铝电池的负极结构制造技术

本发明专利技术提供一种铝电池的负极结构，包括铝箔以及涂层。涂层设置于铝箔上。涂层的材料包括高比表面积碳材料，且高比表面积材料的比表面积范围介于500m2/g至3000m2/g之间。/g之间。/g之间。

【技术实现步骤摘要】
铝电池的负极结构


[0001]本专利技术涉及一种铝电池，尤其涉及一种铝电池的负极结构。

技术介绍

[0002]铝电池是一种以金属铝箔为负极的新型电化学储能元件，具有安全性好及成本低等优点，而铝电池的负极往往会考虑到许多因素进行改良与设计。
[0003]举例而言，在铝电池中，由于铝箔负极在充电时会进行电化学沉积反应，而沉积的过程中因为电子分布不均匀而长出如同树枝状尖锐的结晶并沿电场方向生长(称为枝晶现象)，进而有可能刺穿隔离膜并触碰正极端，造成铝电池的短路减少其寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种铝电池的负极结构，其可以改善枝晶现象对铝电池所产生的不良影响，进而让铝电池于寿命上获得显着提升。
[0005]本专利技术的一种铝电池的负极结构，包括铝箔以及涂层。涂层设置于铝箔上。涂层的材料包括高比表面积碳材料，且高比表面积材料的比表面积范围介于500m2/g(平方米/克)至3000m2/g之间。
[0006]在本专利技术的一实施例中，上述的高比表面积碳材料包括活性碳。
[0007]在本专利技术的一实施例中，上述的涂层的材料还包括导电材料。
[0008]在本专利技术的一实施例中，上述的导电材料包括导电碳黑、科琴黑(KJ black)、纳米碳管、石墨烯、乙炔黑或其组合。
[0009]在本专利技术的一实施例中，上述的导电材料在所述涂层中的掺杂比例介于2wt％(重量百分比)至50wt％之间。
[0010]在本专利技术的一实施例中，上述的涂层的材料还包括黏结材料。
[0011]在本专利技术的一实施例中，上述的黏结材料包括纤维素或橡胶。
[0012]在本专利技术的一实施例中，上述的涂层的厚度介于10微米(μm)至100微米之间。
[0013]在本专利技术的一实施例中，上述的铝电池的负极结构适用于软包型铝电池。
[0014]在本专利技术的一实施例中，上述的涂层直接涂布于铝箔上。
[0015]基于上述，本专利技术的铝电池的负极结构通过在铝箔上设置包括高比表面积碳材料的涂层，以在铝箔表面提供许多成核点，使枝晶能在铝箔表面以较慢的速度均匀的生长，如此一来，可以改善枝晶现象对铝电池所产生的不良影响，进而让铝电池于寿命上获得显着提升。
[0016]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0017]图1是依照本专利技术的一实施例的铝电池的负极结构的部分剖面示意图；
[0018]图2A是比较实例与比较例于寿命的结果示意图；
[0019]图2B是比较实例与比较例于最高电量的结果示意图。
具体实施方式
[0020]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0021]为了使本专利技术的内容可以被更容易理解，以下特举实施例作为本专利技术确实能够据以实施的范例。为明确说明，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解的是，这些实务上的细节不应用被以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
[0022]除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
[0023]图1是依照本专利技术的一实施例的铝电池的负极结构的部分剖面示意图。图2A是比较实例与比较例于寿命的结果示意图。图2B是比较实例与比较例于最高电量的结果示意图。
