【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种阴极膏、一种用于制造阴极膏的方法、一种阴极膏的应用、以及一种用于在使用该阴极膏的情况下制造电化学的蓄能器电芯的方法。
技术介绍
1、锂离子电芯是蓄能器元件的一种非常普遍的类型。通常，在此不仅能够储存电能的单个电化学电芯，而且具有多个相互电联接的、能够储存电能的电化学电芯的电池，都理解成蓄能器元件。每个电化学电芯包括至少一个正电极和至少一个负电极，正电极和负电极通常通过隔膜相互分离。
2、在电化学电芯中，发生电化学的、提供能量的反应，这种反应由两个相互电耦合的、但空间上彼此分离的子反应组成。在相对较低的氧化还原电势下发生的子反应在负电极处进行，在相对较高的氧化还原电势下发生的子反应在正电极处进行。在放电时，在负电极处通过氧化过程释放电子，引起通过外部负载流向正电极的电子流，对应量的电子被正电极吸收。因此，在正电极处发生还原过程。同时，为了电荷平衡的目的，在蓄能器元件之内出现与电极反应对应的离子流。这种离子流横穿隔膜，并且通过引导离子的电解质保证。
3、在二次(可再次充电的)电化学电芯中，这种放电反应是可逆的，因此存在这样的可能性，即，使在放电时被转化的化学能转换回成电能。
4、如果与二次电化学电芯相结合地使用概念“阳极”和“阴极”，通常根据其放电功能为电极命名。因此，在这种蓄能器元件中的负电极是阳极，正电极是阴极。
5、锂离子电芯包括能够可逆地吸收并再次释放锂离子的电极、以及包含锂离子的电解质。锂离子电芯的电极通常由导电的集流体以及电化学活性的组分(常常也被称为活性
6、集流体用于，尽可能大面积地电接触电化学活性的组分。集流体通常由带形的、面式的金属基质组成，例如由金属薄膜或金属泡沫组成，或由金属网或金属格栅或金属化的无纺布组成。
7、对于二次的锂离子电芯的电极，可考虑所有能够吸收并再次释放锂离子的材料作为活性材料。就此而言，在现有技术中，用于二次的锂离子电芯的负电极(阳极)的尤其是以碳为基础的材料(例如石墨的碳)或能够进行锂的插层的、非石墨的碳材料。此外，也可以使用能与锂形成合金的金属的和半金属的材料。即，例如元素，锡、锑和硅，能够与锂形成金属间相。尤其是，以碳为基础的活性材料也可以与金属的和/或半金属的材料组合。
8、对于二次的锂离子电芯的正电极(阴极)，此外使用可以包含镍的锂混合氧化物作为活性材料。特别普遍的是锂镍锰钴氧化物(nmc)和锂镍钴铝氧化物(nca)。也可以使用所述材料的混合和衍生物。
9、作为无电化学活性的组分，首先应提到电极粘合剂(粘合介质)和导电介质。电极粘合剂保证电极的机械稳定性，并且确保由电化学活性的材料组成的颗粒彼此接触并且与集流体接触。通常的电极粘合剂常常基于聚偏二氟乙烯(pvdf)。导电介质，例如炭黑，用于提高电极的导电能力。
10、对于锂离子电芯，可以考虑尤其是多孔的塑料薄膜作为隔膜，例如由聚烯烃、聚酯或聚醚醚酮制成的塑料薄膜。也可以使用由这些材料制成的无纺布和织物。
11、作为引导离子的电解质，锂离子电芯例如可以包含有机的碳酸盐的混合物，锂盐溶解在该混合物中。合适的锂盐的常用示例是六氟磷酸锂(lipf6)。优选地，利用电解质浸润锂离子电芯的电极和隔膜。
12、已知的是，在使用以溶剂为基础的阴极膏的情况下制造锂离子电芯或相应的电池的阴极，这种阴极膏包括用于阴极的活性材料、粘合介质以及必要时导电介质例如炭黑。阴极膏在薄的层中被施加到面式的集流体上，即，尤其是面式的金属基质例如铝薄膜上，并且通常进行干燥。
13、在此，用于电极粘合剂或粘合介质的非常常用的物质类型是聚偏二氟乙烯(pvdf)。使用这种类型的粘合介质需要使用质子惰性的且强极性的溶剂。就此而言，非常普遍的是使用n-甲基吡咯烷酮(nmp)或n-乙基吡咯烷酮(nep)。
14、但这种类型的阴极膏的使用和处理并非没有问题。首先可能出现阴极膏提前凝胶化，这种凝胶化给后续处理造成困难。此外，在使用阴极膏的情况下制造的锂离子电芯中可能出现质量波动。
15、就此而言，问题首先在于所使用的阴极活性材料的吸水性高。这种材料，尤其是锂镍锰钴氧化物或锂镍钴铝氧化物，在形成强碱性的氢氧化合物的情况下与环境湿气进行反应。这种氢氧化合物又可以作用在聚偏二氟乙烯的相对酸性的氢原子处，并且引发电极粘合剂的交联反应。由此，可能出现阴极膏的粘度变化以及提前凝胶化。此外，由此降低了阴极膏的附着性能，从而可能使阴极膏无法继续使用。
16、目前为止用于解决该问题的方案例如通过聚偏二氟乙烯的化学改型实现，其中，例如进行氢原子的替代或与其它单体共聚。与未改型的聚偏二氟乙烯相比，如此改型的聚偏二氟乙烯的反应速度通常更慢。
17、作为另一解决方案，us2013/0309570 al提出，为了避免阴极膏凝胶化，为膏掺入无机添加剂，例如氧化铝、氧化锆或氧化钒。
18、作为另一方案，us 7,829,219 b2提出，为阴极膏掺入以儿茶酚衍生物的形式的阻聚剂。
19、但这些解决方案都有缺点，因为由此改变了所得的阴极的组成成分。在第一种情况中，组成成分的改变由于pvdf的复杂的改型造成，并且在其它情况中，这由于为阴极膏掺入其它可能改变所得的阴极的性能的组分或杂质造成。例如，由此可能损害阴极膏在集流体上的粘合性能。
