[发明专利]用于制造具有改善的集流结构的电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造具有改善的集流结构的电极的方法，所述集流结构用于在电池组中、诸如在锂离子电池组中排放（Ableitung）电能。本发明尤其涉及一种方法，其中集流结构被施加（aufgebacht）到独立的（freistehende）活性材料薄膜上。

背景技术

为了制造电池组、诸如锂离子电池组，通常将活性材料层涂敷到导电的集流器（Stromsammler）上。作为活性材料层可以例如施加含石墨的膏体或具有锂衬入物的纳米晶体无定形硅或者也可以施加包括含锂的混合氧化物的膏体、诸如Li₄Ti₅O₁₂、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、磷酸铁锂（LiFePO₄）或二氧化锡（SnO₂）到载体薄膜上，其中所述载体薄膜用作集流器。作为载体薄膜例如可以使用铜薄膜或铝薄膜。这样涂覆的载体薄膜可以被用作在电池组中的负电极（所谓的阳极）和/或正电极（所谓的阴极），其中在阳极和阴极之间设置分隔器（Separator）。电极堆（例如阳极-分隔器-阴极）通常构成方形的包。可替代地，阳极-分隔器-阴极单元可以被卷起。所述单元被插入到例如袋（（Pouch（袋）））形式的壳体中。

用电解质填充如此获得的封装。适合的电解质例如是无水非质子溶剂中的盐、例如LiPF₆或者LiBF₄，所述无水非质子溶剂诸如是碳酸乙烯酯或碳酸二乙酯（Diethylencarbonat）等。同样适合的是由聚偏二氟乙烯（PVDF）或聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）以及氮磷酸锂（Li₃PO₄N）组成的聚合物。所述聚合物既可以以液态形式又可以作为胶状物或固体存在并且被引入。

经由导电的放电器（Ableiter）可以电接触这种电池，所述放电器必须具有对于要操纵的电流强度足够的横截面。因此所述放电器用作连接区域。

对于有效率的总系统，通常多个小电池以高的布线耗费被联接（zusammenschalten）。可替代地，存在以下可能性：为了避免这种布线耗费相应地制成大面积的电极。

在对这种电池组进行充电和放电的情况下，存在以下困难：在所述电极的面中递增地产生的电流从电极的所有区域朝集流器的方向流动。由此，在电极中的电流密度朝集流器的方向连续升高。

电导性（Stromleitung）经常与损失关联，所述损失以电池组的局部加热来表现。尤其是，理想装置（Anordnung）中的晶格缺陷、诸如不均匀的涂覆、层中的过大颗粒、电极的不均匀挤压等附加地引起电极中的不均匀的电流流动（Stromfluss）。因此，可能发生电池组的局部或区域式过热，所述过热可能导致提前老化、容量损失或者也可能导致电池组的热损坏。

DE 11 2012 000 876 公开部分多孔的铝主体作为集流器的应用。通过在聚合物泡沫上以电化学方式沉积铝、去除聚合物和部分地压缩铝网络（Aluminiumnetzwerk）来获得所述集流器。

US 2014/0272561公开一种电极，所述电极包括集流器，所述集流器具有网结构。所述集流器可以通过印刷方法或沉积方法被制造。

US 2015/0125756同样涉及一种用于制造电极的方法，其中提供以网络形式的集流器。接着在其上施加活性材料。

已知的方法出于稳定性原因要么使用集流薄膜要么包括附加的载体材料，其中所述集流薄膜具有足够的层厚度，以便能够无破坏地在机械上被操纵。然而，从电极的效率的角度来看，期望集流器的尽可能薄的构型，因为所述集流器对实际的能量存储并不给以任何贡献。替代于此，集流器提高电池组的体积和重量并且因此减少所述电池组的能实现的能量密度。所述任务通过下面所描述的发明得以解决。

发明内容

利用本发明建议用于制造电极的方法，所述电极具有能导电的集流层，所述集流层具有用于连接到电路、所谓的放电器上的连接区域，所述电极的特征在于，所述集流层为了改善经由连接区域的电排放具有至少一个结构元件，所述结构元件具有与集流层相比提高的导电性，通过所述结构元件使在集流层上的点和连接区域之间的电阻减小，其中所述方法包括步骤：

a）提供至少一个独立的活性材料薄膜；