用于锂离子电池单体的电极以及锂离子电池单体制造技术

本发明专利技术涉及用于锂离子电池单体的电极以及锂离子电池单体。这包括带有第一区段(10)且带有第二区段(12)的薄膜状基底(4)，其中基底(4)在其第一侧(6)上在第一区段(10)中设有第一涂层(14)，其中基底(4)在第一侧(6)上第二区段(12)中设有第二涂层(16)，并且其中第一涂层(14)和第二涂层(16)具有对于锂离子不同的扩散速度。此外本发明专利技术涉及一种用于制造这种电极(2)的方法、一种具有这种电极(2)的锂离子电池单体(28)以及一种用于其运行的方法。单体(28)以及一种用于其运行的方法。单体(28)以及一种用于其运行的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池单体的电极以及锂离子电池单体


[0001]本专利技术涉及一种用于锂离子电池单体的电极，其基底设有涂层。

技术介绍

[0002]电驱动机动车通常具有牵引电池(高压电池，HV电池)，其为用于驱动机动车的电马达供应能量。在此，电驱动机动车尤其应理解为，仅将用于驱动所需能量存储在牵引电池中的电动车辆(BEV，电池电动车辆)，带有增程器的电动车辆(REEV，增程电动车辆)，混合动力车辆(HEV，混合动力电动车辆)、插电式混合动力车辆(PHEV，插电式混合动力电动车辆)和/或燃料电池车辆(FCEV，燃料电池电动车辆)，其将借助于燃料电池所产生的电能临时存储在牵引电池中。
[0003]牵引电池通常设计为锂离子电池。这种锂离子电池包括多个锂离子电池单体，它们例如组合在电池模块(单体模块)中。锂离子电池单体和/或电池模块在此彼此串联和/或并联，从而牵引电池可以提供特定的电压或特定的电池电流。
[0004]每个锂离子电池单体，其以下也简称为电池单体，包括多个阳极和阴极。它们例如相互堆叠，其中在阴极和阳极之间分别引入分隔部。阳极中的每个和阴极中的每个在此由设有带活性材料的涂层的薄膜状基底形成。
[0005]电池单体可以满足不同的目的。因此可以设置和安排电池单体以提供或吸收相对较高的电流和/或相对较高的功率。为此，在该电池单体的阳极和阴极情况中，施敷到相应基底上的涂层的层厚度其密度相对较小。例如，这种电池单体具有在80与100Wh/kg之间的能量密度和在2000与4000W/kg之间的功率密度。这种电池单体也被称为高功率电池单体(英语：High
‑
Power
‑
Cell)。与此相反，电池单体可以构造为所谓的高能电池单体(英语：High
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Energy
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Cell)，其具有相对较大容量或能量密度，对此但具有相对较小的功率密度。例如，这种电池单体具有在150与200Wh/kg之间的能量密度和在200与400W/kg之间的功率密度。为此，可视厚度及其密度被选择为相应较大。
[0006]高能电池单体具有如下缺点，相对较高的电流，例如在回收过程中，促进所谓的析锂，即助于金属锂在阳极处的离析。相反，高功率电池单体相对较贵。它们还具有比高能电池单体更低的能量密度，从而降低了机动车的续航里程。
[0007]如果机动车不仅具有高能电池单体而且具有高功率电池单体，则高能电池单体可以组合成一个或多个模块，而高功率电池单体可以组合成一个或多个与其分隔的模块。然后，电池管理系统会根据需要激活不同的模块。例如，带有高功率电池单体的所述一个或多个模块在应由牵引电池提供相对较高电流或应供应其时激活。不利的是这些模块否则切换为不活动的，尤其是关闭或切断开。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，提供一种对于锂离子电池单体特别适用的电极。尤其是，根据电极应使得能够提供相对较高的功率以及相对较高的容量。此外，应给出用于制造这种电
极的方法、带有这种电极的锂离子电池单体以及用于运行这种锂离子电池单体的方法。此外，还应给出一种电驱动机动车，其牵引电池包括至少一个这样的锂离子电池单体。
[0009]关于电极，该目的根据本专利技术通过一种用于锂离子电池单体的电极实现，其具有带有第一区段且带有第二区段的薄膜状基底，其中所述基底在其第一侧上在第一区段中设有第一涂层，其中所述基底在所述第一侧上第二区段中设有第二涂层，并且其中所述第一涂层和所述第二涂层具有对于锂离子不同的扩散速度。
[0010]在锂离子电池单体及用于其运行的方法的方面，该目的根据本专利技术通过一种带有电极的锂离子电池单体和一种用于运行锂离子电池单体的方法实现，其中在所述电极的第一电极中，所述涂层在所述基底的两侧中的一侧上具有阳极材料，其中在相邻于所述第一电极的电极中的第二电极中，所述涂层在所述基底的一侧上具有阴极材料，并且其中带有所述第一电极的阳极材料的涂层与带有所述第二电极的阴极材料的涂层相对而置，在方法中电流通过布置在所述第一区段处的接触旗形件和/或电流通过布置在所述第二区段处的接触旗形件，尤其根据到单体电流处的电流需求来调整。