[0024]请参考图1、图2A与图2B，本实施例的一种铝电池的负极结构100包括铝箔110以及涂层120，其中涂层120设置于铝箔110上。进一步而言，涂层120的材料包括高比表面积碳材料，且高比表面积材料的比表面积范围介于500m2/g至3000m2/g之间(例如是1000m2/g、1300m2/g、1500m2/g、1700m2/g、2000m2/g、2500m2/g或上述500m2/g至3000m2/g内的任一数值)。据此，本实施例的铝电池的负极结构100通过在铝箔110上设置包括高比表面积碳材料的涂层120，以在铝箔110表面提供许多成核点，使枝晶10能在铝箔110表面以较慢的速度均匀的生长(如图1所示枝晶10均匀地成长在铝箔110上)，如此一来，可以改善枝晶现象对铝电池所产生的不良影响，进而让铝电池于寿命上获得显着提升。
[0025]进一步而言，高比表面积碳材料可以提供充足的反应位点，使负极镀铝能力提升，因此本实施例的铝箔110表面有许多孔洞结构可使电解液中的活性物质(如Al2Cl7‑
、AlCl4
‑
)沉积铝让镀铝层均匀，以改善铝箔表面因为成核点不足而快速累积枝晶的问题。
[0026]在一些实施例中，高比表面积碳材料包括活性碳，因此本实施例通过在铝箔110表面直接涂布高孔洞性的活性碳材料作为铝电池中的负极(阳极)集流体材料，通过高比表面积的特性，在铝箔110表面提供许多成核点，使活性物质能在孔洞结构中进行溶镀铝反应，均匀形成镀铝层，大幅改善现有电池因仅使用金属箔材作为负极集流体所常见的因成核点不足，使枝晶快速生长刺穿隔离膜与正极接触导致电池短路的问题，因此可以让铝电池于寿命上获得显着提升，但本专利技术不限于此。
[0027]在一些实施例中，涂层120的材料还包括导电材料，以有效降低电化学阻抗，使镀铝反应能大量进行，提升铝电池中活性物质的利用率，增加铝电池的放电容量，如此一来，可以进一步有效解决铝电池因为镀铝枝晶导致的寿命表现不佳的问题，举例而言，导电材料可以包括导电碳黑、科琴黑、纳米碳管、石墨烯、乙炔黑或其组合。
[0028]进一步而言，涂层120可以是以浆料形式涂布在铝箔110表面，工艺简单易于规模化生产。此外，导电材料可以是掺杂于浆料内，通过掺杂固定比例的导电材料于浆料内，利用导电材料高导电且粒径较小的特性，于铝箔110与均匀分散结构，以在铝箔110与高比表
面积碳材料间形成链式导电结构，提高表面的电子导电率，使电子更容易从铝箔110(集流体)传递于高比表面积碳材料表面。此外，表面导电度提升可使镀铝反应大量产生，让电解液中活性物质利用度更进一步获得提升，进而在最高电量上具有良好地表现。
[0029]在一些实施例中，导电材料在涂层120中的掺杂比例可以介于2wt％至50wt％之间(例如是2wt％、5wt％、10wt％、30wt％、50wt％或上述2wt％至50wt％内的任一数值)，但本专利技术不限于此，导电材料为可选地添加至涂层120中，换句话说，涂层120中亦可以不添加导电材料。
[0030]在一些实施例中，会于前述浆料内加入黏结材料，以使浆料涂布后可以确实地黏附于铝箔110表面上，因此涂层120的材料更包括黏结材料，其中黏结材料可以包括纤维素或橡胶，举例而言，纤维素可以为羧甲基纤维素或羟乙基纤维素或甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素，而橡胶可以为丁苯橡胶或聚丙烯酸或聚乙烯醇但本专利技术不限于此，黏结材料可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电池的负极结构，其特征在于，包括：铝箔；以及涂层，设置于所述铝箔上，其中所述涂层的材料包括高比表面积碳材料，且所述高比表面积材料的比表面积范围介于500m2/g至3000m2/g之间。2.根据权利要求1所述的铝电池的负极结构，其特征在于，所述高比表面积碳材料包括活性碳。3.根据权利要求1所述的铝电池的负极结构，其特征在于，所述涂层的材料还包括导电材料。4.根据权利要求3所述的铝电池的负极结构，其特征在于，所述导电材料包括导电碳黑、科琴黑、纳米碳管、石墨烯、乙炔黑或其组合。5.根据权利要求3所述的铝电池的负极结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴瑞轩，蔡施柏达，王一修，陈韦安，
申请(专利权)人：亚福储能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：