電池電極及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】為了以低生產(chǎn)成本獲得具有增大的能量密度/體積比的電池的緊湊結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出了一種電池電極以及用于生產(chǎn)所述電池電極的方法，其中，放電區(qū)被設置在集電極襯底上從而使得放電區(qū)絕大部分被涂膜包圍。
【專利說明】電池電極及其生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池電極以及用于生產(chǎn)電池電極的方法。
【背景技術】
[0002]通常，電池指不可再充電的原電池和可再充電的二次電池(也稱為可再充電電池)。電池基于內(nèi)在的化學氧化還原反應、所使用的材料、電閥值(例如電壓或電容)或者幾何或結(jié)構(gòu)設計而被分類。具體的例子包括堿性錳電池、鋅碳電池或鋰電池。根據(jù)電池的內(nèi)部構(gòu)造，電池還可分成卷繞電池和疊層電池。在卷繞電池中，電極和相互疊加設置的隔離層以螺旋的方式被纏繞并且例如被安裝在具有圓柱形腔體的圓形電池內(nèi)。然而在疊層電池中，多個電極和隔離層被交替地相互疊加。
[0003]圖1通過例子顯示了疊層電池。如圖1所示，陽極10和陰極20被交替地設置在電池內(nèi)，其中，在每種情況下隔離體30被設置陽極10和陰極20之間從而物理地和電性地將兩個電極分離。然而，隔離體30必須是離子可穿透的，離子將所存儲的化學能轉(zhuǎn)換成電能。微孔的塑料或由玻璃纖維或聚合物構(gòu)成的無紡布通常用于隔離體30。陽極10在其放電區(qū)40內(nèi)被相互連接，而陰極20在其放電區(qū)40內(nèi)被相互連接，其結(jié)果是，電池內(nèi)所有的同種電極被相互連接。在每種情況下用于陽極10和陰極20的連接極耳50 (參見圖2B)被設置在放電區(qū)域40內(nèi)，所述連接極耳與電池的相應外部電壓極連接。
[0004]圖2A顯示了具有放電區(qū)40的陰極20的平面圖。在相互疊加設置的陰極20的放電區(qū)40內(nèi)陰極20相互連接。如圖2B所述，連接極耳50被設置在相互連接的放電區(qū)40上，所述連接極耳在電池被組裝后與電池的負極接觸。
[0005]電池電極通常被預制成塊狀或卷繞狀材料，在生產(chǎn)電池時從塊狀或卷繞狀的材料上切出期望的電極形狀。如圖3所示，電極材料包括具有涂膜70的集電極襯底60。這樣的話，電極材料具有一個或多個未被涂覆的放電區(qū)40，放電區(qū)40之后在組裝狀態(tài)是必需的從而向外釋放電壓或電流。同種的多個電極在放電區(qū)40被相互連接，并且金屬的連接極耳50被設置在放電區(qū)40。當集電極襯底60在兩側(cè)被涂覆時，放電區(qū)40因此也被形成在兩側(cè)。這樣的話，放電區(qū)并不必需彼此相對，也能夠彼此偏離，如圖3所示。
[0006]圖4A和4B顯示了通過狹縫式模具系統(tǒng)300生產(chǎn)電極材料的方法。墨型(ink-like)涂膜70被施加在帶型集電極襯底60上。這種施加過程能夠通過斷續(xù)的、間斷的涂層來實現(xiàn)，其中，未被涂覆的放電區(qū)40通過涂層上規(guī)則的間斷形成(如圖4A所示)或者通過連續(xù)的涂層形成(如圖4B所示)。然而，使用這些方法形成相對復雜的放電區(qū)是非常復雜的。因此，偶爾會使用遮蔽步驟。作為選擇，通過刷凈或類似方法，放電區(qū)40能夠暴露在集電極襯底60上。
