[发明专利]锂电池的电极及其制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及包括由碳纤维制成的集流体的锂电池的电极。

本发明的使用领域特别地涉及基于在至少一个电极上的锂的嵌入和/或脱嵌(或插入/脱出)的原理来操作的锂电化学发生器。

背景

在锂离子电池当中，可区分开锂离子的不可再充电的一次电池与锂离子的能够被再充电的二次电池。通常，锂电池包括由电解液部件分离的两个电极。这些电极——一个是正的而另一个是负的——每个连接到由可根据电极的性质而改变的材料制成的集流体。

通常，正电极由用于嵌入锂阳离子的材料制成，而负电极常常由碳石墨、硅、碳化硅或金属锂制成。

电解液部件包括注入有机电解液的聚合物或微孔复合隔离物，能够使锂离子从正电极移动到负电极和反过来移动(在充电或放电的情况下)，因而产生电流。另一方面，电解液是通常被添加了锂盐的有机溶剂的混合物。

已明确确定，锂电池电极可由包括活性粉末材料、电子导体和聚合物粘合剂的墨形成。墨配方主要取决于活性电极材料，并因而取决于所设想的类型的锂离子电池。

事实上，因为活性材料每个具有比容量(见下文的表1)，所以根据储存器(accumulateur)来选择电极。例如，对于所谓的储能器，电极是薄的，具有轻的基本重量，经得起高放电速率。然而，对于适合于较慢的充电速率(C/5或甚至C/2)的所谓的储能器，电极较厚，且具有较大的基本重量。

表1：主要电极材料的比容量

活性材料比容量(mAh.g^-1)Cgr310Li₄Ti₅O₁₂160硅＞4000SiC＞500LiCoO₂160LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂130Li(Ni，Co，Al)₁O₂160LiFePO₄140LiNi_0.4-0.5Mn_1.5-1.6O₄160

其上沉积有电极的集流体通常是金属的，并可由下列材料制成：

-用于正电极的铝；

-用于负Li₄Ti₅O₁₂钛酸盐电极的铝；

-用于由石墨(Cgr)、硅(Si)或碳化硅(Si-C)制成的负电极的铜；

-不锈钢；

-镍；

-镀镍铜。