FI122947B - Anode and method of making the anode - Google Patents

Anode and method of making the anode Download PDF

Info

Publication number
FI122947B
FI122947B FI20085840A FI20085840A FI122947B FI 122947 B FI122947 B FI 122947B FI 20085840 A FI20085840 A FI 20085840A FI 20085840 A FI20085840 A FI 20085840A FI 122947 B FI122947 B FI 122947B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
anode
ink
battery
binder
dry
Prior art date
Application number
FI20085840A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20085840A0 (en
FI20085840A (en
Inventor
Zhang Xiachang
Li Shoujun
Original Assignee
Enfucell Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enfucell Oy filed Critical Enfucell Oy
Publication of FI20085840A0 publication Critical patent/FI20085840A0/en
Priority to FI20085840A priority Critical patent/FI122947B/en
Priority to US13/062,520 priority patent/US8574742B2/en
Priority to KR1020117007433A priority patent/KR20110053256A/en
Priority to EP09811149A priority patent/EP2335306A4/en
Priority to US13/062,521 priority patent/US20110159342A1/en
Priority to PCT/FI2009/000082 priority patent/WO2010026286A1/en
Priority to JP2011525582A priority patent/JP2012502416A/en
Priority to CN200980134945XA priority patent/CN102150310A/en
Priority to PCT/FI2009/000081 priority patent/WO2010026285A1/en
Priority to CN2009801349411A priority patent/CN102150301A/en
Publication of FI20085840A publication Critical patent/FI20085840A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI122947B publication Critical patent/FI122947B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/40Printed batteries, e.g. thin film batteries

Description

ANODI JA MENETELMÄ ANODIN VALMISTAMISEKSIANODE AND METHOD FOR PREPARING ANODE

TEKNIIKAN ALAENGINEERING

55

Keksintö koskee ohutparistoa varten tarkoitettua anodia ja menetelmää tällaisen anodin valmistamiseksi.The invention relates to an anode for a thin battery and a method of making such an anode.

10 TAUSTA10 BACKGROUND

Pariston pääkomponentteja ovat elektrodit, jotka on varustettu päätteillä (sähkölii-tännät) ulkoiseen piiriin kytkemiseksi, erotin elektrodien pitämiseksi erillään ja niiden oikosulun ehkäisemiseksi, elektrolyytti, joka kuljettaa varautuneet ionit, jotka 15 ovat peräisin elektrodeissa tapahtuvista kemiallisista reaktioista, ja kansi aktiivisten kemikaalien peittämiseksi ja elektrodien pitämiseksi paikallaan.The main components of the battery are electrodes equipped with terminals (electrical connectors) for connection to an external circuit, a separator to keep the electrodes separate and prevent short circuits, an electrolyte that carries charged ions from chemical reactions in the electrodes, and a cover to cover the active chemicals. to hold it in place.

’’Märät” kennot viittaavat galvaanisiin kennoihin, joissa elektrolyytti on nestemäisessä muodossa ja jonka annetaan virrata vapaasti kennon kotelon sisällä. ”Kui-20 vat” kennot ovat kennoja, joissa käytetään kiinteää tai jauhemaista elektrolyyttiä. Kennot, joissa on nestemäinen elektrolyytti, voidaan luokitella ’’kuiviksi”, jos elektrolyytti on kiinnitetty paikalleen jollakin mekanismilla, kuten kiinnittämällä se hyytelöllä tai pitämällä sitä paikallaan absorboivalla aineella, kuten paperilla."Wet" cells refer to galvanic cells in which the electrolyte is in liquid form and is allowed to flow freely inside the cell housing. "Dry-20" cells are cells that use solid or powdered electrolyte. Cells having a liquid electrolyte can be classified as "dry" if the electrolyte is fixed in place by some mechanism, such as fixing it with jelly or holding it in place with an absorbent material such as paper.

C\JC \ J

δ , 25 Tällä hetkellä yleisimmin käytetty paristotyyppi on ”kuivakenno”-paristo, jota käyte- ° tään esim. suhteellisen suurissa paristoissa, kuten ’’taskulamppujen” paristoissa ja ^ pienoiskokoisissa malleissa, joita käytetään rannekelloihin tai laskimiin.δ, 25 The most commonly used type of battery at present is the "dry cell" battery used in, for example, relatively large batteries, such as "flashlight" batteries and compact models used for watches or calculators.

ίί

CLCL

§ Paristot luokitellaan usein niiden valmistuksessa käytetyn elektrolyyttityypin mu ro 30 kaisesti. Pääluokkia on kolme; hapan, miedosti hapan ja alkalinen. o§ Batteries are often classified according to the type of electrolyte used in their manufacture. There are three main categories; acidic, mildly acidic and alkaline. o

(M(M

22

Kaikissa paristoissa hyödynnetään samoja toimintoja sähkön tuottamiseksi; mutta materiaalien ja valmistuksen muunnokset ovat tuottaneet erityyppisiä paristoja.All batteries utilize the same functions to generate electricity; but modifications in materials and manufacturing have produced different types of batteries.

Yksi paristotyyppi koostuu kerrosrakenteesta, eli niin sanotut ohutkalvoparistot. 5 Ohutkalvoparistoja, joka termi on tässä tekstissä tarkoitettu ymmärrettäväksi ”ker-rosrakenteisiksi paristoiksi” koosta riippumatta, voidaan käyttää suoraan minkä tahansa muotoisiin tai kokoisiin kalvosovelluksiin, ja joustavia paristoja voidaan valmistaa painamalla paperille, muoveihin tai muun tyyppiseen ohutkalvoon.One type of battery consists of a sandwich structure, so-called thin-film batteries. 5 Thin-film batteries, referred to herein as "layered batteries" of any size, can be used directly for membrane applications of any shape or size, and flexible batteries can be made by printing on paper, plastics, or other types of thin film.

10 Ohutkalvoparistoilla on laaja käyttöala esim. tehonlähteinä kuluttajatuotteita ja mikrokokoisia sovelluksia varten. Ohutkalvoparistot soveltuvat myös älykorttien ja RFID-tunnisteiden (Radio Frequency Identification, radiotaajuinen tunnistus) te-honsyöttöön.10 Thin-film batteries have a wide range of applications, eg as power supplies for consumer products and micro-sized applications. Thin-film batteries are also suitable for powering smart cards and RFID (Radio Frequency Identification).

15 Tällaisen ohutpariston valmistusmenetelmät voivat olla esimerkiksi hakijan suomalaisen patenttihakemuksen 20070584 mukaisia, jossa suoritetaan erotinpape-rin kastelu elektrolyyttiliuoksella ja anodimateriaalin ja katodimateriaalin lisäys pastoina erotinpaperille (erotinpapereille), anodipasta toiselle puolelle ja katodi-pasta vastakkaiselle puolelle. Anodi- ja katodimateriaalit voidaan levittää erotin-20 papereille erilaisilla menetelmillä, kuten pinnoittamalla tai painatuksella. Pinnoitus-ja painatusprosesseissa suoritetaan yleensä funktionaalista materiaalia olevan ohutkalvon levitys alustalle, kuten paperitelalle, kankaalle, kalvolle tai muuhun tekstiiliin.Methods of making such a thin battery can be, for example, according to Applicant's Finnish Patent Application 20070584, which involves wetting the separator paper with an electrolyte solution and pasting the anode material and cathode material as pastes on the separator paper (s) and on the opposite side of the anode paste. The anode and cathode materials can be applied to separator-20 papers by various methods, such as coating or printing. Coating and printing processes generally involve applying a thin film of functional material to a substrate such as a paper roll, fabric, film, or other textile.

CVICVI

δ ^ 25 Pasta-termillä tarkoitetaan tässä yhteydessä vain materiaalien viskoosista vesi- ° pohjaista dispersiota.The term "paste" as used herein refers only to a viscous aqueous dispersion of materials.