20、另一用于解决该问题的方案尝试尽可能避免在制造阴极膏期间引入带来问题的湿度。这尤其是可以通过在阴极的制造过程期间使用相应的保护气体和高度干燥的氛围实现。但在制造时，这是技术上复杂且昂贵的措施，因此从锂离子电芯的制造商的角度来说没有好处。
技术实现思路
1、相对地，本专利技术的目的是，提供一种改进的阴极膏，这种阴极膏避免所述的现有技术中的问题。尤其是，通过这种阴极膏，应避免在所得的锂离子电芯或相应的电池中的质量波动。此外，应避免在制造过程中可能由于阴极膏的状态变化而出现的问题。另外，应提供实现复杂性低的锂离子电芯的制造过程的阴极膏，其中，同时锂离子电芯或相应的电池的质量和性能并且尤其是阴极的性能始终良好。
2、该目的通过具有在权利要求1中给出的特征的阴极膏实现。根据本专利技术的阴极膏的有利的设计方案从与权利要求1相关的权利要求中得到。此外，该目的通过根据其它从属权利要求所述的用于制造阴极膏的方法、阴极膏用于制造锂离子电芯的应用、以及用于在使用根据本专利技术的阴极膏的情况下制造锂离子电芯的方法实现。从其它相关的权利要求中得到用于制造锂离子电芯的方法的优选的设计方案。
3、根据本专利技术的阴极膏被规定用于制造锂离子电芯或相应的电池的阴极，并且特征在于以下特征a.至d.：
4、a.作为活性材料，阴极膏包括从以下组中选择的金属的锂混合氧化物，即，该组由化学式为linixmnycozo2(其中，x+y+z＝1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造锂离子电芯的阴极的阴极膏(1)，其具有以下特征：
2.根据权利要求1所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
4.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
5.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
6.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
7.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
8.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
9.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
10.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
11.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项所述的阴极膏(1)的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：
12.一种将根据权利要求1至10中任一项所述的阴极膏(1)用于制造锂离子
13.一种用于制造具有至少一个阴极和至少一个阳极的锂离子电芯的方法，其特征在于，为了构造所述至少一个阴极，将根据权利要求1至10中任一项所述的阴极膏(1)施加到集流体(2)上并且进行干燥。
14.根据权利要求13所述的方法，其具有以下附加特征：
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其具有以下附加特征：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造锂离子电芯的阴极的阴极膏(1)，其具有以下特征：
2.根据权利要求1所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
4.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
5.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
6.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
7.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
8.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征：
9.根据前述权利要求中任一项所述的阴极膏，其具有以下附加特征中的至少一个：
...【专利技术属性】
技术研发人员：S·谢贝斯塔，
申请(专利权)人：瓦尔达微电池有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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