[发明专利]用于生产电池组薄膜的浆料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产电池组薄膜的浆料的制备方法，更具体地涉及用于产生用于电池组中的阳极和阴极材料的浆料的本发明方法，用于制备锂电池组的阴极和阳极的方法以及用于制备锂电池组电池的方法。

背景技术

锂电池组由三个主要组件/组分制得：阳极、阴极和电解质。

阳极和阴极通常由被粉末混合物、活性材料的薄层覆盖的金属箔组成，它们通过粘合剂结合在一起。该粘合剂的功能是将粉末颗粒粘合在一起并将其牢固地粘合至金属箔。所述的粘合剂必须是柔性的并且对于电解质具有化学稳定性。

典型的阳极由被具有石墨粉末、碳的薄层（40至100微米）覆盖的铜箔组成，其通过塑料材料PVDF（聚偏氟乙烯）结合在一起。

典型的阴极由被锂金属氧化物的薄层（40至100微米）涂覆的铝箔组成，其通过塑料材料PVDF结合在一起。

典型的电解质为锂盐，例如六氟磷酸锂（LiPF₆），四氟磷酸锂（LiPF₄），六氟砷酸锂（LiAsF₆），高氯酸锂（LiClO₄），四氟硼酸锂（LiBF₄），以及三氟甲磺酸锂（LiCF₃SO₃）和有机碳酸酯，例如EC（碳酸亚乙酯），DEC（碳酸二乙酯）和DMC（碳酸二甲酯）的混合物。

用于制作锂离子电池组的电池组薄膜的最常见制造方法是将活性材料和PVDF混合，并将其混合至溶解PVDF的溶剂中。溶解粘合剂的目的在于在粉末混合物的颗粒之间均匀地分散所述的材料，从而确保其间良好的结合。然后根据选择的方法和所使用的溶剂量，通过挤出、轧制或流延（浇铸）成型，将该混合物应用至金属箔。在应用之后，通过蒸发溶剂，干燥所述箔。

用于溶解PVDF的最常见溶剂为NMP（N-甲基-吡咯烷酮），其是有毒的并且对环境有害的化学品。存在多种替代溶剂，但是其大多数都具有以下特性：它们具有毒性，易于着火，在成品电池组的化学结构方面是不利的。因此，重要的是，在生产期间从电池组薄膜中完全地去除溶剂并在环境需求方面控制NMP的蒸发。从电池组薄膜中去除最后残余溶剂（降至ppm水平）的方法是需要能量和空间的需求较多的方法并从技术设备获得实质性需求。

存在水性制造方法，其中将粉末与水混合，从而形成糊浆或稀浆料。利用水的缺点在于相对地需要能量的方法（用来蒸发水），使得干燥的电池组薄膜必须完全不含水，从而电池组可以运行。

从US2005/0271797A1可知，锂电池组的生产方法包括以下步骤：a）在合适溶剂中通过释放EC晶体来制备EC（碳酸亚乙酯）溶液，（b）然后在合适的溶剂中溶解粘合剂，以制备粘合剂溶液并随后将所需组合物的活性电极材料和导电材料加至所述粘合剂溶液中并充分混合，（c）将步骤（a）中制备的EC混合物的定义量加至来自步骤（b）的粘合剂溶液中，充分混合EC溶液和粘合剂溶液的混合物，从而将电极粘合剂形式的浆料涂覆在电极上，（e）利用浆料涂覆集电极，（f）在给定温度下干燥糊浆层，并在所述浆料干燥后，在给定压力下通过压缩干燥的电极结构，来完成电极的生产。US2005/0271797A1中所述的方法还包括将溶剂和碳酸亚乙酯混合在一起并将第二溶剂与活性材料一起添加至粘合剂溶液，然后将给定量的混合有碳酸亚乙基酯的溶剂添加至具有其他溶剂的粘合剂溶液混合物。因此该方法包括使用至少一种溶剂，用来形成所述浆料。

需要提供用于锂电池组的电极材料浆料的制造方法，其不存在与利用上述溶剂相关的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供用于制备应用在电池组的阴极和阳极材料上的浆料的方法，用于制备锂电池组的阴极和阳极的方法以及用于制备锂离子电池组电池的方法，其中解决了上述问题。

更确切地，本发明描述了用于制备用于锂离子电池组的电极涂层浆料的方法。作为最低限度，该方法包括以下步骤：

a）将活性材料与粘合剂混合至粘合剂溶液中，并且

b）将有机碳酸酯添加至粘合剂溶液中，以便形成浆料。

根据本发明的一个方面，在高于粘合剂熔融温度的温度下，根据步骤a和b，进行所述混合操作。

根据本发明的另一个方面，所述活性材料分别适应于一个阳极和一个阴极。