[0011]在用于制造电极的方法的方面，该目的根据本专利技术通过一种用于制造电极的方法，尤其构造为滚轮至滚轮方法来实现，其中在带形电极薄膜的第一侧上作为基底在第一区域中施敷有第一涂层，其中在所述带形电极薄膜的第一侧上在第二区域中施敷第二涂层，其中在施敷所述第一涂层时比施敷所述第二涂层时向所述电极薄膜施敷更多涂层材料，和/或其中在施敷所述第一涂层时相比在施敷所述第二涂层时使用不同的材料。
[0012]在电驱动机动车的方面，该目的根据本专利技术通过一种电驱动机动车来实现，其牵引电池具有至少一个锂离子电池单体。
[0013]该电极设置并安排用于锂离子电池单体。为此，电极包括薄膜状基底，其适宜地构造为金属薄膜或构造为经涂层的塑料或碳薄膜。铜薄膜或铝薄膜适宜地用作基底。
[0014]基底具有第一区段和不同于第一区段的第二区段，其中基底在第一区段中在第一(基底)侧上设有第一涂层，并且其中基底在该第一侧(基底侧)上在第二区段中设有第二涂层。
[0015]目的适宜地，第一区段和第二区段彼此邻接。尤其地，第一区段和第二区段在基底纵向方向上彼此相邻布置。必要时，第一涂层相对于基底高度方向(厚度方向)不布置在第二涂层之上，而是第一涂层在第一基底侧上布置在第二涂层旁边。
[0016]第一区段和第二区段例如是相同大小的。对此备选地，相应区段的伸展可以匹配于对包括电极的锂离子电池单体的容量要求或功率要求，使得第一区段大于第二区段，或反之亦然。
[0017]“薄膜状基底”在此理解为，如此的基底具有这样的厚度，即在基底高度方向上的伸展，该厚度明显小于在垂直于其的方向上的伸展。例如，基底的厚度在2
µ
m和50
µ
m之间，尤其是在5
µ
m和20
µ
m之间，优选在5
µ
m和15
µ
m之间。相反，基底在与其垂直的方向上的伸展是几毫米亦或是几厘米。在此和下文中，基底的第一侧和基底的第二侧应理解为，其垂直于基底高度方向(厚度方向)指向。基底的第一侧和第二侧是作为基底的带有最大面积的那些面。第一侧和与其平行伸延的第二(基底)侧因此各自形成基底的底面，在该底面上施敷第一涂层或第二涂层。
[0018]根据本专利技术，第一涂层和第二涂层具有对于锂离子不同的扩散速度。
[0019]具有对于锂离子较大扩散速度的那些涂层特别适用于高功率应用。因此借助(或称为根据，即anhand)这种涂层可以实现相对较高的功率或电流密度。具有对于锂离子较小扩散速度的那些涂层特别适用于高能应用。因此虽然借助该涂层可以实现较小的电流密度，但借助它可以实现相对较高的能量密度。总之，该电极有利地不仅适用于高能应用而且适用于高功率应用。
[0020]例如，石墨具有在10
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池单体(28)的电极(2)，具有
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带有第一区段(10)且带有第二区段(12)的薄膜状基底(4)，
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其中所述基底(4)在其第一侧(6)上在第一区段(10)中设有第一涂层(14)，
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其中所述基底(4)在所述第一侧(6)上第二区段(12)中设有第二涂层(16)，并且
‑
其中所述第一涂层(14)和所述第二涂层(16)具有对于锂离子不同的扩散速度。2.根据权利要求1所述的电极(2)，其特征在于，所述第一涂层(14)具有比所述第二涂层(16)更大的密度，和/或其中所述第一涂层(14)具有与所述第二涂层(16)不同的涂层材料。3.根据权利要求1或2所述的电极(2)，其特征在于，所述第一涂层(14)具有比所述第二涂层(16)更大的层厚度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极(2)，其特征在于，
‑ꢀ
所述基底在第二侧(8)上第一区段(10)中设有第三涂层(20)，
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其中所述基底(4)在所述第二侧(8)上第二区段(12)中设有第四涂层(22)，
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其中所述第三涂层(20)和所述第四涂层(22)具有对于锂离子不同的扩散速度，并且
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其中所述涂层(14、16、20、22)在所述基底(4)的两侧(6、8)中的一侧上具有阳极材料，并且其中所述涂层(14、16、20、22)在所述基底(4)的另一侧(6、8)上具有阴极材料。5.一种带有至少两个根据权利要求1至4中任一项所述的电极(2)的锂离子电池单体(28)，
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其中在所述电极的第一电极(2、2a)中，所述涂层(14、16、20、22)在所述基底(4)的两侧(6、8)中的一侧上具有阳极材料，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：