[0007]在涂覆之后，電極材料被壓光從而壓緊涂膜并且消除涂膜70干燥時所產(chǎn)生的腔體。成品的電極材料然后能夠被卷繞并且被存儲直至其他的加工程序。根據(jù)電池的類型或電池的形狀，從電極材料切出或沖壓出不同的期望形狀以生產(chǎn)電池。當電池電極被切出時，另外需確保必須有放電區(qū)40。在圖2A中顯示了具有放電區(qū)40的矩形電極的例子。[0008]圖5顯示了用于說明電池(例如卷繞電池或疊層電池)的生產(chǎn)過程。首先，例如使用間歇方法(SlO)對集電極襯底60涂覆涂膜70，其中，當施加墨型涂層時通過間斷或非連續(xù)方式形成多個未被涂覆的放電區(qū)40。電極材料然后被壓光(S20)。從電極材料中切出或沖壓出(S30)期望的電極形狀，其中，沖壓出的形狀必須具有放電區(qū)40。在生產(chǎn)陽極10以及生產(chǎn)陰極20時實施這些步驟。其次，沖壓出的電極被相互疊加設置(S40)從而使得具有隔離體30的陽極10和陰極20被交替地接連(參加圖1)。這樣的話，陰極20的放電區(qū)40和陽極10的放電區(qū)40在每種情況下被疊加地設置并且被相互連接。連接極耳50然后被設置在所述放電區(qū)上(S50)。這樣的話，相互疊加設置的陽極10和陰極20的數(shù)量隨電池的類型和特性而變。在電極裝置完成后，電極裝置被插入腔體并且連接極耳50被連接至腔體的外部電壓極(S60)。在卷繞電池的情況下，電極裝置也以螺旋的方式被卷繞并且以這種狀態(tài)被插入腔體。在電解質(zhì)被加入之后(S70)，電池然后被密封(S80)并且最后被成型(S90)。
[0009]然而，用于生產(chǎn)電池電極的傳統(tǒng)方法會遇到下述問題。例如，通過遮蔽步驟或刷去涂層來生產(chǎn)未被涂覆的放電區(qū)是非常復雜和昂貴的。但是，在借助于狹縫式模具系統(tǒng)，通過間斷或連續(xù)的涂層的選擇性的生產(chǎn)方法中，電極材料上的放電區(qū)的可能形狀和設置受到非常大的限制。由于在各種領域中使用電池，特別是在設計產(chǎn)品中，例如移動電話、筆記本電腦或汽車，需要加強電池電極的構(gòu)造方面的靈活性。這樣的話，相對較小設備的趨勢對電池生產(chǎn)帶來了特殊的挑戰(zhàn)。首先，相對較小尺寸的電池因此必須被開發(fā)出來，并且其次，經(jīng)常需要復雜的形狀，以盡可能在設備的內(nèi)部最有效地使用。另外，用間斷涂層的方法，在涂覆區(qū)與放電區(qū)之間生產(chǎn)規(guī)則的并且邊緣清晰的區(qū)域是困難的。
[0010]另外，使用傳統(tǒng)的方法實現(xiàn)各種形狀的電極是困難的和昂貴的。由于成本的原因，卷繞材料通常被用作電極材料，在所述卷繞材料中未被涂覆的放電區(qū)40相對于涂膜70的可能位置被固定地界定。因此，由于每個電極必須具有放電區(qū)40，電極形狀的自由設計的程度會受到嚴重的限制。另外，當切出具有放電區(qū)域40的期望電極形狀時，會產(chǎn)生大量的必須處理掉的剩余電極材料。例如，如果小的電極被切出從而它們包含放電區(qū)40，當在系列的放電區(qū)之間存在大的距離時，被涂覆的襯底的位于系列的放電區(qū)40之間的區(qū)域不能夠被使用。因此，材料的消耗增大并且生產(chǎn)方法較昂貴。另外，針對每種期望的電極形狀，必須制造用于沖壓出每種期望形狀的專用沖壓模。然而，由于切割質(zhì)量的要求很高，這些沖壓模非常昂貴。
[0011]在傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法中，通過被涂覆的電極區(qū)提前形成放電區(qū)40從而將連接極耳50設置在所述放電區(qū)上并且將同種電極相互連接。然而，這會導致在電極內(nèi)產(chǎn)生未填充活性電極材料的閑置空間。因此，電池的尺寸不必要地增加和/或電池的外部形狀被固定。
[0012]另外，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法中或在存儲過程中，放電區(qū)40能夠很容易被污染。特別地，在壓光過程中，雜質(zhì)能夠觸及放電區(qū)40。這會對同種電極之間的電接觸質(zhì)量以及電極和相關的連接極耳50之間的電接觸質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。因為在電極材料的生產(chǎn)過程中，在壓光過程之前額外地形成放電區(qū)40，由于材料厚度的不均勻，更加難以進行壓光。另外，由傳統(tǒng)方法形成的放電區(qū)40會被較差地界定，其中，特別地，放電區(qū)40的邊緣區(qū)域能夠用不精確和不均勻的方式形成。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此本發(fā)明的目的是提出一種電池電極以及用于所述電池電極的生產(chǎn)方法，其中，電池的體積能量密度能夠通過以低生產(chǎn)成本來壓縮電池電極的結(jié)構(gòu)而被增加。
[0014]本發(fā)明目的通過獨立權利要求的特征實現(xiàn)。
[0015]本發(fā)明基于的構(gòu)思是在電池電極的集電極襯底上設置作為放電區(qū)的未涂覆區(qū)從而使得放電區(qū)向內(nèi)地伸入集電極襯底的涂覆區(qū)或被設置在涂覆區(qū)內(nèi)。當未涂覆的放電區(qū)向內(nèi)地伸入到涂覆區(qū)，涂覆區(qū)的整個外周長度大于具有突出的放電區(qū)的電池電極的外周長度。同時，未涂覆區(qū)的外邊緣(即，與電池電極的邊緣鄰接的邊緣)被最小化。這樣，能夠避免由突出電池電極的放電區(qū)所產(chǎn)生的位于電池內(nèi)的閑置空間，并且在電池體積保持不變的情況下，能量密度能夠被增加。
[0016]本發(fā)明的一個方面提出了一種電池電極，該電池電極包括集電極襯底、形成在集電極襯底上的涂膜以及放電區(qū)，其中，放電區(qū)的大部分被涂膜包圍。放電區(qū)能夠具有外周區(qū)域，外周區(qū)域與電池電極的外邊緣一致，其中，放電區(qū)絕大部分鄰接電池電極的活性區(qū)，活性區(qū)由涂膜覆蓋，即，放電區(qū)至少其外周的一半被涂膜包圍。然而，作為選擇，放電區(qū)也能夠完全位于集電極襯底的涂覆區(qū)，其結(jié)果是，放電區(qū)在其整個外周上鄰接涂膜。這樣，當電池被組裝時，非活性區(qū)或閑置體積能夠被減少，其結(jié)果是，對于相同的電池尺寸，容量和體積能量密度被增加。
[0017]在一個【具體實施方式】中，放電區(qū)以任意期望的形狀被形成在電池電極上，例如，以大體上圓形、環(huán)形、矩形或三角形的方式。當放電區(qū)和電池電極都為矩形時，放電區(qū)能夠被設置在電池電極的轉(zhuǎn)角處，其結(jié)果是，放電區(qū)的兩側(cè)鄰接涂膜。選擇性地，放電區(qū)能夠僅由一側(cè)鄰接電池電極的外邊緣，其結(jié)果是，放電區(qū)的三側(cè)被電池電極的涂覆區(qū)包圍。
[0018]涂膜優(yōu)選地形成在集電極襯底的兩側(cè)從而增加電池電極的活性區(qū)。這樣的話，在每種情況下能夠在集電極襯底的兩側(cè)分別形成至少一個放電區(qū)。當放電區(qū)被形成在集電極襯底的兩側(cè)時，在每種情況下兩個放電區(qū)優(yōu)選地彼此相對，其結(jié)果是，同種電池電極能夠在放電區(qū)被容易地相互連接，例如通過焊接接觸。選擇性地，放電區(qū)在集電極襯底的兩側(cè)能夠彼此偏尚地被設置。
[0019]在優(yōu)選的【具體實施方式】中，放電區(qū)通過激光消蝕涂膜而被生成，其結(jié)果是，位于涂膜下方的集電極襯底被暴露。以這種方式，在集電極襯底上能夠大面積地或基本上全部地和連續(xù)地生產(chǎn)涂膜，而放電區(qū)不必保持打開。另外，涂膜能夠在集電極襯底的一側(cè)或兩側(cè)被大面積地形成，其結(jié)果是，被涂覆的襯底的厚度均勻。由于被涂覆的集電極襯底的厚度均勻，壓光過程被進一步簡化并且能夠?qū)崿F(xiàn)更好的質(zhì)量。另外，放電區(qū)能夠在與放電區(qū)接觸之前被即刻形成，其結(jié)果是，新的和干凈的表面能夠用于進行接觸。因此，能夠避免出現(xiàn)雜質(zhì)，例如刷光過程中所產(chǎn)生的磨砂顆?；蛲扛矚埩粑?，這些雜質(zhì)可能給成品的電池帶來一系列的危險并且形成會導致短路電路的枝晶。由于使用激光來暴露放電區(qū)，放電區(qū)也能夠以任何期望的形狀和在任何期望的位置而被生成在被涂覆的集電極襯底上并且邊緣干凈和均勻。這可給生產(chǎn)放電結(jié)構(gòu)的設計和選擇提供絕對的自由，放電結(jié)構(gòu)在表面面積被最優(yōu)化。電池電極的外部形狀同樣能夠用激光切出。這可節(jié)省其他的工具和/或其他的加工步驟，并且特別是昂貴的沖壓模。因此，能夠以合算的方式生產(chǎn)即使少量的任何期望形狀的電極。因此，使用單個激光能夠?qū)嵤﹥蓚€不同的加工步驟，相當節(jié)省時間，其結(jié)果是，要被加工的電極材料的切換或者工具的切換能夠被省去。
[0020]另外，至少一個切口能夠被形成在電池電極內(nèi)。電極內(nèi)的切口優(yōu)選地對應不同種的電極上所形成的放電區(qū)，從而在相互交替的電極裝置中，彼此疊加設置的同種電極的放電區(qū)能夠通過其他的電極而被彼此連接。例如，當電極的放電區(qū)向內(nèi)地伸入被涂覆的電極區(qū)或完全由所述被涂覆的電極區(qū)包圍時，這樣是有利的。當通過激光切割來切出電池電極時，借助于激光同樣能夠切出至少一個切口從而優(yōu)化方法順序。
[0021]任何合適的激光系統(tǒng)(例如切割或雕刻激光系統(tǒng))能夠用于通過激光消蝕或激光切割來移除材料。由于在切割導引和穿透深度方面的高邊緣質(zhì)量和切割精度，能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的放電區(qū)。另外，由于使用超短的激光脈沖，能量輸入能夠被減小，其結(jié)果是，電極材料的熱載荷被保持在低位。因為合適的激光系統(tǒng)能夠與狹縫式模具系統(tǒng)在成本方面兼容，因此可避免高的購買成本。
[0022]本發(fā)明的另一方面提出了一種電池，所述電池包括至少一個根據(jù)上述【具體實施方式】之一的電池電極。因為電池電極能夠通過形成由涂膜絕大部分包圍的放電區(qū)而被設計成相對緊湊的，并且因此具有相對小的空間要求，因此能夠增加電池的體積能量密度。
[0023]本發(fā)明的另一方面提出了 一種用于生產(chǎn)電池電極的方法，其中，涂膜被施加在集電極襯底上。然后移除放電區(qū)內(nèi)的涂膜從而放電區(qū)的外周絕大部分被涂膜包圍，或者放電區(qū)的外周的至少一半被涂膜包圍。由于通過移除涂膜形成放電區(qū)，基本上完全被涂覆的集電極襯底能夠作為電極材料而被存儲，無需特殊的防護措施，并且放電區(qū)能夠僅在與放電區(qū)形成接觸之前被立即形成。這樣，表面內(nèi)的雜質(zhì)和化學變化被避免并且放電區(qū)內(nèi)的接觸阻力被減小。另外，在該方法中，能夠在集電極襯底的整個表面上大面積地和/或基本上全部地形成涂膜。涂膜也可能形成在集電極襯底的兩側(cè)。有利地，使用連續(xù)的涂覆技術，例如修平刀(doctor blade)、刮刀(comma bar)或吻合涂覆(kiss coating),其結(jié)果是,能夠降低生產(chǎn)成本。另外，被涂覆的集電極襯底厚度均勻，其結(jié)果是，壓光過程被簡化和改進。
[0024]在優(yōu)選的【具體實施方式】中，使用激光移除放電區(qū)內(nèi)的涂膜。這樣的話，在優(yōu)選的【具體實施方式】中，放電區(qū)內(nèi)的集電極襯底的薄層同時能夠被移除從而改進放電區(qū)內(nèi)的表面狀況。使用激光消蝕來形成放電區(qū)增加了電池電極和放電區(qū)的構(gòu)造的設計自由并且允許單獨制造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1顯示了傳統(tǒng)的電池中電極裝置的示意性的截面圖。
[0026]圖2A和2B顯示了傳統(tǒng)的電池電極的平面圖。
[0027]圖3顯示了傳統(tǒng)的電極材料的截面圖。
[0028]圖4A和4B顯示了用于生產(chǎn)傳統(tǒng)的電極材料的方法。
[0029]圖5顯示了電池的傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法的流程圖。
[0030]圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第一【具體實施方式】的電池電極。
[0031]圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明另一【具體實施方式】的電池電極。
[0032]圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明又一【具體實施方式】的電池電極。
[0033]圖9A-9C顯示了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)過程中電極材料的截面圖。
[0034]圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明【具體實施方式】的生產(chǎn)方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0035]在下文中使用鋰離子電池的例子描述本發(fā)明，鋰離子電池的特點在于高的能量密度和熱穩(wěn)定性。但是，本發(fā)明并不是要被限制至鋰離子電池，而是能夠被應用到任何期望的電池。
[0036]在鋰離子電池中，陽極10的集電極襯底60例如由銅組成，銅的表面涂覆有涂膜70，涂膜70由石墨、粘合劑、碳黑和溶劑組成。根據(jù)本發(fā)明，放電區(qū)域40內(nèi)的涂膜70被移除，其結(jié)果是，放電區(qū)40內(nèi)的集電極襯底60被暴露。例如由鎳組成的連接極耳50能夠被設置在陽極10的放電區(qū)40內(nèi)。對于陰極20，集電極襯底60例如由鋁組成并且涂覆有涂膜70，涂膜70包括有助于氧化還原反應的活性材料、粘合劑、碳黑、石墨和溶劑。陰極的連接極耳優(yōu)選地也由鋁組成。
[0037]圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的電池電極，其中，放電區(qū)40在其外周大部分地鄰接集電極襯底60上的涂膜70。陽極10和陰極具有內(nèi)部放電區(qū)40和切口 80。切口 80被形成在一個與裝配狀態(tài)下不同種的電極的放電區(qū)40對應的位置。陽極10內(nèi)的切口 80因而被設置成，切口 80在電極的裝配狀態(tài)位于陰極10的放電區(qū)40的上方或下方。圖6中的箭頭指示了裝配狀態(tài)下的電極裝置，其中，在每種情況下陽極10和陰極20被交替地相互疊加設置。這樣的話，隔離體30 (未示)被設置在陽極10和陰極20之間，所述隔離體可包括微孔薄膜或無紡布。在放電區(qū)40，在每種情況下連接極耳50在電極被組裝之前能夠被設置在至少一個陽極10上以及至少一個陰極20上。但是，連接極耳50優(yōu)選地在電極被組裝之后例如通過超聲波焊接而被設置在放電區(qū)40。因為在【具體實施方式】中，電極的放電區(qū)40在不同種的電極中與切口 80相對，因此這樣的話，在每種情況下陽極10和陰極20能夠同時在其放電區(qū)40被相互電連接。
[0038]也可僅在陽極或僅在陰極形成內(nèi)部的或朝內(nèi)突出的放電區(qū)，其中，兩個電極中的另一個被采用傳統(tǒng)的方法生產(chǎn)而具有突出的放電區(qū)。
[0039]圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的電池電極的另一【具體實施方式】。圖7所示的陽極10具有位于其中心的圓形切口 80，而陰極20具有位于其中心的相應的放電區(qū)40。陽極10的放電區(qū)40被形成在其外周邊緣，其結(jié)果是，陰極20具有位于該位置的切口 80。如上所述，同種電極的放電區(qū)40相互連接并且連接極耳50被分別設置在陽極10和陰極20的放電區(qū)40。
[0040]圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的電池電極的另一實施例。在該【具體實施方式】中，放電區(qū)40完全被涂膜70包圍。這樣的話，陽極10具有兩個放電區(qū)40a和40b，并且陰極20具有兩個相應的切口 80a和80b。這樣的話，連接極耳50在每種情況下被設置在陽極10的兩個放電區(qū)40a和40b的每個上。在電極上形成多個放電區(qū)40能夠改進電壓損耗并且減少阻抗。
[0041]下文說明了用于生產(chǎn)電池電極的具體方法。根據(jù)本發(fā)明，首先，如圖9A所示，集電極襯底60被大面積地并且在兩側(cè)涂覆有涂膜70。然而，集電極襯底60也能夠僅在一個表面上被大面積地或基本上全部地涂覆。涂膜70以液態(tài)被施加到集電極襯底60。簡單地，這樣的話能夠使用連續(xù)的涂覆技術，例如修平刀、刮刀或吻合涂覆。涂膜70然后被干燥或加工處理，其中，干燥狀態(tài)的涂膜70的厚度例如約25 μ m。在涂膜70已干燥或加工處理之后，被涂覆的集電極襯底60被壓光以壓縮涂膜70。由于集電極襯底60的厚度是均勻的，因此壓光過程被簡化并且能夠被更加有效地實施，其結(jié)果是電極材料的質(zhì)量被改進。另外，被涂覆的集電極襯底60能夠作為卷繞的材料而被存儲并且能夠作為電極材料以用于后續(xù)的其他過程。
[0042]如圖9B所示，通過激光消蝕來移除放電區(qū)40內(nèi)的涂膜70并且將涂膜下方的集電極襯底60暴露，然后在被涂覆的集電極襯底60上形成至少一個放電區(qū)40。然而，這只是放電區(qū)40的生產(chǎn)方法的一個例子。作為選擇,也能夠通過刷光、平版印刷或其他方法生產(chǎn)放電區(qū)40。在激光消蝕的情況下，通過經(jīng)受激光消蝕作用從表面移除材料。例如，被施加脈沖的高功率密度的激光輻射被用于該目的。由于熱傳導僅允許能量非常慢地傳輸至體積，因此輻照的能量被集中在表面非常薄的層上。因此，表面被較大程度地加熱并且材料被瞬間蒸發(fā)或熔化。為了確保充分吸收激光，激光輻射的波長根據(jù)要被移除的材料來選擇。優(yōu)選地使用例如具有波長為1070 nm的摻鐿光纖激光器的雕刻或切割系統(tǒng)。然而，其他的氣體、固體或光纖激光器也能夠被使用。在激光加工過程中，加工氣體或側(cè)吹氣體也能夠被引導至表面從而促使被移除的材料離開刻痕或防止在表面上產(chǎn)生不期望的化學反應。加工氣體優(yōu)選地是冷的從而在激光加工過程中冷卻電極材料。通過將材料蒸發(fā)或熔化不會產(chǎn)生有害的雜質(zhì)。
[0043]由于通過激光消蝕來產(chǎn)生放電區(qū)40，因此能夠形成任何期望的放電區(qū)形狀和排布。特別地，放電區(qū)40能夠被設置在電極表面從而使得它們不會突出電池的電極。因此，給定相同的電特性，能量密度/容量比能夠被增加并且電池的尺寸能夠被減小。放電區(qū)40優(yōu)選地在同種電極被連接或連接極耳50被設置在放電區(qū)40之前被即刻形成。例如，相互疊加的同種電極能夠通過放電區(qū)40內(nèi)的焊接接觸被相互連接。這樣的話，連接極耳50能夠被同時設置在放電區(qū)40之一上。由于放電區(qū)40僅在電極材料被進一步處理之前被短暫地形成，新的、干凈的表面能夠用于建立同種電極之間的接觸并且能夠用于安裝連接極耳50。因此，能夠避免放電區(qū)40內(nèi)的鈍化層(例如被氧化的表面)和其他的雜質(zhì)。
[0044]通過激光，不僅放電區(qū)40內(nèi)的涂膜70可被移除，而且如圖9C所示，集電極襯底60的薄層也能被移除。由于使用高切割精度的激光系統(tǒng)，激光的穿透深度能夠被準確地控制，其結(jié)果是移除的材料的深度能夠如期望的而被選擇。因此，放電區(qū)40內(nèi)的集電極襯底60能夠以有針對性的方式被變薄。另外，用于實現(xiàn)電接觸的表面狀況因此上能夠被改進。
[0045]圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的電池的生產(chǎn)過程的流程圖。首先，在集電極襯底60上大面積地或幾乎全部地施加墨型涂膜70 (S100)，集電極襯底60包括厚度約8-20 μ m的金屬帶。在干燥狀態(tài)約25 μ m厚的涂膜70已經(jīng)干燥或加工處理后，被均勻地涂覆的集電極襯底60被壓光(S200)以從涂膜70中消除干燥過程中所產(chǎn)生的氣孔或不平整。被壓光和被涂覆的集電極襯底60此時能夠作為卷繞的材料被存儲直至其被進一步加工。為了完成電池電極，通過激光消蝕來移除被涂覆的集電極襯底60上預定放電區(qū)域40內(nèi)的涂膜70(S300)。放電區(qū)40內(nèi)的集電極襯底60的薄層可以被額外地移除從而改進用于形成電接觸的表面質(zhì)量。在下一步驟S400中，從被涂覆的集電極襯底60中切出期望形狀的電極以及可能的切口 80。