用于锂电池的电极制造技术

阴极或阳极，其中所述阴极粘合剂或阳极粘合剂包含只溶于离子液体中的纤维素和/或纤维素衍生物或由其组成，其制备方法和纤维素和/或只溶于离子液体中的纤维素衍生物作为粘合剂用于制备阴极和阳极，特别是电池电极的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂电池的电极本申请要求了 DE 10 2010 061 485.8的优先权。该优先权文件通过参考全部引入本申请公开内容中。本申请中引用的所有文件通过参考全部引入本申请公开内容中。本专利技术涉及提高电池电极的环境友好性和使用这些电极的锂电池，用于制备电池阴极和阳极的环境友好的的方法以及含有一个或多个这些组件(Komponenten)的电池。本专利技术特别涉及用于锂电池的电极，所述电极包含纤维素、优选天然纤维素、和/或可溶于离子液体的纤维素衍生物，用于制备这些电极的方法和它们的用途。现有抟术: 对于便携式电子器械例如个人数字辅助设备(PDA)、蜂窝电话和笔记本电脑的需求一直不断增加。设计这些便携式器械使得它们更加紧凑、更薄和更轻的需要同样也日益增加。除了这一已经非常广泛且连续增长的市场之外，基于混合动力驱动的车辆看起来也处于非常先进的开发状态并将持续增长使用。相应地，为这些器械供应电源的电池是这些器械中更加重要的组成部分。迄今为止特别使用锂电池作为用于该类便携式器械的主要电源并被认为是向混合动力、插电(plug-1n)混合动力(电池也在电源处充电)和完全电动车辆供应电源的唯一可能，因为它们非常轻且具有高的能量密度。锂电池尤其包含活性阴极材料、活性阳极材料和隔膜。例如，可以用于锂电池的活性阴极材料和活性阳极材料由US 5，837，015、US 5，635，151已知。用于锂电池的活性阴极材料可以由含锂过渡金属氧化物构成，例如LiCo02、LiMn02、LiNiO2和二元或三元化合物(LiCo(1_x_y)NixMny02)、硫属元素化合物如MoS2、和金属磷酸盐如LiFeP04。由于这些化合物具有层状晶体结构，锂离子可以可逆地嵌入这些结构中/从这些结构中解脱。为此，常常使用这些化合物作为用于锂电池的活性阴极材料。所述活性阳极材料可以是金属锂，但是针形锂枝状体(Dendriten)可以接着在锂表面生长。这种情况会发生，因为锂在电池充电/放电过程中反复溶解和再沉淀。由此，针形枝状体对放电/充电效率会具有不利影响并通过与阴极接触甚至可能引起内部短路。为了对抗这些问题，可以使用可逆地嵌入和解脱锂离子的材料作为阳极材料。这种材料可以是锂合金、金属粉末、石墨或含碳材料、金属氧化物或金属硫化物。需要粘合剂以便将粉末电极材料与电流输出弓I线(Stromableiter )粘合在一起和形成片状电极。迄今为止，使用合成制备的聚合物制造锂电池电极和隔膜，所述聚合物如PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、ΡΕ0 (聚环氧乙烷)、ΡΡ0 (聚环氧丙烷)、PTFE (聚四氟乙烯),PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PAN(聚丙烯腈)、PS (聚苯乙烯)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)和许多其它聚合物，分别单独或以这些材料的混合物使用。尽管如此，PVdF (聚偏二氟乙烯，原样或作为共聚物，则通常为PVdF-HFP，其中HFP是六氟丙烯)迄今为止已经是最广泛使用的粘合齐U。这些粘合剂中的大多数要求使用挥发性的有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，这些有机溶剂对人类是有毒的并且根本不是环境友好的。结果是制备方法非常复杂并且需要非常高的装置费用。为了对抗这些问题，日本公开的说明书JP 05-074461公开了使用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)-基粘合剂和羧甲基纤维素(CMC)-基粘合剂用于制备活性阳极材料的含水淤浆的方法。在此情况下，使用水作为溶剂。另外，US 2005 074669 Al公开了 CMC粘合剂中羧基取代对使用已经用此粘合剂制备的阳极制成的锂电池的性能的影响。羧甲基纤维素或CMC，S卩:具有结合在纤维素骨架的某些羟基上的羧甲基基团(-CH2-COOH)的纤维素衍生物，通过纤维素与氯乙酸的碱催化反应制备。然而，此方法较昂贵且要求使用有毒的化学品。