CMCM

cccc

Mutta myös uloimmat erotin kerrokset sisältävät aina elektrolyyttiä, sillä ne absor-H boivat elektrolyyttiä kostutetusta kerroksesta, ja lisäksi elektrolyyttiliuos, joka sisäl tö 30 tää lisäaineita, voitaisiin myös sekoittaa anodiaktiivisen materiaalin ja katodiaktii- oBut also the outer separator layers always contain the electrolyte, since they absorb the H electrolyte from the wetted layer, and in addition, the electrolyte solution containing the additives could also be mixed with the anode active material and the cathode

CMCM

3 visten materiaalien kanssa niin sanottujen anodi- ja katodipastojen muodostamiseksi.3 to form so-called anode and cathode pastes.

Ohutpariston elektrodit on muodostettu anodista ja katodista. Anodimateriaali on 5 pasta tai muste, joka sisältää anodiaktiivista materiaalia ja tavallisesti elektrolyytti-liuosta lisäaineiden kanssa, ja katodimateriaali on pasta tai muste, joka sisältää katodiaktiivista materiaalia ja tavallisesti elektrolyyttiliuosta lisäaineiden kanssa. Pasta on melko viskoosista siten, ettei elektrolyytti pääse vuotamaan ulos. Ano-diaktiivinen materiaali on usein sinkkiä (Zn) ja katodiaktiivinen materiaali on man-10 gaanidioksidia (Mn02). Elektrolyyttiliuos voi sisältää esim. ZnC^ita pääaineosana, minkä lisäksi myös lisäaineita, kuten sideainetta (sideaineita). Elektrolyytissä oleva lisäaine (lisäaineet) käsittää sideainetta (sideaineita) muiden ominaisuuksien antamiseksi elektrolyyttiliuokselle, kuten esimerkiksi elektrolyyttimateriaalin partikkelien yhteensitomisen pastan muodostamiseksi. Sideaine on esim. polyvinyylial-15 koholia (PVA).The electrodes of the thin battery are formed of an anode and cathode. The anode material is a paste or ink containing an anode-active material and usually an electrolyte solution with additives, and the cathode material is a paste or ink containing a cathode-active material and usually an electrolyte solution with additives. The paste is quite viscous so that the electrolyte cannot escape. The ano-inactive material is often zinc (Zn) and the cathode-active material is man-10 (MnO2). The electrolyte solution may contain, for example, ZnO 2 as the main ingredient, as well as additives, such as binder (s). The additive (s) in the electrolyte comprises a binder (s) for imparting other properties to the electrolyte solution, such as, for example, to bind the particles of the electrolyte material to form a paste. The binder is, for example, polyvinylalcohol-15 (PVA).

Anodi- ja katodipastoihin lisätään johtavaa materiaalia. Johtava materiaali voi olla hiilijauhetta, kuten grafiittijauhetta, nokea, hiilimustaa, hiilen nanoputkia, johtavaa mustetta tai niiden yhdistelmiä. Elektrodit (koostuvat anodi- ja katodipastoista mu-20 kaan lukien johtava materiaali) yhdistetään kollektorimateriaaliin ja koko tuote peitetään tiivistysmateriaalin kalvoilla. Tiivistysmateriaali voi olla esim. polypropy-leeniä, polyetyleeniä, polyesteriä tai muita tunnettuja kalvomateriaaleja. Kollekto-rimateriaali muodostetaan siten, että siinä on päätteitä, jotka on tarkoitettu yhdisti tettäviksi ulkoiseen piiriin. Kollektorimateriaali voi olla johtavaa hiilimustetta, hiili- ^ 25 kalvoa tai muuta materiaalia, joka on kemiallisesti inerttiä, mutta tarpeeksi johta- ° vaa tätä tarkoitusta varten.Conductive material is added to the anode and cathode pastes. The conductive material may be carbon powder such as graphite powder, carbon black, carbon black, carbon nanotubes, conductive ink, or combinations thereof. The electrodes (consisting of anode and cathode pastes including conductive material) are joined to the collector material and the entire product is covered with membranes of the sealing material. The sealing material may be e.g. polypropylene, polyethylene, polyester or other known film materials. The collector material is formed with terminals intended for connection to an external circuit. The collector material may be conductive carbon ink, carbon film or other material which is chemically inert but sufficiently conductive for this purpose.

I''-I '' -

CVJCVJ

XX

Yhdistetyt kerrokset leikataan halutun kokoisiksi tuotteiden muodostamiseksi, o oo g 30 Ohutpariston valmistuksen helpottamiseksi on testattu erimuotoisia anodimateri-£3 aaleja.The combined layers are cut to the desired size to form the products, and various anode materials have been tested to facilitate the manufacture of the thin battery.

4 US-patenttihakemus 2006/0216586 esitetään tekniikan tasona. Siinä esitetään ohut sähkökemiallinen kenno. Kennon anodi voi olla sinkkiliuska. Tämän ratkaisun ongelmana on kuitenkin se, että sinkkiliuskan yhteys kollektoriin on ongelmallinen ja että sinkin itsepurkautumista tapahtuu suurissa määrin puuttuvan peiton vuoksi.4 US Patent Application 2006/0216586 is disclosed in the prior art. It shows a thin electrochemical cell. The anode of the cell may be a zinc strip. The problem with this solution, however, is that the connection of the zinc strip to the collector is problematic and that the zinc self-discharge is largely due to the lack of coverage.

5 US-patentti 6 379 835 koskee ohutkalvoparistoa. Anodi on hydrofiilistä, koska se on vesipohjaista sinkkimustetta tai sinkkimustetta orgaanisen liuottimen ja vedessä paisuvan polymeerin seoksessa, ja tästä syystä paristossa on korkea itsepur-kautumistaso. Koska anodissa lisäksi on alhainen johtavuus, anodissa tarvitaan 10 ylimääräistä kollektoria.5 U.S. Patent 6,379,835 relates to a thin film battery. The anode is hydrophilic because it is an aqueous zinc ink or zinc ink in a mixture of an organic solvent and a water swellable polymer and therefore has a high self-discharge rate in the battery. Because of the low conductivity of the anode, 10 additional collectors are required at the anode.

US-patenttihakemus 2006/0115717 esittää joustavan, ohuen painetun pariston. Johtava vesipitoinen sinkkimateriaali anodin muodostamiseksi painetaan suoraan ei-johtavan alustan päälle ja siitä tehdään riittävän johtavaa, jotta ei tarvita erillistä 15 anodivirran kollektoria. Tarvittava johtavuus saavutetaan ylimääräisellä sinkki + 2 kationilla (sinkkiasetaatista) ja polymeerisellä sideaineella (polyvinyylipyrrolidoni) partikkelikontaktin parantamiseksi. Mutta myös tässä hydrofiilinen sinkkianodi aiheuttaa sinkin korkean itsepurkautumistason ja epästabiilin johtavuuden purkau-tumisprosessin aikana.U.S. Patent Application 2006/0115717 discloses a flexible, thin printed battery. The conductive aqueous zinc material for forming the anode is pressed directly onto the non-conductive substrate and made sufficiently conductive to avoid the need for a separate anode current collector. The required conductivity is achieved with an additional zinc + 2 cation (from zinc acetate) and a polymeric binder (polyvinylpyrrolidone) to improve particle contact. Here, too, the hydrophilic zinc anode causes a high level of self-discharge and unstable conductivity of the zinc during the discharge process.

2020

Muita tekniikan tason ratkaisuja on esitetty esim. WO-julkaisussa 03/100893 ja US 006045942:ssa.Other prior art solutions are disclosed e.g. in WO 03/100893 and US 006045942.

^ Nykyisin tehdään intensiivistä työtä jatkuvasti parannettujen paristojen valmista- ^ 25 miseksi ratkaisemalla joitakin mainittuun itsepurkautumiseen liittyvistä tunniste- ° tuista ongelmista.^ Intensive efforts are now being made to produce continuously improved batteries by solving some of the identified problems associated with said self-discharge.

