[发明专利]生产二次电池集流器的装置和方法

说明书

本发明涉及生产在集流器上形成开口的二次电池集流器的装置和方法。通常，二次电池能够充电和放电，且分为镍-镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池、锂二次电池等等。

具体地说，与镍-镉或镍-氢电池比较，从每单位重量的能量密度来说越来越需要锂二次电池。锂二次电池根据使用电解质的类型分为液体电解质电池和固体电解质电池。通常，使用液体电解质的电池被称作锂离子电池，而使用聚合物电解质的电池被称作锂聚合物电池。

锂二次电池包括由依次层叠的正极板、隔板和负极板构成的电池元件，和容纳电池元件的外壳。每个正极板和负极板都具有集流器和在集流器上形成的活性材料层。在正负极集流器的表面上形成许多开口，以提供在表面上形成的活性材料之间的离子导电性。

根据开口形成的方法，正极和负极集流器可以分为：在集流器上通过加压形成开口的冲压金属型、在集流器上形成切口然后膨胀到两边形成开口的膨胀金属型、和浸蚀集流器形成开口的浸蚀金属型。

图1表示了通过浸蚀法生产集流器的工艺流程。

参考图1，下面将简要地描述生产集流器的常规方法。

首先，制备用作正极或负极集流器源材料的铝箔或铜箔(步骤S10)。然后，使金属箔脱脂除去粘附于其表面的杂质(步骤S20)。

其次，将干保护膜涂覆于源材料的一面(步骤S30)。

在具有保护膜的源材料上排列着具有与开口对应图案的光掩模，然后暴露于紫外线下(步骤S40)。当完成曝光时，在保护膜上所得到的结构显影形成与每个开口图案相同的图案(步骤S50)。

然后，在源材料上均匀地涂覆蚀刻剂形成开口(步骤S60)。然后，剥去保留在源材料上的保护膜(步骤S70)，接着在适当的温度下干燥形成所需要的正极集流器或负极集流器(步骤S80)。

然而，常规的技术存在下列问题。

根据浸蚀金属型集流器的生产方法，将保护膜完全地涂覆到正极集流器或负极集流器源材料的一面上，曝光，显影然后蚀刻，即有许多处理步骤和增加生产成本。与其它的技术相比，还需要更多时间蚀刻，这不利于生产率。

在膨胀金属型集流器的生产中，在集流器上形成切口部分的情况下，因为伸长的方向与施加张力的方向一致，因此，集流器经永久变形，这不适于连续制造工艺的批量生产。而且，在集流器被切割成预定尺寸的情况下在切割部分会产生毛边，导致正电极板和负电极板之间短路。

在冲压金属型集流器中，因为集流器的源材料是金属箔薄膜，在薄膜上形成的开口易于变形。因此，当不适当地调节开口尺寸时，在随后电池制造过程中不能流畅地排出增塑剂或会降低离子导电率。

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供生产二次电池集流器的装置和方法，以便在正极集流器和负极集流器上有效地形成开口。

本发明的第二个目的是提供生产二次电池集流器的装置和方法，其中使用常规凹板印刷或柔性板印刷，可以直接地将与在集流器上形成的开口具有相同形状的图案印刷在集流器的源材料上，不需要曝光或显影步骤，然后蚀刻和剥离，导致生产成本降低和生产率提高。

为了达到上述目的，提供一种生产二次电池集流器的方法，该方法其特征在于包括下列步骤：制备集流器的源材料，预处理源材料，使源材料通过两辊之间(其中一个辊具有与集流器上形成的开口形状相同的图案形成区域)，在源材料上涂覆图案成形(pattern forming)组合物，固化图案形成组合物，蚀刻源材料形成开口，和除去保留在源材料上的图案形成组合物，因此完成具有开口的集流器。

在源材料上涂覆图案形成组合物的步骤中，优选将图案形成组合物只涂覆在源材料一面上的不形成开口的部分，且整个涂覆源材料的背面。

并且，优选将保留在辊子图案区域上的图案形成组合物转印到源材料上。

根据本发明的另一方面，提供生产二次电池集流器的装置，该装置包括主辊、导辊(与主辊一起旋转，用于使集流器源材料导向在导辊和主辊之间以形成与在集流器源材料上形成的开口相同形状的图案)、和安装在主辊下的图案形成组合物存储装置(用于给主辊提供图案形成组合物)。

主辊优选具有与集流器上形成的开口形状相同的图案形成区域。

在本发明中，图案形成组合物可以包括耐酸的聚合物(其是主链形成单体和耐酸丙烯基单体的共聚产物)，耐水的聚合物(其是主链形成单体和耐水的丙烯基单体的共聚产物)，着色剂，交联剂和溶剂。

另外地，图案形成组合物可以包括含水的丙烯酸树脂(其是主链形成单体、耐酸丙烯基单体和耐水的丙烯基单体的共聚产物)、着色剂、交联剂和溶剂。

通过参考附图详细描述其最优方案将更加清楚本发明的上述目的和优点。