另一方面，纤维素是环境友好的粘合剂，它不要求另外的化学处理(除了除去其植物源的残余物之外)。纤维素是地球上最丰富的有机化合物。所有植物材料的大约33%是纤维素(棉花中高达90%，木材中高达50%)。另外，基本上可以由任何植物得到。目的: 因此，本专利技术目的是克服现有技术的所述缺点。特别地，应当发现用于粉末阳极和/或阴极材料的更环境友好的粘合剂和使用这些粘合剂制备阳极和阴极的方法。目的的实现: 通过阴极或阳极、用于制备它们的方法和天然纤维素作为粘合剂用于制备阴极和阳极、特别是电池电极的用途实现了此目的，其中所述阴极或阳极粘合剂包含纤维素、优选天然纤维素、和/或可溶于离子液体的纤维素衍生物或由其组成。术语的定义: 在本专利技术中，所有指明的量都是以重量计，除非另外说明。在本专利技术中，术语“室温”是指20°C的温度。所述温度为摄氏度(°C )，除非另外说明。除非另外说明，所述反应或方法步骤在常压/大气压下，即在1013mbar下进行。在本专利技术中，术语“复合物”是指材料的物理和/或化学混合物或化合物。在本专利技术中，术语“离子液体”是指单独由阳离子和阴离子组成的液体。这些液体具有100°C以下的低熔点。该离子液体在室温下基本上不具有蒸气压。参与离子的尺寸和对称性防止形成强的晶格。即使小的热能也足以克服晶格能和破坏固体晶体结构。特别地，对本专利技术来说，离子液体是在10-80°C范围的温度下，特别是在室温下为液态的材料。在本专利技术中，与根据本专利技术也可以使用的完全合成制备的纤维素不同，术语“天然纤维素”指的是来自各种天然源的纤维素，特别是来自棉花、亚麻、苎麻、竹子、秸杆、细菌、木材、甘蔗渣。详细描沭: 本专利技术涉及用于制备阴极和阳极的环境友好的方法，在该方法中使用纤维素作为粘合齐U，和涉及含有这些组件的全部或部分的锂电池。本专利技术特别涉及天然纤维素作为粘合剂用于制备电池电极的用途。为此将天然纤维素溶解于完全可再循环的离子液体中。在纤维素基电极淤浆已经被施涂到传导电子的基材上之后，使用水(或C1-C5-醇)作为共溶剂通过转相法除去离子液体。由此，可以不需要使用环境污染的易挥发性有机化合物(VOC)来制备电池电极。这些组件可以用于制备具有优异特性的锂电池。本专利技术相应地提供阴极和阳极，其中使用天然纤维素作为粘合剂，优选电池电极，和含有这些组件的全部或部分的电池，特别是锂电池。本专利技术相应地也提供制备阴极和阳极、特别是电池电极的方法，其中a)将天然纤维素溶解于i)完全可再循环的离子液体，或 ii)完全可再循环的离子液体混合物，或 iii)至少一种完全可再循环的离子液体和水的混合物， b)然后将纤维素基电极淤浆施涂到传导电子的基材、特别是电源输出箔上，或糊到电源输出网或泡沫体中， c)用水(或天然的醇)作为共溶剂通过转相法除去所述离子液体。在本专利技术中，完全可再循环意味着离子液体可以通过本领域常规的措施例如过滤、蒸馏等与其它材料分离，并且以至少90%，优选至少95%，特别是至少98%的纯度回收至至少90重量％，优选至少95%，特别是至少98重量％的程度，其中所述纯度是基于离子液体相对于不是离子液体的其它材料的含量。本专利技术进一步提供天然纤维素作为粘合剂用于制备阴极和阳极，特别是电池电极的用途。已经令人惊奇地发现，在本专利技术的情况下其中使用天然纤维素作为粘合剂的电池阴极和阳极产生与使用常规粘合剂制备的电池阴极和阳极一样好本文档来自技高网...

【技术保护点】
阴极或阳极，其中所述阴极粘合剂或阳极粘合剂包含纤维素和/或只溶于离子液体中的纤维素衍生物或由其组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.22 DE 102010061485.81.阴极或阳极，其中所述阴极粘合剂或阳极粘合剂包含纤维素和/或只溶于离子液体中的纤维素衍生物或由其组成。2.如权利要求1所述的阴极或阳极，其特征在于所述粘合剂是纤维素，优选是天然纤维素。3.如权利要求1或2所述的阴极或阳极，其特征在于纤维素粘合剂的量在0.1-40重量％，优选1-35重量％，特别优选5-25重量％范围内变化，以完全的阴极或阳极组合物为基础计。4.制备阴极和阳极的方法，其中 a)将纤维素和/或只溶于离子液体中的纤维素衍生物溶解于i)离子液体，优选完全可再循环的离子液体，或ii)离子液体混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：M温特，S杰安格，S帕塞里尼，
申请(专利权)人：罗克伍德锂有限责任公司，大众汽车有限公司，赢创利塔里安有限责任公司，
类型：
国别省市：