[发明专利]薄电池

说明书

发明领域

本发明涉及薄的柔性电池，且特别涉及可用于该电池中的阴极糊料，从而为薄电池提供改善的性能。此外，提供了制造所述阴极糊料和阴极半电池的方法。

发明背景

US 2003/0044686A1公开了一种用于电化学电池单元(cell)的设置在阳极与阴极界面处的保形分隔体，从而在阳极和阴极之间提供电隔离。为改善电池单元的性能，通过将硼酸盐衍生物如硼酸加入该分隔体中来提供改进的分隔体构造。因为该分隔体是由可交联的聚合物制成，因此获得了分隔体的交联网络结构。据报导这种分隔体具有改善的特性，即与非织造织物相比，具有减小的壁厚以及阳极和阴极之间高的离子导电性。

该分隔体既可应用于常规的圆柱形电池单元也可应用于钮扣尺寸的金属-空气电池单元。所有这种类型的电池都具有金属壳外侧以及在阳极和阴极之间径向挤压的密封侧壁以防止电解质泄漏。

本发明涉及一种薄电池，其构造与US 2003/0044686A1的电池构造显著不同。如所公认的，薄电池具有将它们与常规电池区分的独特性能，并且薄电池提供了常规电池所不能实现的许多应用，例如用于消费产品和微尺寸应用的电源，如为智能卡供电，为射频识别(RFID)标签供电，并通常应用于低功率应用，例如用于发光二极管(LED)。

通常，薄电池组件包含阳极材料和阴极材料，所述阳极材料和阴极材料被以含水糊料形式施加在一个或多个分隔体层的相对侧上。分隔体层可由纸、塑料或薄箔形式的任何其它材料制成。分隔体典型为纸并且可包含一个或多个纸层。该电池还包含电解质。

由一个或多个阳极层、分隔体层和阴极层构成的目前柔性薄电池的一个问题是，在电池寿命期间，即在电池的储存和使用期间，电池组件中各个层在一定程度上发生层离。不同于在常规电池中，薄电池中不存在金属壳将各个层压在一起从而防止层离。层离作用导致电池性能的显著劣化并且甚至能完全停止功能。特别地，在电池的长期使用和储存期间可看到降低的性能。

因此，需要改进的薄电池，该薄电池在其整个寿命期间维持良好的性能。

发明简述

本发明的目的是提供一种薄电池，该薄电池避免了与目前薄电池有关的缺点。通过特征在于独立权利要求中所述的配置实现了本发明的目的。

出乎意料地发现，通过将硼酸加入施加在阴极上的阴极糊料中，能够避免在形成电池组件的制造工艺中印刷在彼此之上的电池各个层、特别是阴极的层离。层离在电池寿命期间导致显著问题。减少的层离改善了电池性能，并且特别地可在长期储存和/或使用期间看出。

本发明的优点是，包括适宜量的硼酸的阴极糊料能够比不包括硼酸的阴极糊料更容易地印刷在阴极集流体上，这是因为其在阴极糊料组合物中的粘度调整作用。此外，已认识到硼酸的使用提高阴极糊料的均质性和均匀性从而有助于良好的薄电池性能。

此外，发现硼酸提高阴极糊料的pH。pH提高的益处在于电池开路电压增加。

此外，发现硼酸提高阴极糊料的离子导电性。离子导电性的提高具有的另一个益处在于电池内阻值降低，这使电池产生更高的峰值电流和更多的能量。

本发明的另一个目的是提供用于薄电池的阴极糊料。

本发明的再一个目的是提供包含本发明的阴极糊料的阴极。

本发明的又一个目的是提供制备本发明的阴极糊料的方法。

附图简述

图1示出了本发明的典型薄电池组件的示意图。

发明详述

电池结构

如同常规电池，本发明的薄电池组件由阳极电极、阴极电极和置于它们之间的分隔体构成。在图1中示出了本发明的典型薄电池组件的实例。在本发明的上下文中，术语“薄电池”应被理解为任何形状或尺寸的“层结构电池”。其具有柔性且可弯曲结构的特性。薄电池的厚度典型地小于1mm。

制造