用于制造具有改善的集流结构的电极的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造电极（1）的方法，所述电极具有能导电的集流层（2），集流层具有用于连接到电路上的连接区域（3），所述电极的特征在于，集流层（2）为了改善经由连接区域（3）的电排放具有至少一个结构元件（5、6），该结构元件具有与集流层（2）相比提高的导电能力，通过所述结构元件，在集流层(2)上的点和连接区域（3）之间的电阻被减小，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（4）；b）在活性材料薄膜（4）的至少一个表面上提供能导电的层，其中能导电的层直接被构成在活性材料薄膜（4）的表面上，以便因此构成集流层（2）；c）将电连接区域（3）安放到能导电的层上，以便使得能够连接到电路上。

A method for making electrodes with improved flow structure

The present invention relates to a manufacturing method of the electrode (1), the electrode has the advantages of high conductive layer (2), a current collecting layer for connection to the connection area on the circuit (3), wherein the electrode and current collecting layer (2) in order to improve through the connection region (3) of the electric discharge is at least one structural element (5, 6), the structure and components with the current collecting layer (2) compared to the conductive ability, through the structural element, the collector layer (2) on the point and the connection area (3) between the resistance is reduced, wherein the method comprises the following steps: a) providing at least one independent active material film (4); b) in the active material film (4) on at least one surface can provide conductive layer, the conductive layer is formed directly in the active material film (4) on the surface, to thereby constitutes a collector The layer (2); c) places the electric connection area (3) on the layer that can be electrically conductive so that it can be connected to the circuit.

【技术实现步骤摘要】
用于制造具有改善的集流结构的电极的方法
本专利技术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。本专利技术尤其涉及一种方法，其中集流结构被施加（aufgebacht）到独立的（freistehende）活性材料薄膜上。
技术介绍
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。DE112012000876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。US2014/0272561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。US2015/0125756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专利技术得以解决。
技术实现思路
利用本专利技术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；b）在活性材料薄膜的至少一个表面上提供能导电的层，其中所述能导电的层直接被构成在所述活性材料薄膜上，以便因此构成集流层；c）将电连接区域安放到能导电的层上，以便使得能够连接到电路上。令人吃惊地表明，通过设置这种结构元件可以明显减少或者甚至避免电池组的局部或区域式过热的危险，并且可以以简单的方式从独立的活性材料薄膜出发制造具有这种结构化的电极。通过所建议的方法可以使集流器的材料量单独地与电极的实际情况和需求相匹配并且因此使所述材料量总体上减少。活性材料薄膜是独立的活性材料薄膜，并且可以通过对于本领域技术人员已知的全部方法被提供。可以例如借助涂浆方法（Slurry-Auftragungsverfahren）进行制造，其中在溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中悬浮体（Aufschlämmung）被提供，并且被施加在载体材料（例如塑料薄膜）的表面上，其中所述悬浮体包括至少一种活性材料、至少一种结合剂以及必要时导电添加剂。在去除溶剂并且必要时将所获得的活性材料层压实（verdichten）之后，所述活性材料层可以从载体材料表面上被剥离并且被用作独立的活性材料薄膜。可替代地，独立的活性材料薄膜可以以无溶剂的或者尽可能地无溶剂的方法来制造，其方式为成分（Zusammensetzung）在剪切力的作用下这样被处理，使得结合剂纤丝形成，所述结合剂纤丝将成分的各个组分互相连接，其中所述成分包括至少一种活性材料、至少一种结合剂以及必要时导电添加剂。获得膏状的、可成型的坯料（Masse），所述坯料可以通过涂敷在表面上和必要时压实成独立的活性材料薄膜被处理。独立的活性材料薄膜分别包括至少一种活性材料和至少一种结合剂以及必要时导电添加剂，所述结合剂必要时以纤丝的形式存在。在此情况下，这例如可以涉及导电炭黑或石墨。在一种优选的实施方式中，活性材料薄膜至少在表面的一部分上具有石墨颗粒。优选地，为了制造独立的活性材料薄膜使用干燥的活性材料成分。活性材料成分在此可以具有用于相应的蓄能器的本身已知的分量。对于制造用于锂离子电池组的电极的示例性并且非限制性的情况，用于阳极的活性材料例如包括优选大于或等于94重量%的浓度的石墨，而用于阴极的活性材料例如可以包括优选大于或等于93重量%的浓度的锂盐、诸如锂镍钴锰氧化物（NCM）或锂锰氧化物（LMO）。活性材料因此尤其是一种材料或物质或物质混合物，其可以参与蓄能器（Energiesprecher）的主动充电过程或放电过程。在此，活性材料混合物另外可以具有优选小于或等于4重量%的浓度的粘合剂、诸如聚偏二氟乙烯（PVDF），前述的活性材料分布在所述粘合剂中。此外，可以添加优选小于或等于2重量%的浓度的导电添加剂，诸如能传导的碳化合物、例如炭黑。通过纤丝化工艺可以由所述成分构成膏状的、可成型的坯料。这种方法从现有技术中已知并且例如在EP1644136、US2015/0061176A1或US2015/0062779A1中被描述。所获得的可成型的坯料可以随后被成形为独立的活性材料薄膜。这可以优选地通过使用压延机发生。独立的活性材料薄膜在此具有以下层厚度，所述层厚度允许无破坏性的操纵。优选地，活性材料薄膜具有至少50本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造电极（1）的方法，所述电极具有能导电的集流层（2），所述集流层具有用于连接到电路上的连接区域（3），所述电极的特征在于，所述集流层（2）为了改善经由所述连接区域（3）的电排放具有至少一个结构元件（5、6），所述结构元件具有与所述集流层（2）相比提高的导电性，通过所述结构元件，在所述集流层(2)上的点和所述连接区域（3）之间的电阻被减小，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（4）；b）在所述活性材料薄膜（4）的至少一个表面上提供能导电的层，其中所述能导电的层直接被构成在所述活性材料薄膜（4）的表面上，以便因此构成所述集流层（2）；c）将电连接区域（3）安放到所述能导电的层上，以便使得能够连接到电路上。

【技术特征摘要】
2016.09.13 DE 102016217383.91.用于制造电极（1）的方法，所述电极具有能导电的集流层（2），所述集流层具有用于连接到电路上的连接区域（3），所述电极的特征在于，所述集流层（2）为了改善经由所述连接区域（3）的电排放具有至少一个结构元件（5、6），所述结构元件具有与所述集流层（2）相比提高的导电性，通过所述结构元件，在所述集流层(2)上的点和所述连接区域（3）之间的电阻被减小，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（4）；b）在所述活性材料薄膜（4）的至少一个表面上提供能导电的层，其中所述能导电的层直接被构成在所述活性材料薄膜（4）的表面上，以便因此构成所述集流层（2）；c）将电连接区域（3）安放到所述能导电的层上，以便使得能够连接到电路上。2.按照权利要求1所述的方法，其中所述结构元件（5、6）通过栅格形或脉管形结构元件（5、6）和/或所述能导电的集流层（2）的层厚度的渐变分布形状（7）构成。3.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述结构元件（5、6）以电镀的方式借助印刷技术和/或借助接合技术施加到所述独立的活性材料薄膜（4）上。4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中所述独立的活性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：H鲍尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE