[发明专利]用于锂电池或锂离子电池的复合电极以及为此的制造方法

说明书

本发明涉及一种用于制造用于锂电池或锂离子电池的复合电极的方法，所述方法包括：提供具有主表面的箔状的或板状的集电器；在集电器的主表面上形成第一电极层，其中，在集电器和第一电极层之间沿主表面形成第一附着；在第一电极层上形成第二电极层，其中，第一和第二电极层沿与集电器主表面相对置的接触表面接触，第二电极层与第一电极层沿所述接触表面附着性连接；并且用压实装置压实第一和第二电极层，其中，在压实期间，压实装置的压力元件将压力施加到第二电极层的与接触表面相对置的表面的至少一部分上，并且在该压力元件和第二电极层的被施加压力的部分之间能形成第二附着；其中，第一附着和通过压实产生的第二附着之间的比值大于1。

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于锂电池或锂离子电池的复合电极的方法。此外，本发明涉及一种用于锂电池或锂离子电池的复合电极以及一种具有这种复合电极的锂电池单体或锂离子电池单体。

背景技术

锂电池或锂离子电池实现了相对高的能量密度。它们可设计成电池单体堆或卷绕电池单体的形式。尤其地，卷绕电池单体可以以高的速度和低的成本来实现。在锂电池或锂离子电池中包含有至少一个正极和至少一个负极，它们通过隔板彼此分开。各电极分别具有含金属的集电器，该集电器通常具有箔状的或板状的形状。在正极中大多使用由铝制成的箔作为集电器并且在负极中大多使用由铜制成的箔作为集电器。

通常通过在箔状的或板状的集电器的主表面上涂覆/施加一层粘性电极材料来制造电极。电极材料可以是包括活性材料、导电添加剂和电极粘合剂/粘结剂的混合物。集电器可作为带或卷提供，其穿过涂层装置，在涂层装置中，电极涂层材料例如借助喷嘴层状地被涂覆到集电器带上。在对涂覆于集电器带上的复合电极材料进行干燥(去除载体溶剂)后，可通过压延将其压实。在此涂覆有电极材料的集电器带穿过由两个旋转辊形成的间隙，该间隙小于涂覆有电极材料的集电器带的初始厚度。通过压延可调整涂层的限定的孔隙率。锂离子技术的一般性说明可在Springer于2013年出版的主编为Reiner Korthauer的《锂离子电池手册》一书的由Thomas撰写的第9章中找到。

在电极材料层与集电器之间的附着通常由电极材料中所含的粘合剂引起。因此，这样选择该粘合剂，使得粘合剂确保电极材料层始终良好地附着在由金属制成的或含金属的集电器上。例如为了使石墨基阳极材料粘合/附着在铜基集电器上，使用PVdF(聚偏二氟乙烯)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)、CMC(羧甲基纤维素)或丙烯酸酯作为粘合剂。为了使陶瓷基阴极材料粘合在铝集电器上，例如可将PVdF用作粘合剂。

当用压延辊压实涂覆在集流器带上的电极材料时，部分电极材料会从该层脱离并保持附着在辊上。由此电极失去活性材料，这导致其标称容量以及可靠性降低。此外，在制造过程中需要执行复杂的清洁步骤来清洁压延辊，这使得制造过程更加昂贵或减慢制造过程。在电极制造过程中也可能出现增加的废品率。

恰恰是在高度压实的电极(尤其是阳极)的情况下——在其中使用将电极材料非常牢固地附着到集电器上的粘合剂，部分电极材料可能会在压延过程中从电极材料层脱离并保持附着在压延辊之一上。即，所使用的粘合剂不仅使电极材料层牢固地附着在集电器上，而且也使电极材料牢固地附着在压延辊之一上。如果对压延辊的附着与对集电器的附着相当或对压延辊的附着比对集电器的附着更强，则电极材料会从集电器脱离。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种用于制造用于锂电池或锂离子电池的复合电极的方法，该方法可快速且安全地实施，同时保持标称电极负荷(Elektrodenbeladung)、标称电极密度和所需的能量密度和使用寿命方面的标称性能。尤其是该方法应防止在利用压延辊压实复合电极时，部分电极材料从涂覆到集电器上的电极材料层被撕下并保持附着在压延辊上。

所述任务根据权利要求1的教导得以解决。本发明的不同实施方式和扩展方案是从属权利要求2至10的技术方案。