優(yōu)選地通過激光來切出電極或切口 80，但是，選擇性地，也能夠使用沖壓設備。步驟S400和S300的順序也能夠被交換。陽極10和陰極20然后被交替地疊加設置從而在每種情況下同種電極的放電區(qū)40彼此相對，其中，陰極20內(nèi)的切口 80被設置在陽極10的放電區(qū)40之間，反之亦然。同種電極的放電區(qū)40然后在每種情況下通過例如超聲波焊接相互連接，其中，在每種情況下一個連接極耳50被設置在所述放電區(qū)(S500)。選擇性地，在每種情況下連接極耳50也能夠在電極被組裝之前被設置在陰極20或陽極10之一上。
[0046]其他的步驟與用于生產(chǎn)電池的傳統(tǒng)方法的步驟相同。電極裝置被插入容器并且連接極耳50與電池的外部電壓極連接(S60)。電解質(zhì)然后被加入(S70)并且電池被密封(S80)，最后，實施成型步驟(S90)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，放電區(qū)能夠被加工成，不從電池電極的外周突出，而是向內(nèi)地伸入電池電極的涂覆區(qū)。因此，對于尺寸相同的電池，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的容量和能量密度。
【權利要求】
1.一種電池電極,包括: 集電極襯底(60)； 在所述集電極襯底￠0)上的涂膜(70);以及 在所述集電極襯底￠0)上的至少一個放電區(qū)(40)，所述放電區(qū)(40)向內(nèi)地伸入所述集電極襯底￠0)的涂覆區(qū)或者被設置在所述涂覆區(qū)內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池電極，其中，所述放電區(qū)(40)的外周的至少一半鄰接所述涂膜(70)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電池電極，其中，所述放電區(qū)(40)具有基本上為矩形、三角形、圓形或環(huán)形的形狀或這些形狀的一部分。
4.根據(jù)上述任一權利要求所述的電池電極，其中，所述放電區(qū)(40)在其外周處被所述涂膜(70)完全包圍。
5.根據(jù)上述任一權利要求所述的電池電極，其中，所述涂膜(70)和/或在每種情況下至少一個放電區(qū)(40)被形成在所述集電極襯底￠0)的兩側(cè)。
6.根據(jù)上述任一權利要求所述的電池電極，其中，所述放電區(qū)(40)通過激光消蝕所述涂膜(70)而生成。
7.根據(jù)上述任一權利要求所述的電池電極，其中，所述電池電極和/或切口(80)通過激光切割被切出。
8.一種電池，包括至少一個的根據(jù)上述任一權利要求所述的電池電極。
9.一種用于生產(chǎn)電池電極的`方法，包括: 在集電極襯底￠0)上形成涂膜(70)； 通過移除放電區(qū)(40)內(nèi)的所述涂膜(70)形成放電區(qū)(40)，其中，所述放電區(qū)(40)向內(nèi)地伸入所述集電極襯底￠0)的涂覆區(qū)或者被設置在所述涂覆區(qū)內(nèi)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述放電區(qū)(40)的外周的至少一半鄰接所述涂膜(70)。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其中，所述涂膜(70)被形成在所述集電極襯底(60)的整個表面上和/或兩側(cè)，和/或被連續(xù)地形成。
12.根據(jù)權利要求9至11的任一項所述的方法，其中，所述放電區(qū)(40)內(nèi)的所述涂膜(70)通過激光消蝕被移除。
【文檔編號】H01M4/04GK103443965SQ201180055994
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年11月25日 優(yōu)先權日:2010年11月29日
【發(fā)明者】萊納·斯坦恩, 邁克爾·卡斯帕 申請人:巴登-符騰堡州太陽能和氫能公益基金研究中心