[发明专利]电化学电池和用于制造电化学电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造电化学电池的方法、可以由这种方法制造的电池以及作为用于电化学电池的密封材料的限定的聚合物的用途。

背景技术

电化学电池，特别是扣式电池形式的电化学电池通常具有电池罐和电池盖。电池罐可以例如由作为冲拉部件的镀镍深拉的金属板制成。电池罐通常形成正极而电池盖形成负极。这种扣式电池可以包括很多种电化学系统，例如镍/镉、镍/金属氢化物、锌/MnO₂或一次和二次锂系统。

这种电池的液密封闭通常是通过将电池罐的边缘卷压在电池盖上来实现的。设置在电池罐和电池盖之间的塑胶圈通常同时用作密封件以及将电池罐与电池盖绝缘。这种扣式电池例如由DE3113309得知。

这些扣式电池所需的密封元件传统上例如由聚酰胺通过喷射注塑制成。此目的所需的喷射注塑工具是非常复杂和昂贵的。此外，通过喷射注塑制造具有壁厚小于0.3mm的密封元件实际上是不可能的，以致使已知的密封件占据了相当大的容积并因此不利地影响电池的容量利用，特别是在非常小的扣式电池的情况下。

DE19647593描述了由通过深拉的薄膜制成的密封元件的使用。罐形的塑模由加热的薄膜利用拉模和模制冲头在减小的压力下拉制。开口随后通过剪切冲头和卡套在由深拉制成的罐形塑模的底部区域内冲压出来。以这种方法制成的密封元件被安装在电池盖上，然后电池盖被放置在电池罐中。依据选择的工艺参数，具有壁厚在0.1mm至0.3mm范围的密封元件可以通过这一方法制成。

因此，具有这种由薄膜制成的密封元件的扣式电池与具有由喷射注塑部件制成的密封件的扣式电池相比，提供了在可实现的容量利用方面显著的优点。尽管如此，可用于活性材料的电池的内部容积的进一步优化仍旧是电化学电池制造的目标。

发明内容

该目标已能通过具有权利要求1的特征的制造电化学电池的方法来实现。本发明的方法的优选实施例在从属权利要求2至13中提出。权利要求14至20涉及能具体地通过本发明的方法制造的电化学电池。权利要求21和22涉及根据本发明的用途，其同样能有助于实现所述目的。所有权利要求的字句由此作为参考并入此处的描述中。

根据本发明的方法用于制造电化学电池，特别是扣式电池。此处，电池壳体由多个部件组装而成，至少一种活性聚合物前体被施加于并固化在壳体部件中的至少一个上以密封壳体。

词语“聚合物前体”指所有的单组分和多组分系统，具有聚合物结构的化合物可以由其生成。至少一种聚合物前体可以具有活性单个单体以及预交联单体组分。至少一种聚合物前体优选地以液体形式例如作为表面涂层合成物(参见下面)施加到至少一个壳体部件，但是由气相沉积也是可以的，这将在下面更详细地讨论。

与现有技术相比，根据本发明的方法，用来密封电化学电池的例如薄膜密封件或喷射模塑的密封件等隔离部件因此不再需要。代替地，能有效密封电池壳体的聚合物层或涂层形成在壳体部件的一个或多个上。这具有明显的优点。因此，由于在电化学电池的制造中能组装这些元件，则可以免除利用喷射模塑或深拉方法的传统密封元件的复杂制造。此外，聚合物前体的施加和固化使形成其厚度仅是已知密封元件的厚度的几分之一的密封层或涂层成为可能。此外，层厚可以灵活地设定。

具体地，至少一种聚合物前体优选地以这样的方式施加到至少一个壳体部件：在组装的壳体中，其形成在壳体部件的接触区域中的层，特别是在壳体部件之间。具体地，可以优选地，至少一种聚合物前体以这样的方式施加：在固化之后，其在组装的壳体中形成将壳体的各部件相互绝缘的层。至少一种聚合物前体优选地被选择以使其至少在固化状态下具有电绝缘特性。

此外，通常优选地，至少一种聚合物前体在固化状态下对于常规的电解液在化学性质上是惰性的，特别是对于水性碱性电解液和/或有机电解液，特别是基于碳酸盐的有机电解液。本发明的方法原则上适合用于制造具有很多种电化学系统的电化学电池，特别是镍/镉、锌空气、NiMH和Li电池。这些电池通常总是包括至少一个正极、至少一个负极、至少一个隔离器和电解液。后者被选择作为电化学系统。

进一步，理想的是对于至少一种聚合物前体在固化状态下能具有疏水特性。这可以被用于抵制腐蚀问题，特别是在电池壳体的重要区域中，这将在下面更详细地讨论。