包括铝部件的电池制造技术

一种一次锂电池可以包括：包含铝的集电器、包含铝的盖帽或者两者。该铝电池部件可以具有高的机械强度和低的电阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及包含铝部件的电池。电池是普遍使用的电能源。一个电池包含一个负极，其通常称为阳极，和一个正极，其通常称为阴极。阳极含有可被氧化的活性材料；阴极含有或者消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料能够将阴极活性材料还原。当将电池用作器件中的电能源时，使阳极和阴极进行电接触，这使得电子流动通过器件并且使得能够发生相应的氧化和还原反应而提供了电力。与阳极和阴极接触的电解质含有一些离子，这些离子流动通过电极之间的隔膜(separator)而在放电期间保持贯穿电池的电荷平衡。一般而言，一次锂电池包括可以包含铝的正极引线(lead)。该正极引线与电池的阴极电接触。阴极包括可以包含铝的集电器。在一个方面中，一种制备一次锂电池的阴极的方法包括：用包含阴极活性材料的组合物涂覆包含铝的多孔(expanded)金属栅网(grid)。在另一个方面中，一种制备电池的阴极的方法包括：用包含阴极活性材料的组合物涂覆包含铝合金的多孔金属栅网，其中该阴极活性材料包括二氧化锰并且该组合物包括碳源和粘合剂；在涂覆之后将栅网干燥；在干燥之后将栅网压延至小于20密耳(0.508mm)的厚度；在压延之后将栅网定尺寸；在定尺寸之后将栅网边缘清理；在边缘清理之后将栅网热处理；和在将栅网热处理之后在真空下将栅网干燥。该组合物可以是浆料。阴极活性材料可以包括二氧化锰，氟化碳例如单氟化碳、聚单氟化碳、氟化石墨，或CFx、二硫化铁或者钒酸盐。该组合物可以包括碳源。碳源可以包括碳纤维、石墨、炔属碳或其组合。该组合物可以包括粘合剂。粘合剂可以包括有机聚合物。该粘合剂可以包括聚(四氟乙烯)、聚(乙烯醇)或其组合。栅网可以包括1000-->系列铝、2000系列铝合金、3000系列铝合金、5000系列铝合金、6000系列铝合金或7000系列铝合金。栅网可以包括包含0-0.4wt％的铬、0.01-6.8wt％的铜、0.05-1.3wt％的铁、0.1-7wt％的镁、0-2wt％的锰、0-2wt％的硅、小于0.25wt％的钛、0-2.3wt％的镍和0-8.2wt％的锌的铝合金。栅网可以具有小于100mΩ/cm，或者小于10mΩ/cm的电阻率。可以在涂覆之前将栅网拉伸。可以在涂覆之前将栅网拉平。可以在涂覆之后将栅网干燥。可以在干燥之后将栅网压延。压延可以包括使栅网通过间隙。该间隙可以具有小于25密耳(0.635mm)的厚度。可以在压延之后将栅网热处理。可以在热处理之后在真空下将栅网干燥。包括含有铝的正极引线的一次锂电池可以具有比包括不同材料例如不锈钢的正极引线的电池更低的阻抗。包含铝的阴极集电器和包含铝的正极引线的组合与包含铝的集电器和不锈钢的正极引线的组合相比可以在电池中提供更大的耐蚀性和电导率。铝或铝合金可以比不锈钢更便宜。在下面的附图和说明书中阐述了一个或多个实施方案的细节。其他的特征、目的和优点将从说明书和附图中并且从权利要求书中变得明显。图1是电池的示意图。图2是栅网的示意图。图3A和3B是电池的正极引线的示意图。图4是描述在下落试验之后电池的阻抗变化的图。图5是描述在下落试验之后电池性能的图。图6是描述在下落试验之后电池性能的图。参考图1，一次锂电化学电池10包括与负极引线14电接触的阳极12、与冠18电接触的阴极16、隔膜20和电解质。阳极12、阴极16、隔膜20和电解质被包含在外壳22内。电解质可以是包含溶剂体系和至少部分溶于该溶剂体系中的盐的一种溶液。外壳22的一端被正极外接触部分24和环形的绝缘垫圈26封闭，这可以提供不透气且不-->漏流体的密封。冠18和正极引线28使阴极16与正极外接触部分24相连。安全阀被放置在正极外接触部分24的内侧，并且被构造成使得当压力超过某一预定值时降低电池10内的压力。在某些情况下，正极引线可以是圆形的或者环形的并且与圆柱体同轴布置，并且包括在阴极方向上的径向延伸部分(extension)。电化学电池10可以是例如，圆柱形卷绕的电池、钮扣电池或硬币电池、棱柱形电池、刚硬的薄片电池，或者柔韧的囊式电池、封套式电池或袋式电池。阳极12可以包含碱金属和碱土金属，例如锂、钠、钾、钙、镁或其合金。阳极可以包含碱金属或碱土金属与另一种金属或者其他金属例如铝的合金。包含锂的阳极可以包含元素锂或者锂合金或其组合。电解质可以是包含溶剂和盐的非水电解质溶液。该盐可以是碱金属盐或碱土金属盐，例如锂盐、钠盐、钾盐、钙盐、镁盐或其组合。锂盐的例子包括：六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、碘化锂、溴化锂、四氯铝酸锂、三氟甲磺酸锂、LiN(CF3SO2)2和LiB(C6H4O2)2。高氯酸盐例如高氯酸锂可以包含在电解质中以帮助抑制电池中，例如集电器中的铝或铝合金腐蚀。电解质溶液中盐的浓度可以为0.01摩尔(molar)-3摩尔、0.5摩尔-1.5摩尔，并且在一些实施方案中可以为1摩尔。溶剂可以是有机溶剂。有机溶剂的例子包括碳酸酯、醚、酯、腈和磷酸酯。碳酸酯的例子包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯。醚的例子包括二乙醚、二甲醚、二甲氧基乙烷和二乙氧基乙烷。酯的例子包括丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯和γ-丁内酯。腈的例子包括乙腈。磷酸酯的例子包括磷酸三乙酯和磷酸三甲酯。电解质可以是聚合物电解质。隔膜20可以由用于锂一次或二次电池隔膜的任何隔膜材料形成。