Is*-* Is -

OJOJ

XX

Eräs toinen perinteisissä valmistusmenetelmissä esiintyvä poistettava ongelma on se, että paperiliuskoista tulee melko märkiä, kun ne impregnoidaan elektrolyytillä <S 30 ja pasta pysyy myös märkänä sen levityksen jälkeen. Tämä tilanne vaikuttaa ker-o C\l 5 rosten pinnan ominaisuuksiin siten, että seuraavat valmistusvaiheet on vaikea suorittaa, ja tämä tekee pariston valmistuksen kokonaisprosessista vaikean.Another problem that can be eliminated in conventional manufacturing processes is that the paper strips become quite wet when impregnated with <S 30 electrolyte and the paste also remains wet after application. This situation affects the surface properties of the layer layers so that the following manufacturing steps are difficult to complete and this makes the overall battery manufacturing process difficult.

Myös anodi- ja katodipastoissa on elektrolyytti. Kuten hyvin tiedetään, sinkki ha-5 pettuu melko helposti märässä ympäristössä, joka sisältää elektrolyyttisuolaa, ja itsepurkautuminen muodostaa ongelman. Lisäksi erityisesti anodipastan painatus tai pinnoitus on myös vaikeaa pastan ominaisuuksien nopeiden muutosten vuoksi.Anode and cathode pastes also contain electrolyte. As is well known, zinc ha-5 is quite easily frustrated in a wet environment containing electrolyte salt, and self-discharge is a problem. In addition, printing or coating of the anode paste in particular is also difficult due to rapid changes in the paste properties.

Keksinnön tavoitteena on ratkaista edellä tarkastellut ongelmat.The object of the invention is to solve the problems discussed above.

1010

KEKSINNÖN YHTEENVETOSUMMARY OF THE INVENTION

Painetussa paristossa käytettäväksi tarkoitettu keksinnön anodimateriaali on pää-15 asiassa tunnettu siitä, että anodimateriaali on kuivaa ja hydrofobista ja käsittää alustan, sideaineen, johtavan materiaalin ja anodiaktiivisen materiaalin.The anode material of the invention for use in a printed battery is essentially characterized in that the anode material is dry and hydrophobic and comprises a substrate, a binder, a conductive material and an anodic material.

Keksinnön menetelmä painetun pariston menetelmässä käytettävän anodimateri- aalin valmistamiseksi käsittää vaiheet, joissa saadaan aikaan alusta, saadaan 20 aikaan anodiaktiivinen materiaali, johtava materiaali, liuotin ja saadaan aikaan sideaine. Mainittu liuotin, mainittu sideaine, mainittu anodiaktiivinen materiaali ja mainittu johtava materiaali sekoitetaan anodimusteen muodostamiseksi. Mainittu anodimuste levitetään ja kuivataan mainitun alustan päälle. Reaktiona mainitulle ^ kuivaukselle mainittu liuotin haihtuu ja mainittu anodimuste muodostaa kalvon o , 25 mainitun alustan päälle, o i r-·The method of the invention for producing anode material for use in a printed battery method comprises the steps of providing a substrate, providing an anode-active material, a conductive material, a solvent, and providing a binder. Said solvent, said binder, said anode-active material and said conductive material are mixed to form an anode ink. Said anode ink is applied and dried on said substrate. In reaction to said drying, said solvent evaporates and said anode ink forms a film o, 25 on said substrate,

Keksintö on liitteenä olevien pääpatenttivaatimusten mukainen ja edulliset omi- ^ naispiirteet on esitetty alivaatimuksissa.The invention is according to the appended main claims and the preferred features are set forth in the dependent claims.

o sj- 00 tn 00 o oo sj- 00 tn 00 o o

(M(M

66

Esillä oleva keksintö voi soveltua vaihtoehtoisia anodiaktiivisia komponentteja varten, kuten magnesiumia, kadmiumia ja kuparia varten, yhdistettynä johtavaan materiaaliin, kuten hiilimustaan. Edullisesti anodiaktiivinen materiaali on sinkki (Zn). Vettä tai elektrolyyttiä tarvitaan mihin tahansa elektrolyyttireaktioon ja ioninsiirtoon 5 pariston elektrodien välillä.The present invention may be applicable to alternative anodic active components, such as magnesium, cadmium and copper, combined with a conductive material such as carbon black. Preferably, the anodic material is zinc (Zn). Water or electrolyte is required for any electrolyte reaction and ion transfer between the battery electrodes.

Sinkki hapettuu helpommin vedessä tai elektrolyyttiympäristössä kuin kuivassa ympäristössä. Useissa tekniikan tason ohuissa ja joustavissa paristoissa sink-kianodi on tästä syystä tehty sinkin vesipitoisesta pastasta tai hydrofiilisestä mate-10 naalista. Tällaisen tekniikan tason epäkohtana on kuitenkin se, että itsepurkautu-minen on nopeaa. Itsepurkautumisen seurauksena pariston käyttöikä lyhenee ja sen kapasiteetti vähenee.Zinc oxidizes more readily in water or electrolyte environments than in dry environments. For this reason, many of the prior art thin and flexible batteries have a zinc anode made from an aqueous zinc paste or a hydrophilic mate-10. However, such prior art has the disadvantage that self-discharge is rapid. Self-discharge will shorten the battery's life and reduce its capacity.

Keksinnössä anodi on hydrofobinen ja kuiva, mikä vaikeuttaa veden tai elektrolyy-15 tin suoraa tunkeutumista sinkkianodin syvään kerrokseen. Hydrofobinen kerros keksinnön kuivassa anodissa toimii seinän tavoin, joka pitää pariston kosteusta-son vakaana.In the invention, the anode is hydrophobic and dry, which impedes direct penetration of water or electrolyte into the deep layer of the zinc anode. The hydrophobic layer at the dry anode of the invention functions like a wall that maintains the moisture level of the battery stable.

Sopiva kosteustaso paristossa on tietysti tärkeää hyvää suorituskykyä ajatellen, ja 20 kun keksinnön mukaista anodia käytetään paristossa, vesi voi siirtyä katodista anodin pintaan sen jälkeen kun eri kerrokset on yhdistetty. Hapetusreaktio tapahtuu anodin pinnassa anodiaktiivisen metallin, elektrolyytin ja veden välillä.Of course, a suitable level of humidity in a battery is important for good performance, and when an anode of the invention is used in a battery, water can move from the cathode to the surface of the anode after the various layers have been combined. The oxidation reaction takes place at the anode surface between the anode-active metal, the electrolyte and water.

^ Keksinnön perusajatuksena on se, että siinä käytetään kuivaa anodimustetta sen ™ 25 sijaan, että käytettäisiin märkää/kosteaa anodipastaa ja erillistä anodikollektoria, ° kuten tekniikan tasossa. Keksinnössä kuiva anodimuste voi (kuivauksen jälkeen) ^ saada myös aikaan elektronien siirtymisen anodimateriaalista (-)-päätteeseen pa- * riston pinnalla.The basic idea of the invention is that it uses dry anode ink instead of ™ 25 instead of using a wet / damp anode paste and a separate anode collector, as in the prior art. In the invention, dry anode ink can (after drying) also cause electrons to be transferred from the anode material to the (-) terminal on the surface of the battery.

o 00 <8 30 Tekniikan tason paristoissa anodikollektoria tarvittiin toimimaan (-)-päätteenä. Täi-o 00 <8 30 In prior art batteries, the anode collector was required to function as a (-) terminal. Or-

OO

cvj löin käytettiin erillistä anodikollektoria yhdessä märän anodipastan kanssa, koska 7 muutoin 1) märkä anodipasta vuotaisi ulos paristosta (-)-päätteen reiän kautta saumausmateriaalissa ja koska 2) ympäristön kosteustason muutos voisi vaikuttaa märkään anodipastaan ja heikentää sen ominaisuuksia niin, että suorituskyky huonontuisi. Molemmat näistä ongelmista vältetään keksinnön mukaisella anodi-5 materiaalilla, joka poistaa anodikollektorin käytön.a separate anode collector was used with the wet anode paste because 7 otherwise 1) the wet anode paste would leak out of the battery through the hole in the (-) terminal in the sealing material and because 2) ambient humidity could affect the wet anode paste and impair its performance. Both of these problems are avoided by the anode-5 material of the invention, which eliminates the use of the anode collector.

Kun anodikollektoria on poistettu, päätteet on nyt mahdollista asettaa samalle puolelle liuskaa kuin paristo. Tämä mahdollistaa useita erilaisia sovellutuksia, joissa käytetään pariston tehoa yhdistettäväksi helpommin paristoon. Toisin sato noen sovellukset on helpompi suunnitella ja valmistaa, jos niitä varten tarkoitetut tehonsyöttöpäätteet ovat samalla puolella liuskaa kuten sovellus esim. painettu RFID-tagi tai siru.With the anode collector removed, it is now possible to place the terminals on the same side of the strip as the battery. This allows for a variety of applications that use battery power to connect more easily to the battery. In contrast, harvesting applications are easier to design and manufacture if the dedicated power supply terminals are on the same side of the strip as the application, such as a printed RFID tag or chip.

Keksinnön mukainen anodi on joustava, stabiili ja valmistettavissa massatuotan-15 tona ja käyttökelpoinen paristoissa, joita käytetään tehonlähteenä useita sovelluksia varten, joissa tarvitaan ohutta joustavaa käyttötehonlähdettä.The anode of the invention is flexible, stable, and mass-produced, and is usable in batteries that are used as a power supply for a number of applications requiring a thin flexible power supply.

Kaupallisesti saatavia johtavia hiilimusteita ja kaupallisesti saatavia sinkkijauheita voidaan käyttää anodin valmistamiseksi ilman paristossa olevaa ylimääräistä kol-20 lektoria. Anodielektrodi koostuu anodimateriaalista, joka on sinkkijauheen ja johtavan hiilimusteen homogeeninen seos.Commercially available conductive carbon inks and commercially available zinc powders can be used to make the anode without the need for an additional collector in the battery. The anode electrode consists of an anode material which is a homogeneous mixture of zinc powder and conductive carbon ink.

Anodimateriaali keksinnön paristoa varten valmistetaan lisäämällä sinkkijauheita ^ johtavaan hiilimusteeseen ja sekoittamalla, kunnes saadaan homogeenistä seos- ^ 25 ta.The anode material for the battery of the invention is prepared by adding zinc powders to the conductive carbon ink and mixing until a homogeneous mixture is obtained.

o 1^.o 1 ^.

Tätä tarkoitusta varten käytetty sinkkijauhe voi olla kaupallinen paristolaadun tuo-The zinc powder used for this purpose may be a commercial battery quality product.

CCCC

te, jossa on tiettyjä partikkelikokoon ja puhtauteen liittyviä ominaisuuksia. Alle 50 pm partikkelikoon ja yli 99 % puhtauden on havaittu olevan sopivia. Esimerkkejä S 30 käytettävistä kaupallisista sinkkijauheista ovat esim. Grillo-Werke Aktiengesell-° schaft GZN 3-0 ja Xstrata EC-100.you with certain particle size and purity characteristics. Less than 50 µm particle size and more than 99% purity have been found to be suitable. Examples of commercially available zinc powders for S 30 include Grillo-Werke Aktiengesell Schaft GZN 3-0 and Xstrata EC-100.

8 Käytetty johtava hiilimuste voi olla tietyillä ominaisuuksilla varustettu kaupallinen tuote. Käytettävässä musteessa tulisi olla korkea johtavuus, korkea joustavuus, korkea sitomiskyky ja korkea hydrofobisuus. Esimerkkejä käytettävästä kaupallisesta johtavasta hiilimusteesta ovat esim. XZ302-1 HV ja XZ302-1 MV Conducti-5 ve Carbon (johtava hiili), 26-8203 Conductive Graphite (johtava grafiitti), Creative Material 116-19 Low Temperature Curing Conductive Ink (alhaisessa lämpötilassa kovettuva johtava muste), DuPont 7105 Carbon (hiili), Asahi FTU-20D3 ja Ache-son EB-412.8 The used conductive carbon ink can be a commercial product with certain characteristics. The ink used should have high conductivity, high flexibility, high binding capacity and high hydrophobicity. Examples of commercial conductive carbon inks used are, for example, XZ302-1 HV and XZ302-1 MV Conducti-5 ve Carbon, 26-8203 Conductive Graphite, Creative Material 116-19 Low Temperature Curing Conductive Ink (Low Temperature) hardening conductive ink), DuPont 7105 Carbon (carbon), Asahi FTU-20D3, and Acheon EB-412.

10 Johtava muste sekä valittu sinkin ja johtavan musteen osuus riippuvat materiaalien ominaisuuksista, kuten johtavan hiilimusteen neliövastuksesta, johtavan hiili-musteen joustavuudesta, sitomiskyvystä, viskositeetista ja johtavan hiilimusteen hydrofobisista ominaisuuksista.10 The conductive ink and the proportion of zinc and conductive ink selected depend on the properties of the materials, such as the square resistance of the conductive carbon ink, the elasticity of the conductive carbon ink, the binding capacity, the viscosity and the hydrophobic properties of the conductive carbon ink.

15 Valmistuksen kannalta paristossa käytettävässä keksinnön mukaisessa anodissa on seuraavat edut useita kohdesovelluksia varten 1) Anodi on helpompi valmistaa erillisesti pariston valmistuksesta, sillä se voidaan tehdä etukäteen ja esim. varastoida rullina painatuksen jälkeen erottimen päälle. Koska jokaista pariston valmistusvaihetta ei tarvitse tehdä samanaikaisesti, paris- 20 ton valmistusprosessi on vähemmän haavoittuva esim. silloin kun tietyssä prosessivaiheessa esiintyy ongelmia. Tämä tarkoittaa myös sitä, että tuotteen huono laatu jossakin vaiheessa ei tee koko valmistuksesta viallista, vaan pelkästään kyseessä olevasta tuotantovaiheesta.From the manufacturing point of view, the anode used in the battery according to the invention has the following advantages for several target applications 1) It is easier to manufacture the anode separately from the manufacture of the battery, since it can be made beforehand and eg stored in rolls after printing on the separator. Because it is not necessary to perform each battery manufacturing step at the same time, the battery manufacturing process is less vulnerable, e.g., when problems occur at a particular process step. This also means that the poor quality of the product at some point does not render the entire production defective, but only the production stage in question.

2) Keksinnön mukainen anodimateriaali on helppo painattaa erottimen päälle pa- ^ 25 riston valmistuksen aikana; ^ 3) Keksinnössä käytetty anodi vähentää itsepurkautumista, koska se on tehty hyd- ^ rofobisesta musteesta eikä se absorboi elektrolyyttiä.2) The anode material of the invention is easily printed on the separator during the manufacture of the battery; ^ 3) The anode used in the invention reduces self-discharge because it is made from a hydrophobic ink and does not absorb the electrolyte.

CCCC

5) Toinen seuraus siitä, ettei keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa tarvita ° erillistä kokoojaa anodia varten on se, että keksinnön mukaisen anodin käsittävä5) Another consequence of not requiring a separate collector for the anode in the first embodiment of the invention is that the anode comprising the anode of the invention

LOLO

g 30 paristo muuttuu ohuemmaksi o 6) Hyvä stabiilius musteen hydrofobisen ominaisuuden ansiosta; 9g 30 battery becomes thinner o 6) Good stability due to the hydrophobic nature of the ink; 9

Seuraavassa keksintöä kuvataan enemmän joidenkin kuvaavien kuvioiden ja esimerkkien avulla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu seuraavan kuvauksen yksityiskohtiin.In the following, the invention will be described more fully with the aid of some illustrative figures and examples. However, the invention is not limited to the details of the following description.

