[发明专利]重量轻的固态可充电电池

说明书

本发明涉及一种重量轻的固态可充电碱金属或碱土金属电池，其中的电流收集极和载体包括一个碳纤维材料制成的网。

许多人对于制造可充电的碱金属或碱土金属电池以及用这种材料制作的元件已表示出极大的兴趣，这是由于将这些材料特别是锂进行适当的处理并结合进电池中时，它们会给出很多优点，现有技术中电化学电池、电池和元件的许多例子可在下述文章中找到，如胡坡（Hooper）等人发表在奥坦斯大学1984年出版的《先进电池的进展》上的文章，安德烈（Andre）等人的美国第4，357，401号专利，本尼斯特（Bannister）的第4，471，037号美国专利，苏姬鸟其（Sugiucni）等人的第4，496，638号美国专利，斯考西姆（Skotheim）的第4，520，086号美国专利，以及候普（Hope）等人的第4，576，883号美国专利。

如现有技术中所述，固态碱电池的构造通常包括将一种碱土金属或碱金属例如锂沉积在作为电流收集极和载体的一个金属箔基片上。

如已知那样，碱金属和碱土金属是强活性的，由于它们的离子和电性能使得它们特别适合用在电池中。这些金属通常被约束或包履在电流收集和运载金属箔基片上，金属箔可以是铜、镍或铝制做的。所使用的碱金属包括锂、钠、钾和铈，其中锂是特别熟知的用在电池中的。碱土金属包括铍，镁，钙，锶和钡。已观察到碱金属，例如锂，最初表现为对铜或其它金属箔基片不起反应，经过一段时间后，碱金属与金属箔片之间经常起不良反应并且与该金属形成一种合金，其结果导致效率下降并且使用寿命此所希望的要短，应使金属箔片没有杂质这一点是重要的，但这一点很难达到而且碱金属也会与金属箔片中那怕是很微少量的杂质发生反应。金属箔基片要占去整个电池重量的50%，因此需要减少电池重量并且由此增加电池的能量密度。这样便需要给出一个能减少电池总重量并且对使用碱金属或碱土金属所带来的问题不敏感，同时又能它们所需特性的适当的电流收集极。

现已发现在碱金属或碱土金属电池中使用包括一个由惰性碳纤维网组成的基片电流收集极和载体能使一个电池的库存时间更长，并能降低成本和电池重量，使基片起到一个双面收集极的作用，在生产这类电池中具有更大的灵活性和带来其它利益。

本发明的主要目的是给出一个重量轻的固态可充电电池，其中的电流收集极和载体基片对碱金属或碱土金属不起作用。

本发明的另一目的是减轻电池的重量。

本发明的另一目的是给于一种容易制造并且能按所需结构成型的电池。

本发明的另一目的是给出一种电池电流收集极和载体基片。该基片具有一更大的接触表面面积因而比其它这类基片具有更高的效率和能力。

本发明的另一目的是给出一种电池，其中的电流收集极和载体基片可以浸镀上碱金属或碱土金属。

本发明的另一目的是给出一种具有低电阻率的电流收集极和载体基片的电池。

本发明的另一目的是给出一种电池，其中的电流收集极和载体基本上可结合有多股导线，以改善基片的电流传导特性。

本发明的另一目地还在于给出一种具有一个单一基片但又是双结构形式的电池。

本发明的其它目的和发明的有利特征将在下述部分和权利要求中清楚地表现出来。

从下述结合附图的描述中，可以更加明了本发明的本质和特征。

附图1是按照本发明做成的一个电池实施例的一个图解示意图。

附图2是按本发明做成的另一个电池实施例示意图。

附图3是按照本发明制成的又一电池实施例示意图。

附图4是按照本发明制成的一个具有双面基片电流收集极和载体的电池示意图。

当然也应该知道这里所作的描述和给出的附图仅仅是示意性的，还可以在不背离本发明的精神下，对这里公开的结构作出各种各样的改型和变动。

固态可充电碱金属或碱土金属电池，例如锂电池，是由至少一个阳极层，一个聚合物介质层和一个阴极层组成。这种电池实质上可以是任何所需的形状和结构，并且通常还包括多个附加层，例如电流传导背衬层，绝缘层以及电极连接层。

现参照附图1，其中给出按照本发明所做的一个固态电池10。