用于制造用于电池单体的正电极的方法与流程

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的方法。

背景技术：

二次电池、优选锂离子电池由于其大的能量密度及其良好的热稳定性而适合于在不同的应用领域内、首先在用电驱动的车辆中以储存电能。

在此，锂离子电池包括一个或者多个锂离子电池单体。这样的锂离子电池单体通常包含一个或者多个呈电极绕组或者电极堆的形式的电极单元，所述电极单元具有至少一个正电极、至少一个负电极和至少一个引导离子的分离器，所述分离器将正电极和负电极在空间上彼此分开。所述正电极或负电极处于正的或者负的集电器上。在构成锂离子电池单体的情况下，所述电极单元被接纳在壳体中，该壳体按应用情况能够为棱柱形、圆形或薄膜状。

对锂离子电池单体进行标识的特性、比如导电性、功率密度和能量密度主要取决于正电极的设计和材料特性以及制造过程。

与此相关，由us2017/8468a1已知一种用于制造正电极的方法，其中在第一方法步骤中提供由具有许多活性材料颗粒的活性材料与传导添加剂构成的混合物。在此，所述活性材料颗粒优选具有10到50nm的平均直径。

另一种用于制造用于锂离子电池单体的正电极的方法由us2017/098817a1已知，其中在第一方法步骤中提供由活性材料与传导添加剂构成的混合物，其中所述活性材料优选具有比所述传导添加剂大的颗粒。

技术实现要素：

按照本发明，提供一种用于制造用于电池单体的正电极的方法，其中所述正电极包括活性材料与传导添加剂。

在此，所述活性材料包含第一数目的、拥有第一平均直径的活性材料颗粒、尤其是珠形的活性材料颗粒。同时设置了第二数目的传导添加剂颗粒、尤其是珠形的传导添加剂颗粒。在此，所述传导添加剂颗粒具有第二平均直径。电极的以下材料部分被称为活性材料，在所述电池单体的运行中在所述材料部分上进行相应的电化学的过程、像比如锂离子的嵌入或脱嵌。

所述传导添加剂用于提高正电极中的导电性并且将各个活性材料颗粒彼此电连接起来。

在第一方法步骤中提供所述活性材料和所述传导添加剂，其中根据所述第二平均直径与所述第一平均直径的比例并且根据所述活性材料颗粒的数目来调节所述传导添加剂颗粒的数目。

在此有利的是，以覆盖表面的方式用传导添加剂材料颗粒来涂覆所述活性材料颗粒的表面。通过所述传导添加剂颗粒的数目的所设置的规定，通过所提供的传导添加剂颗粒来尽可能完全地覆盖活性材料颗粒的表面。由此，与常见的电池单体相比，明显地降低所述电池单体的总电阻，所述总电阻包括欧姆电阻、电荷转移电阻和扩散电阻。

本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

因此有利的是，在第二方法步骤中将传导添加剂颗粒分散在粘结剂中。

此外，有利的是，在所述第二方法步骤中将所述粘结剂的净重设定得等于在所述第一方法步骤中所提供的传导添加剂颗粒的净重。

此外，有利的是，在第三方法步骤中将由粘结剂和传导添加剂颗粒构成的分散物与在所述第一方法步骤中所提供的活性材料颗粒混合起来。

为了降低通过锂离子在电池单体、优选锂离子电池单体中的负电极与正电极之间的运动所引起的扩散电阻，在第四方法步骤中将另一种量的粘结剂与另一种量的传导添加剂颗粒混合起来。正电极中的传导添加剂颗粒的总量相对于活性材料颗粒的总量优选为4%到10%。在此，传导添加剂颗粒的总量由按照第一方法步骤的一种量和按照第三方法步骤的另一种量所组成。

在第五方法步骤中，将来自第四方法步骤的包括粘结剂和传导添加剂颗粒的混合物与来自第三方法步骤的混合物混合起来。

在此，有利的是，为了能够使所有固体材料、尤其是粘结剂悬浮而在第六方法步骤中将溶剂添入到按照第五方法步骤的混合物中。在此，所述溶剂能够是n-methyl-2-pyrrolidon（nmp）。

在第七方法步骤中，在构成正的电极层的情况下将按照第六方法步骤的悬浮物施加在带基薄膜上。所述带基薄膜优选具有铝膜，所述铝膜也作为正的集电器发挥功能。在将所述悬浮物施加在带基薄膜上之后，最后比如在蒸发器中使所述溶剂蒸发。

所述按本发明的方法可以有利地用于锂离子电池单体中的正电极，所述锂离子电池单体用在电动车、混合动力车中或者用在像比如用于储存以再生方式获取的能量的固定式应用中。

附图说明

在附图中示出了本发明的有利的实施方式并且在以下附图说明中对其进行详细解释。其中：

图1示出了按本发明的用于制造用于电池单体的正电极的方法的示意图；

图2示出了按本发明的用于电池单体的正电极的示意性的剖视图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了按本发明的用于制造用于电池单体、优选锂离子电池单体的正电极的方法。所述方法10比如能够以所示出的顺序来进行。

在第一方法步骤102中提供活性材料和传导添加剂。优选所述活性材料能够是锂金属氧化物、锂铁磷或者锂钛氧化物并且所述传导添加剂能够包括炭灰。

在此，所述活性材料具有第一数目n1的活性材料颗粒、尤其珠形的活性材料颗粒。除此以外，所述传导添加剂具有第二数目n2的传导添加剂颗粒、尤其是珠形的传导添加剂颗粒。在此存在尤其珠形的活性材料颗粒的第一平均直径和尤其珠形的传导添加剂颗粒的第二平均直径。在所述第一方法步骤中，根据所述传导添加剂颗粒的第二平均直径与所述活性材料颗粒的第一平均直径的比例和所提供的活性材料颗粒的数目来设定所述传导添加剂颗粒的有待使用的数目。所述设定能够用以下公式以数学方式来描绘：

，

其中n代表着处于1.6与1.7的范围内的数目。优选n等于1.64。

在第二方法步骤104中，将按照第一方法步骤的传导添加剂颗粒分散在粘结剂中。所述粘结剂比如能够包括聚合物、优选聚氟乙烯（pvdf）。在此如此设定所述粘结剂的净重，使得所述粘结剂的净重等于所述传导添加剂颗粒的净重。

此后在第三方法步骤106中将所述分散物与按照所述第一方法步骤102所提供的活性材料颗粒混合起来。

随后在第四方法步骤108中将另一种量的粘结剂与另一种量的传导添加剂颗粒混合起来。

接着在第五方法步骤110中将由另一种量的粘结剂与另一种量的传导添加剂颗粒构成的混合物与所述按照第三方法步骤106的混合物聚集起来。

此后在第六方法步骤112中使所述按照第五方法步骤110的混合物悬浮在溶剂、优选n-methyl-2-pyrrolidon（nmp）中。在第七方法步骤114中将这种悬浮物施加在带基薄膜上。这种带基薄膜能够是铝膜，该铝膜同时作为用于正电极的正的集电器来发挥功能。

最后，在第八方法步骤116中使所述溶剂从所述悬浮物上蒸发。这个过程能够优选在蒸发器中以140℃到160℃的温度来实施。

在图2中示意性地示出了按照前面所描述的方法10来制造的、呈正的电极层的形式的正电极20的剖视图。所述正电极20至少包括一定数目的尤其珠形的活性材料颗粒202和由尤其珠形的传导添加剂材料颗粒与一定净重的粘结剂构成的混合物204。在此，尤其珠形的活性材料颗粒202的表面被混合物204所覆盖。此外，将另一种由另一种量的尤其珠形的传导添加剂材料颗粒和另一种量的粘结剂构成的另一种混合物206设置在所述被混合物204覆盖的、尤其珠形的活性材料颗粒202之间的间隙中。尤其珠形的活性材料颗粒202能够不一样大。

这样的正电极20可以有利地用于以下电池单体，所述电池单体用在机动车中、尤其是用在电动车（electricvehicle,ev）、混合动力车（hybrideelectricvehicle,hev）以及插电式混合动力车（plug-in-hybrideelectricvehicle,phev）中。