55

YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSDETAILED DESCRIPTION

Kaupallisesti saatavia johtavia hiilimusteita ja kaupallisesti saatavia sinkkijauheita voidaan käyttää anodimateriaalin valmistamiseksi, kuten edellä yksityiskohtai-10 semmin esitettiin. Anodimateriaali on sinkkijauheen ja johtavan hiilimusteen homogeeninen seos.Commercially available conductive carbon inks and commercially available zinc powders can be used to prepare the anode material, as discussed in more detail above. The anode material is a homogeneous mixture of zinc powder and conductive carbon black.

Anodimateriaali painetaan erottimen päälle, joka on valmistettu etukäteen esim. VALMISTUSESIMERKISSÄ 1 esitetyllä tavalla käyttämällä jotakin sinänsä tunnet-15 tua painatusmenetelmää paperirainalle, joka on tuettu puristustelalla.The anode material is imprinted on a separator prepared in advance as described, e.g., in EXAMPLE 1, using one of the known printing methods on a paper web supported by a press roll.

Raina, jonka päälle anodimateriaali painetaan, kulkee nipistä, joka muodostuu puristustelasta ja jostakin toisesta puristustelasta, jonka päällä painettu anodimateriaali on. Tämän jälkeen raina kuivataan.The web on which the anode material is pressed passes through a nip consisting of a press roll and another press roll on which the anode material is printed. The web is then dried.

2020

Prosessissa voidaan käyttää erilaisia tunnettuja menetelmiä, jolloin painatusme-netelmänä voidaan käyttää esim. silkkipainatusta, syväpainatusta, offsetpainatus-ta ja fleksopainatusta. Myös kuivaus voidaan suorittaa kuumakovetuksella, infra-punakovetuksella ja ultraviolettikovetuksella ja kuuman ilman voimalla. Anodima-^ 25 teriaali voitaisiin leikata ja sitten leikkausmenetelmä voi olla esim. muottileikkaus, laserleikkaus, lävistys, halkaisu, meisto tai muu tunnettu menetelmä.Various known methods can be used in the process, for example, silk-screen printing, gravure printing, offset printing and flexo printing. Drying can also be accomplished by hot curing, infra red curing and ultraviolet curing and by hot air. The anode material could be cut and then the cutting method can be, for example, die cutting, laser cutting, punching, splitting, stamping or other known method.

CMCM

XX

CCCC

CLCL

° VALMISTUSESIMERKKI - 00° PREPARATION EXAMPLE - 00

S 30 KEKSINNÖN MUKAISEN ANODIMATERIAALIN VALMISTUSS 30 MANUFACTURE OF THE ANODIC MATERIAL OF THE INVENTION

o oo o

CMCM

1010

Keksinnön mukainen anodimateriaali (eli anodimuste) valmistetaan lisäämällä sinkkijauhetta johtavaan hiilimusteeseen ja sekoittamalla, kunnes se on homogeenistä, kuten edellä mainittiin. Testissä käytetty muste ja sinkkijauhe ovat Ac-heson EB412ja EC-100.The anode material (i.e., anode ink) of the invention is prepared by adding zinc powder to the conductive carbon ink and mixing until homogeneous, as mentioned above. The ink and zinc powder used in the test are Ac-heson EB412 and EC-100.

55

Johtavaa hiilimustetta sekoitetaan nopeudella, joka on esim. 300 kierrosta minuutissa, ja sinkkijauhe lisätään asteittaisesti. Kun sinkkijauhe on lisätty, sekoittimen nopeus nostetaan asteittaisesti 2000 kierrokseen minuutissa ja seosta sekoitetaan vielä noin 30 minuuttia.The conductive carbon ink is stirred at a speed of, for example, 300 rpm, and the zinc powder is gradually added. Once the zinc powder is added, the mixer speed is gradually increased to 2000 rpm and the mixture is stirred for an additional 30 minutes.

1010

Keksinnön mukaisella tavalla suoritettu sekoitus antaa hyvän tuloksen anodin suorituskyvylle, sillä siinä vältetään kuoriutumisongelmat, johtavuusongelmat ja epätasainen johtavuus. Tarvitaan oikeanlaista anodimateriaalin viskositeettia. Jos viskositeetti on liian alhainen, sinkkipartikkelit kertyvät pohjalle. Musteen sopiva 15 viskositeetti on: Brookfield 20 °C 20 RPM 20 000-28 000 mPa.S. Sekoituksen laatua voidaan ohjata ottamalla näytteitä ja tarkastamalla niiden tiheys, tai se voidaan mitata elektronimikroskoopilla.The mixing performed in accordance with the invention gives a good result on the anode performance since it avoids peeling problems, conductivity problems and uneven conductivity. The correct viscosity of the anode material is required. If the viscosity is too low, the zinc particles will accumulate at the bottom. A suitable ink viscosity is: Brookfield 20 ° C 20 RPM 20,000-28,000 mPa.S. The quality of the mix can be controlled by taking samples and checking their density, or it can be measured by an electron microscope.

Koska anodimateriaali (eli anodimuste) on valmistettu tällä tavoin, se voidaan pai-20 naa ja kuivata etukäteen ja esim. varastoida rullina painatuksen jälkeen erottimen päälle.Because the anode material (i.e., anode ink) is made in this way, it can be pre-printed and dried and e.g. stored in rolls after printing on the separator.

Tämä on erittäin edullista pariston myöhempää valmistusta ajatellen. Koska jo- ^ kaista pariston valmistusvaihetta ei tarvitse tehdä samanaikaisesti, pariston val- 0 ^ 25 mistusprosessi on vähemmän haavoittuva esim. silloin kun tietyssä prosessivai- ° heessa esiintyy ongelmia.This is very advantageous for later battery manufacture. Because each battery manufacturing step does not need to be performed simultaneously, the battery preparation process is less vulnerable, e.g., when problems occur at a particular process step.

(M(M

CCCC

CLCL

° TESTIMENETELMÄT° TEST METHODS

0000

10 TA10 TA

oo 30 o ooo 30 o o

(M(M

1111

Jotkin anodimateriaalin (eli anodimusteen) ominaisuudet voivat osoittaa valmistettavan pariston laadun:Some characteristics of the anode material (or anode ink) may indicate the quality of the battery being manufactured:

Sisäisen vastuksen arvolla mitataan tehonhäviötä tehonlähteissä. Tämän arvon tulisi olla mahdollisimman alhainen.The value of the internal resistor is used to measure power dissipation in power supplies. This value should be as low as possible.

5 - Neliövastuksen arvolla mitataan kalvoformaattimateriaalin johtavuutta. Myös tämän arvon tulisi olla mahdollisimman alhainen.5 - The value of the square resistor measures the conductivity of the film format material. This value should also be as low as possible.

Joustavuusprosentti kuvataan prosenttimääräksi, joka mitataan vastuksen muutoksena taivutuksen jälkeen. Mitä alhaisempi joustavuusprosentti on, sitä parempi johtavan musteen joustavuus on. Taivutusmurtuma tarkoittaa ää-10 rettömän korkeaa joustavuusprosenttia.The percentage elasticity is described as the percentage that is measured as the change in resistance after bending. The lower the percentage of elasticity, the better the elasticity of the conductive ink. Bending fracture means an extremely high degree of elasticity of sound 10.

Sitomiskyky osoittaa materiaalin kuoriutumattomuuden ominaisuutta ja sen tulisi olla mahdollisimman korkea.The bonding capacity indicates the non-peeling property of the material and should be as high as possible.

Viskositeetin arvolla arvioidaan, kuinka vaikeaa nestemäisen faasin sekoitus on. Sen tulisi olla riittävän korkealla tasolla, jotta sinkkipartikkeleita estetään 15 kasaantumasta, ja riittävän alhainen anodin painatusta varten.The viscosity value is an estimate of how difficult the liquid phase mixing is. It should be high enough to prevent the zinc particles from piling up, and low enough to print the anode.

Hydrofobisuus osoittaa kykyä pitää anodi kuivana keksinnön perusajatuksen mukaisestiHydrophobicity indicates the ability to keep the anode dry in accordance with the basic idea of the invention

Seuraavassa esitetään joitakin periaatteita näiden ominaisuuksien mittaamiseksi: 20Here are some principles to measure these characteristics:

Hvdrofobisuuden arviointi:Evaluation of hydrophobicity:

Hydrofobisuus arvioitiin levittämällä vettä anodiin, ja hydrofobisuutta pidettiin hyvänä, jos vesi ei liuennut eikä anodi murtunut ja/tai neliövastus muuttunut.Hydrophobicity was assessed by applying water to the anode, and hydrophobicity was considered good if the water did not dissolve and the anode cracked and / or squared resistance changed.

C\JC \ J

δ , 25 Sisäisen vastuksen mittausmenetelmä: ° Jos V0 on pariston avoin silmukkajännite; VL on kuormitusjännite, joka mitataan 1 ^ minuutin kuluttua siitä kun purkaus on alkanut; RL on kuormituksen vastusarvo, ^ sisäinen vastus onδ, 25 Internal resistance measurement method: ° If V0 is the open loop voltage of the battery; VL is the load voltage measured 1 min after the discharge has started; RL is the load resistance value, ^ is the internal resistance

| (VO - VL) x RL| (VO - VL) x RL

S m VLS m VL

o ° 30o ° 30

Neliövastuksen mittausmenetelmä: 12Method of measuring square resistance: 12

Neliövastus mitataan sen jälkeen kun johtava muste tai anodimuste on painettu alustalle ja kuivattu. Neliövastuksen arvo on keskimääräinen vastusarvo kuudesta eri paikasta liuskan päältä. Jokainen vastus mitataan käyttämällä kahta yleismittarin mittapäätä 1 cm etäisyyden läpi.The square resistor is measured after the conductive ink or anode ink is printed on the substrate and dried. The value of the square resistor is the average resistance value at six different locations on the strip. Each resistor is measured using two multimeter probes over a distance of 1 cm.

55

TESTIESIMERKKI 1 - ANODIMUSTEEN OMINAISUUDETTEST EXAMPLE 1 - CHARACTERISTICS OF THE ANODE

Anodimusteet, jotka valmistettiin erilaisista sinkkijauheen ja johtavan hiilimusteen 10 osuuksista, valmistettiin valmistusmenetelmällä 1.Anode inks, prepared from different portions of zinc powder and conductive carbon ink 10, were prepared by Method 1.

Testeissä käytetyt sinkkijauheet olivat A: Grillo-Werke Aktiengesellschaft GZN 3-0 (sinkkipitoisuus 99,8 %, partikkelikoko 15 > 25 pm 14 %, < 25 pm 86 %) ja B: Xstrata EC-100 (sinkkipitoisuus 99,9 %, partikkelikoko > 75 pm 0,1 %, < 45 pm 96 %) 20 Käytetty johtava hiilimuste oli A: XZ302-1 HV, B: XZ302-1 MV, C: 26-8203 Conductive Graphite (johtava grafiitti), D: Creative Material 116-19 Low Temperature Curing Conductive Ink (alhaisessa lämpötilassa kovettuva johtava muste), E: DuPont7105 Carbon (hiili), F: 2 Asahi FTU-20D3 ja G: Acheson EB-412.The zinc powders used in the tests were A: Grillo-Werke Aktiengesellschaft GZN 3-0 (zinc content 99.8%, particle size 15> 25 pm 14%, <25 pm 86%) and B: Xstrata EC-100 (zinc content 99.9%, particle size) > 75 µm 0.1%, <45 µm 96%) 20 The conductive carbon ink used was A: XZ302-1 HV, B: XZ302-1 MV, C: 26-8203 Conductive Graphite, D: Creative Material 116 -19 Low Temperature Curing Conductive Ink, E: DuPont7105 Carbon (Carbon), F: 2 Asahi FTU-20D3, and G: Acheson EB-412.

0 J0 J

™ 25 si- ^ Seuraavassa taulukossa 1 esitetään joitakin näiden johtavien hiilimusteiden omi- ^ naisuuksia.The following Table 1 shows some of the properties of these conductive carbon inks.

CCCC

CLCL

g Neliövas- Pak- Visko- Joustavuus Hydrofobisuus £ tus suus siteetti §___iPa]___ ™ Muste A noin 40 Ω 20 pm 55-65* Taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ____vastus lisääntyy noin ei liukoinen, mutta 13 _____65 Ω saakka__vastus lisääntyig Square-Pack - Viscose - Flexibility Hydrophobicity Weight Stiffness § ___ iPa] ___ ™ Ink A about 40 Ω 20 pm 55-65 * After Folding Dry Ink Film ____ resistance increases approximately insoluble but up to 13 _____65 Ω Resistance increased

Muste B noin 40 Ω 20 μ m 30-40* Taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo vastus lisääntyy noin ei liukoinen, mutta _____65 Ω saakka__vastus lisääntyiInk B about 40 Ω 20 μ m 30-40 * After Folding Dry Ink Film Resistance Increases Approximately Insoluble But Up to _____65 Ω Resistance Increased

Muste noin 35 Ω 20 pm 7-8* Taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo C osa näytteestä mur- ei liukoinen, mutta tui, ja sisäinen vastus vastus lisääntyi lisääntyi noin 70 Ω _____saakka__Ink about 35 Ω 20 pm 7-8 * After Folding Dry Ink Film C part of sample did not break but soluble, and internal resistance increased increased approximately 70 Ω _____

Muste noin 80 Ω 20 pm Ei saa- Taitoksen jälkeen ei Veden kanssa ei D tavissa muutosta muutosta kuivan musteen vastuk- ______sessa_Ink approximately 80 Ω 20 pm Not allowed- After folding no Water does not change D resistance change in dry ink resistance _______

Muste E noin 20 Ω 20 pm 15-80* Taitoksen jälkeen ei Veden kanssa ei muutosta muutosta kuivan musteen vastuk- ______sessa_Ink E about 20 Ω 20 pm 15-80 * After Folding No change with Dry Ink Resistance _______

Muste F noin 20 Ω 20 pm 35-45* Taitoksen jälkeen ei Kuiva muste liukeni _____muutosta__jokseenkin veteenInk F about 20 Ω 20 pm 35-45 * After Folding, No Dry Ink Dissolved in _____the_water

Muste noin 15 Ω 20 pm 12-28 Taitoksen jälkeen ei Veden kanssa ei G muutosta muutosta kuivan musteen vastuk- _____sessa_Ink about 15 Ω 20 pm 12-28 After Folding No Water No G change change in dry ink resistance _____

Johtavan hiilimusteen ja sinkkijauheen osuudet testatuissa anodeissa olivat 1:1.The proportions of conductive carbon black and zinc powder in the tested anodes were 1: 1.

5 Anodimusteen hydrofobisuus testattiin kahdelta mainitulta näkökannalta sen jälkeen kun anodin päälle oli lisätty vettä.The hydrophobicity of the anode ink was tested from the two above points after adding water to the anode.

^ Seuraava taulukko 2 esittää testitulokset anodimusteiden joustavuudesta, hydro- ^ fobisuudesta ja neliövastuksesta. Taulukossa 2 esitetään, että kaikkien testattujen i § 10 anodimusteiden kohdalla keksinnön tavoite täyttyy hydrofobisuuden kannalta, jo- i pa 80 Ω neliövastuksiin saakka.The following Table 2 shows the test results for the flexibility, hydrophobicity and square resistance of the anode inks. Table 2 shows that for all the tested i § 10 anode inks, the object of the invention is fulfilled in terms of hydrophobicity up to 80 Ω square resistances.

CCCC

CLCL

0 Taulukon 2 tulokset osoittavat, että anodimusteen edulliset ominaisuudet riippuvat sj- “ pääasiassa siitä, mitä johtavaa mustetta käytetään. Musteissa E ja G on parem- 00 § 15 mat ominaisuudet ja niihin liittyvä sinkkianodi ei riipu käytetystä sinkkijauheesta.The results of Table 2 show that the advantageous properties of the anode ink depend mainly on the conductive ink used. Inks E and G have better properties and the associated zinc anode does not depend on the zinc powder used.

(M(M

1414

Mustetta G käyttävä anodi on paras 250 nelivastuksella. Mustetta G käytettiin seuraavassa testissä.An anode that uses ink G is best with 250 four resistors. Ink G was used in the following test.

TAULUKKO 2 -TESTITULOKSETTABLE 2 - TEST RESULTS

55

Sinkki Neliövastus Joustavuus HydrofobisuusZinc Square resilience Flexibility Hydrophobicity

Muste A A noin 65 Ω Murtui taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ei ___liukoinen, mutta vastus B noin 65 Ω Murtui taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ei ____liukoinen, mutta vastusInk A A about 65 Ω Broken after fold Dry ink film is not ___ soluble, but resistor B about 65 Ω Broke after fold Dry ink film is not ____ soluble, but resistance

Muste B A noin 65 Ω Murtui taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ei ___liukoinen, mutta vastus B noin 65 Ω Murtui taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ei ____liukoinen, mutta vastusInk B A about 65 Ω Broken after fold Dry ink film is not ___ soluble, but resistor B about 65 Ω Broke after fold Dry ink film is not ____ soluble, but resistance

Muste C A noin 40 Ω Murtui taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ei ___liukoinen, mutta vastus B noin 40 Ω Murtui taitoksen jälkeen Kuiva mustekalvo ei ____liukoinen, mutta vastusInk C A about 40 Ω Broken after fold Dry ink film not ___ soluble, but resistor B about 40 Ω Broke after fold Dry ink film is not ____ soluble, but resistance

Muste D A noin 150 Ω Taitoksen jälkeen ei Veden kanssa ei muu- __muutosta_tosta kuivan musteen_ B noin 150 Ω Taitoksen jälkeen ei Veden kanssa ei muu- ___muutosta_tosta kuivan musteen_Ink D A Approx. 150 it After Folding Do Not Change With Water With Dry Ink_ B Approx. 150 Ω After Folding Do Not Change With Dry With Water With ___

Muste E A noin 25 Ω Taitoksen jälkeen lisään- Veden kanssa ei muu- tyi noin 30 saakka tosta kuivan musteen ___vastuksessa_ B noin 25 Ω Taitoksen jälkeen lisään- Veden kanssa ei muu- tyi noin 30 saakka tosta kuivan musteen ____vastuksessa_Ink E A about 25 Ω After folding with water, there was no change in dry ink ___resistance_ B about 25 Ω After folding with water, there was no change in dry ink _____

Muste F A noin 25 Ω Taitoksen jälkeen lisään- Vesi vaurioittaa kuivia tyi noin 30 saakka mustekalvoja, muste- ___kalvo murtui_ ^ B noin 25 Ω Taitoksen jälkeen lisään- Vesi vaurioittaa kuivia o tyi noin 30 saakka mustekalvoja, muste- kalvo murtui ----- 9 Muste G A noin 25 Ω Taitoksen jälkeen lisään- Vesi ei juuri vaikuta mus- tyi noin 30 saakka tekalvoon X---- £ B noin 25 Ω Taitoksen jälkeen lisään- Vesi ei juuri vaikuta mus- tyi noin 30 saakka tekalvoon sj- 00 _____ tn oo o oInk FA about 25 Ω After Folding Over - Water Damages Dry Worked Up To 30 Membranes, Ink___Membrane Burst_ ^ B About 25 Ω After Folding - Water Damaged Dry Up To 30 Membranes, Ink Film Breaked ----- 9 Ink GA about 25 Ω After folding, the water hardly affects the ink film up to about 30 X ---- £ B about 25 Ω After the folding, the water hardly affects the ink film up to 30 s 00 _____ tn oo oo

(M(M

Claims (18)

