用于电池的集电器制造技术

本发明专利技术涉及一种聚合物可充电电池，其可通过集成隔离体而获得，在正负电极之间包含一个聚合物和一个增塑剂，然后用电解质溶液替代增塑剂。正负电极设置有通过腐蚀金属箔衬底材料获得的集电器。本发明专利技术同样提供此集电器。根据本发明专利技术的聚合物可充电电池阻抗特性和负载特性优良。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于聚合物可充电电池的集电器和一种生产此集电器的工艺过程。更具体的涉及用在可充电电池中的具有优异性能的集电器和其生产方法。根据本专利技术的集电器适用于聚合物电池中，该电池是通过将带有由聚合物构成的隔离体的单元与增塑剂相组合而成，然后用电解质溶液替代增塑剂。聚合物电池由正电极件和负电极件构成，其中二者被用在其间作为隔离体的聚合物电解质整体的组合在一起，正负电极件分别设置有集电器。由于用聚合物电解质替代了液体电解质，所形成的聚合物电池的厚度被降低，同样具有很好的安全性。因此此种的聚合物电池可应用在小型便携电子设备中。聚合物电解质可被分类为只包含聚合物和电解质盐，及由聚合物、电解质溶液和电解质盐的组合构成的凝胶型。前面类型的聚合物电解质无法满足电池性能方面的要求，从而在此情况下，凝胶型电池正迅猛发展。然而凝胶型聚合物电解质所特别存在的问题是，在薄膜-形成性能方面欠缺，且它们需要一个特定的环境用于组装组件单元，这是因为锂电解质盐的吸湿性决定的。为了解决上述的问题，这里引用作为参考的美国专利No.5460904，其中揭示了通过将包含聚合物和增塑剂的合成物形成为作为隔离体的膜，将隔离体、正电极和负电极组装成一个单元，然后用电解质溶液替代聚合物中的增塑剂。通过由此过程获得的电池仍然没考虑到配备足够的服务性能。通过各种的方式对影响上述的聚合物电池性能的元件进行了研究。其结果，发现集电器的影响最大。由于在此聚合物电池中，在组装完一个单元后，用电解质溶液替代了增塑剂，集电器的形式使得在其中由多个孔形成网眼的结构，通过该网眼可使溶剂和电解质移动。传统使用的集电器为通过在金属片中以交错排列的关系形成狭缝，然后拉伸有缝的金属片，通过此方法形成扩展金属的集电器。然而，已经发现这些扩展金属的强度不够强，且其所具有的张力不足以允许被覆上或叠上正或负电极。因此，它们不适于流水线生产，并且电池存在性能上的不足，例如阻抗，容量利用率等方面。本专利技术的一个目的是提供一种具有优异性能的聚合物电池，所述聚合物电池是通过将包含聚合物和增塑剂的合成物形成为作为隔离体的膜，将隔离体、正电极和负电极组装成一个单元，然后用电解质溶液替代聚合物中的增塑剂。本专利技术的另外一个目的是提供一种特别适合用于此种电池的集电器。通过下面的步骤获得的用于聚合物电池的集电器可满足上述的目的，即用由聚合物和增塑剂构成的隔离体组成一个单元，然后用电解质溶液替代增塑剂，其中通过腐蚀金属箔衬底材料并提供多个孔可获得集电器；同样可获得将此种集电器安装于其中的聚合物可充电电池。在集电器中的孔最好设置成蜂窝的形式。根据本专利技术的使用集电器的聚合物电池及所述通过腐蚀生产的集电器及使用具有蜂窝状开孔的集电器的聚合物电池都具有很好的阻抗特性和负载特性。虽然还未完全弄清造成此优良阻抗特性和负载特性的原因，它们似乎归因于相对较小的接触面积，因此在各个集电器和与它们相关的正电极膜和负电极膜之间的结合电阻较低，同样可减少各个集电器中的平均电流迁移长度。附图说明图1为具有导线的根据本专利技术的最佳实施例的集电器的平面示意图；图2为已经用带有导线的具有集电器图形的腐蚀保护层覆盖的金属箔基片的平面示意图；图3为图2的金属箔基片的示意图；图4为已经用腐蚀保护层覆盖了除网络图形中的开孔以外的整个表面的金属箔基片的平面示意图；图5为具有设置成蜂窝形开孔的集电器的结构平面示意图；图6为阻抗特性图；及图7为负载特性图。根据本专利技术的聚合物可充电电池被形成为一个整体部分，在由集电器和正负电极材料构成的正负电极之间分别固定有隔离体。隔离体是通过将由聚合物和增塑剂构成的膜安装进单元中，然后用电解质溶液替代增塑剂而形成的。用在隔离体中的聚合物的例子可包含乙烯氧化物、氰乙烯、和氟化的乙烯叉的同聚物和共聚物。作为增塑剂，传统所使用的作为增塑剂的塑料，诸如双丁基邻苯二甲酸盐，二乙基邻苯二甲酸盐，二辛基邻苯二甲酸盐，磷酸三丁氧基乙脂和磷酸三苯脂都可被使用。增塑剂使聚合物具有成膜特性，在组合电池后，用电解质溶液进行代替以便于将电解质溶液吸收进聚合物。为了调节黏度，在需要时可使用诸如丙酮、乙基化酮或四氢呋喃等溶剂。聚合物和增塑剂等其他诸如溶剂等任意的成分通过公知的方法合成为均匀的混合物，接着形成为膜。例如，通过将上述的成分在混合器中混合，通过刮片将所形成的结构均匀的涂到塑料制成的脱离膜(release film)上，烘干所形成的混合物以去除掉溶剂，然后剥落所形成的膜。至于正电极材料，可通过将用在传统的锂-离子可充电电池中的诸如LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4的活性材料与聚合物、增塑剂及如果需要的话与溶剂等相混合形成，它们都类似于用在隔离体中的材料，然后将所形成的混合物形成为可使用的膜。至于负电极材料，可通过将在传统的锂离子可充电电池中使用的诸如石墨等活性材料与聚合物、增塑剂及如果需要的话与溶剂等相混合，它们都与应用在隔离体中的材料相类似，然后将所合成的混合物形成为可被使用的膜。可通过与隔离体所使用的类似的方法进行这些成膜步骤。从实际的角度看，用于正电极材料的聚合物和增塑剂和用于负电极材料的聚合物和增塑剂可与用于隔离体的聚合物和增塑剂类型相同，也可与用于隔离体的聚合物和增塑剂的类型不同。用于本专利技术的集电器设置有多个孔。参考图1，集电器带有导线，将描述本专利技术的最佳实施例所固有的集电器。在图1中，标号1表示集电器主体，标号2表示导线。通过腐蚀生产根据本专利技术的集电器。作为衬底材料，通常铝箔用做正电极，或铜箔用做负电极。至今为止对用做集电器的金属箔衬底材料的厚度并无特定的限制。然而，通常的，厚度的范围是从5到100μm，最好是从20到100μm，更好的是从20到50μm。作为一个生产过程，通过实例可对如下的过程进行描述。如图2和图3中所示，在金属箔衬底材料11的一侧的整个的表面上覆盖上腐蚀保护层12，金属箔衬底材料11的其他的侧面上覆盖上带有导线的集电器主体形式的腐蚀保护层。在由于热、紫外线、电子束或类似的方法而使腐蚀保护层变硬后，金属衬底材料用腐蚀剂进行处理以溶解未被覆盖区域的的金属。然后用清除剂去掉腐蚀保护层，由此生产出集电器。作为另外的一个过程，如图4中所示，在金属箔衬底材料的一个侧面的整个表面上覆盖上腐蚀保护层，而金属箔衬底材料的其他的侧面除网络图形的开孔以外的区域覆盖上腐蚀保护层。通过上述的类似的方法，使腐蚀保护层变硬，腐蚀并去掉腐蚀保护层。最后，将金属箔衬底材料切成配备有导线的集电器的轮廓。作为另外的一个工艺，同样可以使用叠层结构，其由金属箔衬底材料和诸如聚酯，聚乙烯或聚丙烯等抗腐蚀材料的膜或片构成，而不用腐蚀保护层覆盖金属箔衬底材料的一个侧面。在腐蚀后，如需要可除掉膜或片。至于用在本专利技术中的腐蚀保护层，只要其允许覆盖到所需的区域并具有抗腐蚀性就可。典型的，可使用用在印刷电路板生产过程中的各种的腐蚀保护层和干膜。作为抗腐蚀油墨，通常使用具有热硬性或紫外硬性的物质。通过丝网印刷进行抗腐蚀油墨的覆盖。例如，在金属箔衬底材料的一个整个侧面上进行丝网印刷，然后烘干，对其他的侧面丝网印刷上所需的图形。然后依据油墨的性质对抗腐蚀油墨进行热处理、紫外线处理或类似的处理，从而使油墨变硬。当使用由金属箔衬底材料和树脂膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于聚合物电池的集电器可通过下面的方法获得，即用由聚合物和增塑剂构成的隔离体组成一个单元，然后用电解质溶液替代增塑剂，其中通过腐蚀金属箔衬底材料并提供多个孔可获得所述集电器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田和范，渡边利昭，久保田修平，菅原静郎，
申请(专利权)人：东海铝箔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]