功率密度已经在电池水平上下降。

因此，本发明的任务是，提供一种被保护以免短路的电极，而不降低电池组电池的功率密度。除此之外，电极应在没有诸如氧化方法之类的附加方法步骤的情况下被制造。该任务通过随后所描述的本发明来解决。

发明内容