1. Joustava anodimateriaali, joka on tarkoitettu käytettäväksi painetussa ohut-paristossa, jota käytetään teholähteenä sovelluksia varten, joissa tarvitaan ohutta 5 joustavaa käyttötehonlähdettä, tunnettu siitä, että anodimateriaali on kuivaa ja hydrofobista ja käsittää: paperieristinalustan, sideaineen, johtavan materiaalin ja 10 anodiaktiivisen materiaalin, ja siitä, että johtava materiaali, anodiaktiivinen materiaali ja sideaine on valittu kuivan hydrofobisen kalvon muodostamiseksi alustalle kuivauksessa sen jälkeen kuin mainitut materiaalit ja sideaine on sekoitettu liuottimen kanssa.1. A flexible anode material for use in a printed thin battery used as a power source for applications requiring a thin 5 flexible power source, characterized in that the anode material is dry and hydrophobic and comprises: a paper insulating substrate, a binder, a conductive material, and and wherein the conductive material, the anodic material and the binder are selected to form a dry hydrophobic film on the substrate after drying said materials and binder with a solvent. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että johtava materiaali on integroitu anodiaktiiviseen materiaaliin.Anode material according to claim 1, characterized in that the conductive material is integrated with the anode active material. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että anodiaktiivinen materiaali sisältää metallijauhetta. 20Anode material according to claim 1, characterized in that the anode active material contains a metal powder. 20 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että mainittu metallijauhe sisältää metallia, joka on valittu seuraavasta luettelosta: sinkki, nikkeli, magnesium, kupari, rauta ja alumiini. C\J δ , 25 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että ^ johtava materiaali on valittu seuraavasta luettelosta: hiili, hiilimusta, hiilen nano- ^ putki, hiilikalvo, grafiittikalvo ja hopea. ί CL ° 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että 00 g 30 sideaine on termoplastinen hartsi tai epoksihartsi, ja liuotin on orgaaninen liuotin, o joka sisältää orgaanista asetaattia tai alkoholia.Anode material according to Claim 3, characterized in that said metal powder contains metal selected from the following list: zinc, nickel, magnesium, copper, iron and aluminum. The anode material according to claim 1, characterized in that the conductive material is selected from the following list: carbon, carbon black, carbon nanotube, carbon film, graphite film and silver. ί CL ° 6. Anode material according to claim 1, characterized in that the 00 g binder is a thermoplastic resin or epoxy resin and the solvent is an organic solvent containing organic acetate or alcohol. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että kuivassa anodikalvossa, jonka paksuus on 20 mikronia, neliövastus on alle 80 Ω.Anode material according to Claim 1, characterized in that the dry anode film having a thickness of 20 microns has a square resistance less than 80 Ω. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että 5 kuivassa anodikalvossa, jonka paksuus on 20 mikronia, neliövastus on alle 25 Ω.Anode material according to claim 7, characterized in that 5 dry anode films having a thickness of 20 microns have a square resistance less than 25 Ω. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen anodimateriaali, tunnettu siitä, että kuivassa anodikalvossa, jonka paksuus on 20 mikronia, neliövastus on alle 15 Ω.Anode material according to claim 8, characterized in that the dry anode film having a thickness of 20 microns has a square resistance less than 15 Ω. 10. Menetelmä painetussa ohutparistossa käytettävän joustava anodimateriaalin valmistamiseksi, jota käytetään teholähteenä sovelluksia varten, joissa tarvitaan ohutta joustavaa käyttötehonlähdettä, tunnettu siitä, että menetelmässä: saadaan aikaan paperialusta, 15 saadaan aikaan anodiaktiivinen materiaali, saadaan aikaan johtava materiaali, saadaan aikaan liuotin saadaan aikaan sideaine sekoitetaan mainittu liuotin, mainittu sideaine, mainittu anodiaktiivinen mate-20 haali ja mainittu johtava materiaali anodimusteen muodostamiseksi, levitetään mainittu anodimuste mainitun paperialustan päälle, kuivataan mainittu anodimuste mainitun paperialustan päälle, reaktiona mainitulle kuivaukselle mainittu liuotin haihtuu ja mainittu anodiin muste muodostaa kuivan hydrofobisen kalvon mainitun alustan päälle. ™ 25 si- ° 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, t u n n e 11 u siitä, että mene- l'» ^ telmässä sekoitetaan etukäteen johtava materiaali, liuotin ja sideaine johtavan ^ musteen muodostamiseksi. o si- 00 LO 00 o o CM10. A method of making a flexible anode material for use in a printed thin battery used as a power source for applications requiring a thin flexible power source, characterized in that the method comprises: providing a paper tray, providing an anode active material, providing a solvent, providing a binder said solvent, said binder, said anode-active mate-20, and said conductive material for forming an anod ink, applying said anode ink to said paper tray, drying said anode ink on said paper tray, reacting said drying, evaporating said solvent, and drying said anode ink. . The method of claim 10, wherein the process comprises pre-mixing the conductive material, solvent and binder to form a conductive ink. o si- 00 LO 00 o o CM 12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä painetussa ohutparistossa käytettävän anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että anodiaktiivinen materiaali sisältää metallijauhetta.A method for producing an anode for use in a printed thin battery as claimed in claim 10, characterized in that the anode-active material contains metal powder. 13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä painetussa ohutparistossa 5 käytettävän anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että levitettäessä mainittua anodimustetta mainitun alustan päälle anodiaktiivisen materiaalin määrä levitetyssä musteessa on 4-20 mg/cm2.A method for producing an anode for use in a printed thin battery 5 according to claim 10, characterized in that, when applying said anode ink on said substrate, the amount of anodic material in the applied ink is 4-20 mg / cm 2. 14. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä painetussa paristossa käytet-10 tävän anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että levitettäessä mainittua anodimustetta mainitun alustan päälle anodiaktiivisen materiaalin määrä levitetyssä musteessa on 8-12 mg/cm2.The method of producing an anode for use in a printed battery as claimed in claim 18, characterized in that, when applying said anode ink on said substrate, the amount of anodic material in the applied ink is from 8 to 12 mg / cm 2. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä painetussa paristossa käytet-15 tävän anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että levitettäessä mainittua anodimustetta mainitun alustan päälle anodiaktiivisen materiaalin määrä levitetyssä musteessa on noin 10 mg/cm2 mainitusta alustasta.The method of producing an anode for use in a printed battery as claimed in claim 14, characterized in that when applying said anode ink to said substrate, the amount of anodic material in the applied ink is about 10 mg / cm 2 of said substrate. 16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä painetussa paristossa käyte-20 tyn anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että mainittu anodiaktiivinen materiaali on sinkki.A method for manufacturing an anode used in a printed battery according to claim 10, characterized in that said anode active material is zinc. 17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä painetussa paristossa käytet- ^ tävän anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että mainittu kuivaus suoritetaan O ^ 25 110-140 °C:ssa 2-20 minuutin ajan. o i r-·A method for producing an anode for use in a printed battery as claimed in claim 10, characterized in that said drying is carried out at a temperature of 110 to 140 ° C for 2 to 20 minutes. o i r- · 18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä painetussa paristossa käytettä tävän anodin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että mainittu kuivaus suoritetaan ° noin 130 °C:ssa noin 10 minuutin ajan.The method of producing an anode for use in a printed battery as claimed in claim 10, characterized in that said drying is carried out at about 130 ° C for about 10 minutes. 00 J S 30 o o (M00 J S 30 o o {M
FI20085840A 2008-09-08 2008-09-08 Anode and method of making the anode FI122947B (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085840A FI122947B (en) 2008-09-08 2008-09-08 Anode and method of making the anode
US13/062,521 US20110159342A1 (en) 2008-09-08 2009-09-04 Anode and a method of manufacturing an anode
KR1020117007433A KR20110053256A (en) 2008-09-08 2009-09-04 Anode and a method of manufacturing an anode
EP09811149A EP2335306A4 (en) 2008-09-08 2009-09-04 Anode and a method of manufacturing an anode
US13/062,520 US8574742B2 (en) 2008-09-08 2009-09-04 Battery and a method of manufacturing a battery
PCT/FI2009/000082 WO2010026286A1 (en) 2008-09-08 2009-09-04 A battery and a method of manufacturing a battery
JP2011525582A JP2012502416A (en) 2008-09-08 2009-09-04 Anode and manufacturing method of anode
CN200980134945XA CN102150310A (en) 2008-09-08 2009-09-04 A battery and a method of manufacturing a battery
PCT/FI2009/000081 WO2010026285A1 (en) 2008-09-08 2009-09-04 Anode and a method of manufacturing an anode
CN2009801349411A CN102150301A (en) 2008-09-08 2009-09-04 Anode and a method of manufacturing an anode

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085840 2008-09-08
FI20085840A FI122947B (en) 2008-09-08 2008-09-08 Anode and method of making the anode

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20085840A0 FI20085840A0 (en) 2008-09-08
FI20085840A FI20085840A (en) 2010-05-05
FI122947B true FI122947B (en) 2012-09-14

Family

ID=39852231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20085840A FI122947B (en) 2008-09-08 2008-09-08 Anode and method of making the anode

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI122947B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20085840A0 (en) 2008-09-08
FI20085840A (en) 2010-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110159342A1 (en) Anode and a method of manufacturing an anode
US7695840B2 (en) Electrochemical cell having a deposited gas electrode
RU2648274C2 (en) Spray printing or spray deposition method for the production of a supported flexible electrode and manufacture of a lithium-ion battery
US7776471B2 (en) Electrode of ultra thin manganese battery and manufacturing method therefor
FI121611B (en) Thin battery and method for making a thin battery
Kumar et al. Scaling printable Zn–Ag2O batteries for integrated electronics
KR20040082422A (en) Flexible thin printed battery and device and method of manufacturing same
US20120135297A1 (en) Thin Battery
GB2553791A (en) Flexible battery
EP3118919B1 (en) Novel thin film structures
US8758936B2 (en) Thin film structures
FI122947B (en) Anode and method of making the anode
FI122503B (en) Printed Thin Battery and Method for Making a Thin Printed Battery
US20100129710A1 (en) Lithographically printed cells
WO2011008742A1 (en) Alternative polymers for lithium ion primary and secondary batteries
KR100588089B1 (en) Cathode for Ultra Thin Manganese Battery and Manufacturing Method Therefor
KR101589034B1 (en) Thin film battery manufacturing method
Tritscher et al. Surfactant doped polyaniline coatings for functionalized gas diffusion layers in low temperature fuel cells
AU2022287204A1 (en) A method of printing a component in an electrochemical cell
WO2022253835A1 (en) A method of printing a component in an electrochemical cell
CN116783673A (en) Capacitor with a capacitor body
KR20220081939A (en) Method for manufacturing printed battery and printed battery manufactured therefrom
CN117203848A (en) Method and combination for manufacturing zinc-manganese dioxide cell and cell manufactured thereby

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122947

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: SOFTBATTERY FINLAND OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ENFUCELL OY