例如，隔膜20可以由聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺(例如尼龙)、聚砜、聚氯乙烯或其组合形成。隔膜20可以具有约12微米-约75微米，更优选12-约37微米的厚度。可以将隔膜20切割成与阳极12和阴极16类似大小的片并且如图1中所示那样放置在其之间。尤-->其对于圆柱形电池的应用而言，可以将阳极、隔膜和阴极一起辊压。然后可以将阳极12、阴极16和隔膜20放置在外壳22内，该外壳可以由金属例如镍或镀镍的钢、不锈钢、铝包覆的不锈钢、铝或铝合金或者塑料例如聚氯乙烯、聚丙烯、聚砜、ABS或聚酰胺制成。可以将电解质溶液装入包含阳极12、阴极16和隔膜20的外壳22，并且随后用正极外接触部分24和环形的绝缘垫圈26气密地密封。阴极16包括包含阴极活性材料的组合物，该阴极活性材料在电池10的放电期间可以经历碱离子的插入。该活性材料可以是例如金属氧化物、卤化物或者硫属元素化物；作为选择，该活性材料可以是硫、有机硫聚合物或者导电聚合物。特定的例子包括二氧化锰、三氟化钴、硫化钼、二硫化铁、亚硫酰氯、三氧化钼、硫、(C6H5N)n和(S3N2)n，其中n至少为2。活性材料可以是钒酸盐材料，例如五氧化钒。钒酸盐材料描述于例如美国专利No.6322928和No.5567548中，这些专利的每一个以它们的整体在此引入作为参考。活性材料还可以是单氟化碳，例如具有式CFx的化合物，其中x为0.5-1.0。该阴极组合物还可以包括粘合剂例如聚合物粘合剂，例如为PTFE、PVDF、Kraton或Viton(例如偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)。该阴极组合物还可以包括碳源，例如炭黑，合成的石墨(包括膨胀石墨)或者非合成的石墨(包括天然石墨)，炔属中间相碳，焦炭，石墨化的碳纳米纤维或聚炔属半导体。该阴极包括可以将阴极活性材料涂覆或者另外沉积在其上的集电器。该集电器可以具有一个与正极引线28接触的区域和一个与活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备一次锂电池的阴极的方法，其包括：用包含阴极活性材料的组合物涂覆包含铝的多孔金属栅网。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-11-24 10/719,0141.一种制备一次锂电池的阴极的方法，其包括：用包含阴极活性材料的组合物涂覆包含铝的多孔金属栅网。2.权利要求1的方法，其中该组合物是浆料。3.权利要求1的方法，其中阴极活性材料包括二氧化锰、CFx、二硫化铁或钒酸盐。4.权利要求1的方法，其中该组合物包括碳源。5.权利要求4的方法，其中碳源包括碳纤维、石墨、炔属碳或其组合。6.权利要求1的方法，其中该组合物包含粘合剂。7.权利要求6的方法，其中粘合剂包括有机聚合物。8.权利要求1的方法，其中栅网包括1000系列铝、2000系列铝合金、3000系列铝合金、5000系列铝合金、6000系列铝合金或7000系列铝合金。9.权利要求1的方法，其中栅网包括6000系列铝合金。10.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0-0.4wt％铬的铝合金。11.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0.01-6.8wt％铜的铝合金。12.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0.05-1.3wt％铁的铝合金。13.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0.1-7wt％镁的铝合金。14.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0-2wt％锰的铝合金。15.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0-2wt％硅的铝合金。16.权利要求1的方法，其中栅网包括包含小于0.25wt％钛的铝合金。17.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0-8.2wt％锌的铝合-->金。0-2.3wt％镍。18.权利要求1的方法，其中栅网包括包含0-2.3wt％镍的铝合金。19.权利要求1的方法，其中栅网的电阻率小于100mΩ/cm。20.权利要求1的方法，其中栅网的电阻率小于10mΩ/cm。21.权利要求1的方法，其进一步包括在涂覆之前将栅网拉伸。22.权利要求1的方法，其进一步包括在涂覆之前将栅网拉平。23.权利要求1的方法，其进一步包括在涂覆之后将栅网干燥。24.权利要求23的方法，其进一步包括在干燥之后将栅网压延。25.权利要求24的方法，其中压延包括使栅网通过间隙。26.权利要求25的方法，其中该间隙的厚度小于25密耳。27.权利要求26的方法，其进一步包括在压延之后将栅网热处理。28.权利要求27的方法，其进一步包括在热处理之后在真空下将栅网干燥。29.权利要求9的方法，其中该组合物是浆料。30.权利要求9的方法，其中阴极活性材料包括二氧化锰、CFx、二硫化铁或钒酸盐。31.权利要求9的方法，其中该组合物包括碳源。32.权利要求31的方法，其中碳源包括碳纤维、石墨、炔属碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：NN伊萨夫，M波津，M斯特万诺维奇，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]