[发明专利]用集流体基底上的隔膜材料制造电池的方法

说明书

本发明提供了用于制造电池单元部件的方法，该方法包括提供集流体箔并将隔膜以隔开的间隔放置在集流体箔上。本发明还提供了电池单元部件、电池以及电动或混合动力车辆。

本发明总体上涉及电池，并且更具体地涉及用于电动车辆的电池。

背景技术

典型的锂离子电池组(堆)将具有阳极、隔膜、阴极和集流体。美国专利公开号No.2017/0012264公开了电极涂层，其可被涂覆在隔膜层的整个表面上、以通道或条带涂覆在隔膜层上、或以贴片或矩形成型件涂覆在隔膜层上。电池组还包括集流体，该集流体可为与电极层相邻的一个或多个集流层。集流体可包括例如单个导电金属层或涂层，例如烧结金属颗粒层。可用作集流体的示例性导电金属层是包括镍的烧结金属颗粒的层，其也可用于阳极层或阴极层两者。在本发明的其他实施方式中，导电金属层可包括铝，例如铝箔，其可用作正电极或阴极层的集流体和基底。在其他实施方式中，导电金属层可包括铜，例如铜箔，其可用作负电极或阳极层的集流体和基底。

发明内容

本发明力求使工具、器件和机器的数量最小化，以缩短制造时间并降低投资和生产成本。

本发明提供一种用于制造电池单元部件的方法，该方法包括：

提供集流体箔；和

将隔膜以隔开的间隔(或以一定的间隔)放置在所述集流体箔上。

通常由聚合物箔制成的隔膜由于其稳定性而典型地在制造过程中形成基底。然而，本发明使用集流体箔来支撑隔膜，其尽管在某些方面由于该集流体箔而从制造的角度来看更敏感，但可减少生产时间并降低投资和生产成本。可将箔从卷展开，并在将隔膜放在所述箔上的同时进行移动。

隔膜可作为涂层放置，或优选周期性地作为独立的隔膜或作为隔膜电解质单元放置在集流体的一侧或两侧上，因此可形成所谓的隔膜电解质集流体单元(SE集流体(SE-collector))。

集流体可为具有1至50μm的厚度并且由铜、铝、镍、涂覆在铝或石墨上的镍组成的箔。

能够将锂离子从一侧传导至另一侧并返回的隔膜在本文中被称为“sepolyte”。sepolyte可为浸有液体电解质或凝胶电解质的聚合物隔膜、固体聚合物隔膜/电解质如基于PEO的隔膜或者固态电解质例如氧化锂或硫化物玻璃或玻璃陶瓷或陶瓷。

如果集流体的仅一侧具有隔膜或sepolyte，则另一侧可周期性地涂覆有阴极的活性材料或阳极材料。在一侧上是隔膜或sepolyte，以及在另一侧上是由阴极或阳极材料制成的电极，它们周期性地直接粘结在集流体上并形成所谓的SEEL集流体单元(隔膜-电解质-电极-集流体单元)。

根据隔膜/sepolyte的性质，可将润滑层放置在隔膜/sepolyte与集流体之间。该润滑层是软的，并且允许在电池单元的制造和充电/放电过程中滑动并减少隔膜/sepolyte与集流体之间的摩擦。润滑层相对于集流体更软，以最小化施加到sepolyte上的物理应力，并具有良好的电导率。

集流体上的润滑层可由诸如石墨的软材料或包括钠、钾、镁或钙的软的轻金属制成，或者由诸如锡、铅、铋或镉的软的重金属制成，或者由诸如伍德金属的合金或诸如锡铅焊料、软焊料和低锑软焊料的合金制成。润滑层300的厚度可为0.05至500μm、优选0.07至100μm、并且最优选0.1至5μm。

如果使用润滑层，则集流体将在一侧或两侧上涂覆有润滑层，并形成润滑集流体(current-lubrication collector)，即所谓的CULUB集流体。可将隔膜或sepolyte周期性地放到CULUB集流体的一侧或两侧上，或者直接地在CULUB集流体的一侧或两侧上制造。