[发明专利]包括具有纳米级涂层的集电器的电极及其制造方法

说明书

本申请是国际申请日为2009年8月18日，国际申请号为 PCT/US2009/054117，国家申请号为200980132626.5，发明名称为“包括具 有纳米级涂层的集电器的电极及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明提供了集电器，其涉及可用于锂聚合物电化学电池的电极。

背景技术

二次电化学电池(例如，锂聚合物或锂离子电化学电池)由包括集电 器的电极构造。在用于这种电化学电池的通常的电极中，电活性材料粘结 到集电器并与集电器电接触。集电器通常是导电的金属带。金属带可以包 括导电涂层，其增强与集电器的电接触并对其提供腐蚀保护。

发明内容

有对于低成本的带有集电器的电极的需求，其使得能够生产具有增加 的比能量密度的成本低的电化学电池，并且可以使用最少的溶剂来制造。 还有对于制造这样的电极和其中所使用的集电器的方法的需求。

在一个方面，提供了一种用于锂聚合物电化学电池的电极，其包括集 电器，集电器包括金属基板、基本上均匀的纳米级碳涂层和活性的电极材 料，其中涂层的最大厚度小于约200纳米。

在另一方面，提供了一种制造集电器的方法，其包括提供金属基板和 用包括粒子的干燥组合物涂覆基板，其中涂覆基板的步骤包括使用涂覆垫 以垂直于表面的大于0且小于约30g/cm²的压力在所述基板上磨光有效量的 所述粒子，所述涂覆垫在平行于所述表面的平面内相对于所述表面上的一 点在多个方向移动从而提供所述粒子的基本上均匀的涂层，并且其中所述 粒子的莫氏硬度在0.4和3.0之间并且最大尺寸小于约100微米。

在一些实施例中，提供了锂聚合物电化学电池，其包括所提供的电极 和集电器。在一些实施例中，集电器包括铝，均匀的涂层包括石墨。在其 它实施例中，集电器可以包括磨光助剂(aids)。在其它实施例中，集电器可 以包括涂层，其包括粘结剂，例如聚偏二氟乙烯。

在本申请中：

“活性材料”是指可以与锂电化学反应的材料。

“集电器”是指可以涂覆有非活性导电材料的金属基板；和

“纳米级”是指最大尺寸小于约500纳米的特征物。

一个或多个实施例的细节在以下实施方式中示出。根据以下“具体实 施方式”和“权利要求书”，本发明的其他特征、目标和优点将显而易见。

附图说明

图1a和1b是所提供的电极的截面图的扫描电子显微图(SEM)。

图2是在热处理后所提供的电极的截面图的透射电子显微图(TEM)。

具体实施方式

在以下说明中，应当理解，可预期其他实施例并且可以在不脱离本发 明的范围或精神的情况下实施。因此，以下的详细描述不应被理解成具有 限定意义。

除非另外指明，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述 特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。 因此，除非另外指明，否则上述说明书和所附权利要求书中给出的数值参 数均为近似值，根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得 的所需特性情况，这些近似值可有所不同。由端点表述的数值范围包括该 范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、 和5)以及在此范围内的任何范围。

锂聚合物电化学电池(更常常称为锂聚合物电池)是可充电电池，其 中锂盐电解质不像在锂离子电化学电池中那样保持在有机溶剂中。相反， 电解质在固体聚合物复合材料中，例如聚氧化乙烯或聚丙烯腈。

所提供的用于锂聚合物电化学电池的电极包括集电器。集电器包括金 属基板，其可以包括任何高导电性金属，本领域的技术人员已知其可用于 电子器件。示例性的金属包括铝、铜、镁、镍、锡以及它们的合金。